Производство смол и связующих красок
Большинство смол для печатных красок изготовляют непосредственно на заводах полиграфических красок. Это твердые смолье для типографских и офсетных красок, алкидные смолы и смолы для красок глубокой печати. Оборудование, используемое в. производстве этих смол, практически одинаково. К нему относятся универсальные установки синтеза олиф и смол (рис. 41), состоящие из реактора емкостью 1—'10 м3 из нержавеющей или двухслойной стали, который снабжен мешалкой и обогревом, и вспомогательных аппаратов.
Вспомогательными аппаратами являются: конденсатор, который служит для отгона паров воды, образующихся в процессе синтеза; разделительный сосуд, в котором происходит отделение воды от побочных продуктов или растворителя; обратный холодильник, позволяющий избежать потерь сырья в ходе синтеза; промывной аппарат, поглощающий погоны вредных и химически опасных реагентов.
Установки синтеза смол — это высокоавтоматизированные устройства, позволяющие регулировать с высокой степенью точности температуру, дозировку сырья и временные параметры процесса, что дает возможность получать смолы с минимальными отклонениями от нормы.
|
Рис. 41. Универсальная установка Рис. 42. Лабораторная универсальна Для синтеза олиф и смол установка для синтеза смол |
|
Рис. 43. Технологическая схема производства твердых смол и алкидных олиф: |
1 — реактор; 2 — обратный холодильник; 3 — конденсатор; 4 — разделительный со - сУД: 5 — промывной бачок; 6 — машина для таблетирования твердых смол; 7 -- весы; 8 — реактор для разбавления
|
Смола |
|||
|
Показатель |
М-80 |
ПЭМАК, Е-12 |
Е-14 |
|
Внешний ВИД |
Твердая прозрачная, без посторонных примесей |
||
|
Цвет по шкале Гарднера |
9 |
12 |
13 |
|
Температура плавления по капилляру, град. |
105±3—122 |
115—135 |
135—155 |
|
Кислотное число |
20 |
20 |
20 |
|
Вязкость 1 : 1 в толуоле, спз |
30—40 |
60—110 |
150—250 |
|
Вязкость в ксилоле (ВЗ-4), с |
55-45% р-р 60—66 |
55—45% р-р 90—100 |
50% р-р 70—78 |
|
Растворимость в уайт-спирите, не менее |
1 : 5 |
1 : 1 |
1 : 1 |
|
Совместимость с г/олимеризо - ванным маслом |
Прозрачная |
||
|
Высаждение гептаном, см3 |
25—35 |
[25—35 | |
130—40 |
Все смолы, в зависимости от технологии их изготовления, можно разделить на три основные группы.
В первую группу входят твердые смолы для типографских и офсетных красок (табл. 42).
Смола М-80 представляет собой пентаэритритовый эф, ир мале- инизированной канифоли.
Процесс производства твердой смолы состоит из следующих стадий (рис. 43):
1) загрузка канифоли в реактор и плавление ее при температуре 100°;
2)
|
Сн3 соон |
|
О |
|
Сн3 соон |
|
взаимодействие канифоли и малеинового ангидрида при температуре 180° с образованием аддукта по реакции:
3) этерификация кислотных групп аддукта пентаэритритом с образованием твердой смолы при температуре 270° С:
И (СООН)з + Кі(ОН)4 - ИСОО^ .
Смолы Е-12 и Е-14 представляют собой продукты конденсации канифоли с феноло-альдегидными смолами, этерифицированные глицерином. В качестве феноло-альдегидных смол используют конденсаты формальдегида с дефинилолпропаном (А) и паратретич - ным бутилфенолом (Б). Процесс производства этих смол состоит из следующих стадий:
1) получение феноло-альдегидного конденсата при температуре 60—70° С по следующей реакции:
_ НОН2С СН, ОН
Сп3 I ^Пз |
НО^ /С /0Н + 2СН20-+Н0<^ ^ с ^он
Сн3 сн3
Дефинилол - Конденсат А
Пропан
Нон, с/сн.,ом І + 2СН.0 -> "II"
СН3 СН3 СН3 СН8
П^1 ратретичный Конденсат Б
Утилфенол
2) взаимодействие конденсата А с канифолью, в результате которого при температуре 260° протекает реакция метилольных и гидроксильных групп конденсата с двойной связью канифоли:
СН СН, ОНч /СНоОН СН—СН, Ч / СН., — СН/
Сн он 7 хон сн—о х хо-сн
3) этерификация кислотных групп полученного продукта глицерином с образованием смолы Е-12:
К(СООН)2 + Ж^ОН) -♦ И. ОСОНСООР 2.
