2.2.3.Технологія виготовлення дисперсій

Найбільш широке застосування для виготовлення дисперсій інгредієнтів латексних композицій отримали кулькові млини. Кульковий млин являє собою циліндричну ємність, що обертається навколо своєї горизонтальної осі. Ємність кулькового млина заповнюється перемелюючими тілами і матеріалом, що обробляють(рис. 2.5). При виготовленні дисперсій для латексних композицій застосовують як перемелюючі тіла фарфорові кульки, морську гальку або їх суміш. Застосування металевих кульок не рекомендовано через можливість намелювання металу.

До завантаження в кульковий млин сипучі інгредієнти попередньо піддають змочуванню. У водний розчин диспергуючого або змочуючого агента при перемішуванні вводять сипучий інгредієнт. Перемішування продовжують 15... 20 хвилин, після чого груба суспензія інгредієнту загружають в кульковий млин. Обробка грубої суспензії в кульковому млині призводить до зменшення початкового розміру частинок інгредієнту і диспергуванню його агломератів. Ефективність роботи кулькової млину залежить від швидкості обертання корпусу млину, розміру шарів та їх розподілення за розмірами , співвідношенням об’ємів які займають шари та суспензія яку оброблюють, внутрішнього діаметра корпусу шарового млину, в’язкості суспензії яку оброблюють.

Критична швидкість обертання корпусу шарового млину, при якій центр обіжною силою шари прижимаються до стінки корпусу та не відбувається помелу, приблизно розраховується за формулою:

де υ- швидкість обертання, об/хв; Д- внутрішній діаметр корпусу шарового млину, см.

Фактична швидкість обертання корпусу шарового млину не повинна перевищувати критичного значення.

Шари повинні займати, приблизно, половину об’єму ємності шарового млину, а груба суспензія яку заливають у ємність млину повинна покрити верхній шар шарів. Заливки більшого об’єму суспензії приводить до необхідності збільшити час обробки. Зменшити кількість суспензії котру заливають проти вказаного вище знижує виробництво обладнання та призводить до підвищеного ціноутворенню, що в свою чергу утрудняє процес диспергування.

Не дивлячись на те, що зі зменшенням розміру шарив ефективність диспергування зростає, зазвичай використовуються шари або галька різних розмірів, діаметр яких лежить в межах 6…65 мм.

Висока в’язкість суспензії може ускладнити та навіть взагалі виключити диспергування часток інгредієнту, так як не буде проходити падіння кульок, а вони будуть обертатися разом з суспензією яку обробляють.

В цьому випадку не рекомендується вводити у грубу суспензію згущувач.

Останній може бути введений у готову дисперсію після закінчення її обробки на шаровому млині.

На ряду з шаровими млинами широке застосування для виготовлення дисперсій інгредієнтів латексних композицій находять млини “Атритор” . На відміну від шарових млинів, де диспергування частинок відбувається в результаті лавинного падіння шарів, в млинах “Атритор” шари примусово обертаються мішалкою (рис. 2.6).

Рис.2.6. Принципова схема млина „Атриор”: 1-ємність, 2-перемелюючі тіла, 3-дисперсія, 4-вал мішалки, 5-лопасть мішалки, 6-насос

Для прискорення процесу диспергування дисперсія циркулює за допомогою насосу.

В окремих випадках, коли при виготовленні дисперсії не потребує зменшити початковий розмір частинок, а необхідно лише диспергувати агрегати частинок, можливе застосування колоїдних млинів. Принцип роботи колоїдного млину оснований на високому зусиллі здвигу, якому підвергаються агрегати частинок дисперсії при проходженні її через вузький

Зазор між нерухомим статором та обертаючим з великою швидкістю ротором. Широкого використання в латексному виробництві колоїдні млини не отримали, так як при виготовленні дисперсій необхідно не тільки диспергування агрегатів, але і зменшення початкового розміру частинок.

Не отримало також широкого використання в латексних виробництвах диспергування інгредієнтів при виготовленні дисперсій за допомогою ультразвукових коливань, хоча цей спосіб представляти певну цікавість.

Описаний також спосіб виготовлення дисперсій в апаратах з обертальним магнітним полем.

Апарат представляє собою ємність, яка поміщена в обертальне магнітне поле. В ємності знаходяться феромагнітні частинки (циліндри діаметром 0,3…0,5 мм та довжиною 10…15 мм), які під дією електромагнітного поля утворюють в середовищі що обробляється так званий вихровий шар, під дією якого відбувається диспергування частин дисперсії.

Цей спосіб виготовлення дисперсій інгредієнтів був використаний на ряду заводів СНГ, які виготовляють піногуму.

В табл..2.9 наведено ряд типових рецептів дисперсій основних інгредієнтів латексних композицій.

Відмінність початкової дисперсності інгредієнтів, їх здатність до диспергування у водному середовищі та подальшій агломерації призводить до необхідності індивідуального вибору для кожного інгредієнту типу та дози диспергатору, стабілізатору, згущувачу, режимів обробки дисперсій на обладнанні.

При цьому загальним положенням при обробці складу дисперсії є вимога про максимально можливим вмістом у ній активної речовини, за ради якого створюється дисперсія.

В окремих випадках, допускається виготовлення, так званих “загальних дисперсій”, в яких склад інгредієнтів та їх співвідношення повинні відповідати рецептурі латексної композиції, для якої вони створені. Так, що дисперсність окремих інгредієнтів такої дисперсії не буде оптимальною. Разом з тим , якщо це негативне явище не робить істотного впливу на властивості латексної композиції та виробів з цієї композиції, тоді використання “загальних дисперсій” виправдано. Скорочується число дисперсій, що зводить до мінімуму помилок при їх складанні, зменшується необхідного обладнання для виготовлення дисперсій, знижується трудомісткість їх виготовлення.

Значні проблеми виникають при виготовленні дисперсії сірки через труднощі її диспергування та здатність до наступної флокуляції та седиментації. Ця проблема вирішується використанням підвищеного вмісту диспергатору та стабілізатору і тривалим режимом обробки на шаровому млині.

Значні складності виникають також при виготовленні дисперсії противозістарювачу. Одним з прийомів отримання достатньо гомогенної та стійкої дисперсії противозістарювачу агидолу- є використання так званого носію. У рецепті, який приведений в табл. 2.9, таким є каолін.

Талиця 2.9

Рецептура дисперсій інгредієнтів латексних композицій

Найменування інгредієнтів	Дисперсія
	сірки	оксиду цинка	приско-рюва- чів	противозістарювачів	напов-нювачів
	Вміст, вагові %
Сірка	50,0	—	—	—	—
Оксид цинку	—	50,00	—	—	—
Діетилдитиокарбамат цинку	—	—	20,0	—	—
Цинкова сіль 2-х меркаптобензатіазолу	—	—	20,0	—	—
Асидол-2	—	—	—	25,0	—
Крейда	—	—	—	—	66,0
20% розчин ОП-10	—	—	—	3,5	1,5
10% розчин диспергатора НФ	12,5	10,0	10,0	7,5	5,5
13% розчин казеіната амонія	3,5	—	—	—	—
6% розчин кісткового клею	—	8,2	13,4	—	—
Каолін	—	—	—	25,0	—
Бентоніт	0,5	—	—	—	—
Вода	33,5	31.8	36,6	39,0	27,0
Вміст сухої речовини, %	53,44	51,49	41,8	51,5	66,9
Вміст активного інгредієнта, %	50,00	50,00	40,0	25,0	66,0
Час обробки в шаровому млині, хв	72,0	16…18	24,0	24,0	20…24

У виготовленні дисперсій оксиду цинку ніяких проблем не виникає. Для їх виготовлення можуть бути використані як шарові, так і колоїдні млини. При виготовленні дисперсій оксиду цинку не треба використовувати в якості диспергаторів та стабілізаторів амонійні мила. В присутності останніх відбувається флокуляція частинок оксиду цинку через утворення цинк-аміачного комплексу та його взаємодія з аніонним милом.

Виготовленні дисперсії інгредієнтів повинні зберігатися в ємності при періодичному перемішуванні та по мірі необхідності відбирати для приготування латексних композицій.

Тип мішалок в ємності для зберігання дисперсій та швидкість їх обертання не повинні викликати ціноутворення. Останнє зробить неможливим точне дозування дисперсій при складанні латексних композицій.