Для получения смолы с более высокой температурой плавления канифоль обрабатывают обоими конденсатами (А и Б) с дальнейшей этерификацией глицерином.
Во вторую группу входят высоковязкие алкидные смолы Д1600 и Д4100 (табл. 43).
|
Таблица 43 Основные показатели алкидных смол
|
По своему химическому составу эти продукты представляют собой высокополимеризованные жирные алкидные смолы, модифицированные льняным (Д1600) и подсолнечным (Д4100) маслами. Алкидные смолы — это продукты взаимодействия многоосновных кислот или их ангидридов (для смолы Д1600 — фталевый ангидрид, для смолы Д4100 — изофтале^вая кислота) с многоатомными спиртами (глицерин).
Процесс производства алкидных смол состоит из следующих стадий: алкоголиз триглицеридов растительного масла многоатомным спиртом с образованием моно - и диэфиров глицерина при температуре 180—200° С; этерификация гидроксильных групп кислотой или ангидридом; полимеризация по двойным связям высыхающего или полувысыхающего масла.
В третью группу входят смолы для красок глубокой печати — смешанный резинат цинка и кальция и циклокаучук.
Процесс производства смешанного резината заключается в химическом взаимодействии абиетиновой кислоты канифоли с окислами цинка и кальция при температуре 250—270° С и состоит из следующих стадий: плавление канифоли при температуре 100° С; реакция с окислами металлов в присутствии катализатора — уксусного ангидрида — в среде инертного газа; растворение смолы в толуоле и фильтрация для отделения непрореагировавших остатков окислов.
Циклокаучук представляет собой продукт деструкции и циклизации натурального каучука в присутствии катализатора в среде уайт-спирита. В результате реакции образуется твердая хрупкая смола. Процесс производства состоит из дробления и резки каучука, реакции циклизации три температуре 180° С, выпаривания твердой смолы из раствора ее в уайт-спирите и измельчения.
Кроме описанных выше смол, заводами полиграфических красок выпускаются натуральные олифы различной степени полимеризации, глифталевые, композиционные и синтетические олифы, применение которых в связи с внедрением перспективного ассортимента постепенно сокращается.
К жидким связующим относятся лаки, представляющие собой растворы твердых смол в минеральных и растительных маслах. От выбора технологии производства лака во многом зависят печатнотехнические свойства краски.
В настоящее время наиболее распространены два способа производства лакав: горячий и холодный.
Горячий способ заключается в варке лака при высокой температуре (180—250°С), в результате чего получается истинный раствор твердой смолы в масле.
При холодном способе температура растворения не превышает 140° С, в результате чего образуется дисперсия твердой смолы в масле. Оба эти способа имеют свои достоинства и недо статки.
Холодный способ не требует сложного оборудования. В этот способе меньше пожароопасность, легче обслуживание. Краски на лаках, полученных этим способом, имеют меньшую липкость, повышенную скорость закрепления. Однако краски на лаках, полученных горячим способом, имеют более низкую вязкость, высокую прозрачность, стабильность пр, и хранении, повышенный блеск. Поэтому вопрос выбора технологии и оборудования при получении лаков решается в зависимости от тех свойств, которые в дальнейшем необходимо придать краске.
* *
*
Материал, изложенный в этом разделе, показывает, насколько важно правильно выбрать технологию изготовления и отработать параметры производства красок и связующих для них, чтобы получить краску с заданными свойствами. Поэтому отработка технологии является одним из решающих этапов работы заводских лабораторий при разработке новых красок.
Эта работа проводится на специально предназначенном для этой цели оборудовании, позволяющем достаточно надежно моделировать производственный цикл изготовления красок. Некоторые модели такого оборудования представлены на рис. 42—45.
|
Рис. 45. Лабораторный смеситель для красок |
