Производство красок, чернил и смол определяется, прежде всего, одним свойством: вязкостью, диапазон которой охватывает четыре порядка величины. Растворитель-разбавитель перекачивается как вода; готовые офсетные чернила или тиксотропная основа для покрытия ведут себя как мед при вязкости 10 000 мПа·с и более; некоторые смолы при комнатной температуре практически твердые и их необходимо нагреть, прежде чем они начнут течь. Добавьте к этому легковоспламеняющиеся растворители, абразивные пигменты и металлическую чешуйку, чувствительные к сдвигу эффектные частицы, а также постоянную очистку при смене цвета, с которой приходится сталкиваться на заводах по производству покрытий, и выбор насоса становится одной из самых сложных инженерных задач в технологическом производстве. Неправильно подобранный насос приводит к нестабильному цвету, повреждению пигментов, создающих эффект, засорению линий, утечкам растворителя или простоям, которые не может поглотить ни один производственный график.
Уже более десяти лет мы производим шестеренчатые насосы с магнитным приводом, безуплотнительные вихревые насосы и химические насосы с фторполимерным покрытием для производителей красок, чернил, покрытий и смол, поставляя свою продукцию как производителям оригинального оборудования, так и производственным предприятиям-конечным пользователям. В данном руководстве описано, как выбрать насосы для основных участков завода по производству красок, чернил или смол — перекачки сырья, циркуляцию в мельнице, перекачку высоковязких смол, перекачку растворителей, точное тонирование и дозирование краски, розлив и очистку при смене цвета — с учетом требований к вязкости, сдвигу и устойчивости к растворителям, которые отличают работу насосов в лакокрасочной промышленности от общепромышленного применения.
1. Насосные станции завода по производству красок, чернил и смол
На заводе по производству лакокрасочных материалов или печатных красок существует от семи до десяти различных задач, связанных с перекачкой жидкостей, каждая из которых характеризуется своими особенностями: вязкостью, содержанием твердых частиц, содержанием растворителей и чувствительностью к сдвигу. Оценка всех этих факторов является необходимым условием для грамотного подбора насосов для каждой конкретной станции:
● Перекачка сырья — перемещение смол, связующих веществ, растворителей и жидких добавок из емкостей для хранения навалом и бочек в смесительные и распределительные резервуары.
● Циркуляция в мельничных установках — прокачка пигментной суспензии через шаровые и корзиновые мельницы на этапе диспергирования и измельчения с добавлением абразивного пигмента.
● Перекачка высоковязких смол и разбавление — перемещение готовых высоковязких лаковых основ, лаков и смол между технологическими емкостями, зачастую с подогревом.
● Транспортировка растворителей — перекачка толуола, ксилола, МЭК, этилацетата, спиртов и эфиров в зонах с воспламеняющейся атмосферой.
● Точное дозирование красителей и пигментов — дозированное добавление красителей и пигментов для обеспечения стабильного соответствия оттенков, зачастую в составе многокомпонентных смесей.
● Разлив и упаковка — точный объемный разлив в банки, ведра, бочки и картриджи на конце производственной линии.
● Циркуляция для смены цвета и очистки — промывка растворителем или чистящей жидкостью насосов и трубопроводов между партиями и сменой цветов.
● Двухкомпонентное дозирование — точное дозирование в заданном соотношении основы и отвердителя для эпоксидных, полиуретановых и других реакционно-связывающихся систем покрытий.
Пять общих требований, предъявляемых к этим станциям: работа с вязкостью от жидких растворителей до паст с вязкостью более 10 000 мПа·с, перекачка с низким сдвигом для защиты пигментов с эффектом и предотвращения нагрева, полное отсутствие утечек горючих и регулируемых растворителей, точность дозирования для воспроизводимости цвета и простота очистки для быстрой смены цвета. Ни один насос не может удовлетворить всем этим требованиям; эффективно работает только ассортимент, подобранный с учетом конкретных задач.
2. Почему вязкость определяет конструкцию насосов в производстве лакокрасочных материалов
Вязкость является наиболее важной переменной при выборе насосов для лакокрасочных заводов и определяет конструкцию насоса в гораздо большей степени, чем расход или напор. Основное деление проводится между кинетическими (центробежными и вихревыми) насосами и насосами прямого вытеснения (шестеренчатыми, роторно-лопастными, винтовыми):
● Менее ~500 мПа·с. Тонкослойные растворители, разбавители на водной основе и краски с низкой вязкостью можно перекачивать с помощью безуплотнительных вихревых или центробежных насосов, которые отличаются простотой конструкции и допускают наличие некоторого количества увлеченного воздуха. Это решение подходит для перекачки растворителей и многих участков, где используются краски на водной основе.
● От ~500 до ~50 000 мПа·с. Здесь хранятся большинство готовых красок, грунтовок, лаков и чернил. Центробежные насосы быстро теряют эффективность и в конечном итоге перестают засасывать жидкость; в этом случае правильным выбором становятся шестеренчатые насосы прямого вытеснения, обеспечивающие постоянную производительность независимо от повышения давления на выходе, создаваемого вязкой жидкостью.
● Свыше ~50 000 мПа·с. Смолы с высоким содержанием твердых веществ, пастообразные краски и неразбавленные основы имеют консистенцию от медообразной до пластилинообразной. Для их перекачивания требуются насосы прямого вытеснения, работающие на низких оборотах, часто с подогревом корпуса, а для самых густых сред — с винтовой конструкцией.
Подробную информацию о том, как вязкость влияет на работу всей насосной системы — потери на трение, NPSH, расчет мощности двигателя и выбор частоты вращения — см. в нашем руководстве по подбору насосов для перекачки жидкостей с высокой вязкостью. Общие сведения о том, почему насосы прямого вытеснения обеспечивают постоянный расход при переменном давлении, см. в нашем руководстве по принципу действия и подбору насосов прямого вытеснения. Варианты продукции для всего диапазона вязкости представлены на нашей странице решений для перекачки высоковязких жидкостей.
3. Перекачка высоковязких смол и основ для покрытий: магнитные шестеренчатые насосы
Основная задача по перекачке на заводах по производству лакокрасочных материалов или смол — перемещение готовых основ, лаков и смол между емкостями — традиционно решается с помощью шестеренчатых насосов. Внутренние и внешние шестеренчатые насосы обеспечивают плавный поток с постоянным расходом, преодолевая высокое противодавление, создаваемое вязкой жидкостью, и гораздо лучше самозаполняются при работе с густыми средами, чем центробежные насосы. Три технических аспекта:
● Работа на низких оборотах для ограничения сдвига и нагрева. Работа шестеренчатого насоса на низких оборотах снижает сдвиговое воздействие на жидкость, защищает чувствительные к сдвигу присадки и ограничивает вязкий нагрев, который может привести к образованию пленки или гелеобразованию продукта. Для смол с высокой вязкостью оптимальной конфигурацией является низкооборотистая система с большим рабочим объемом.
● Нагреваемые головки насосов для затвердевающих смол. Многие смолы при комнатной температуре находятся в почти твердом состоянии, и для обеспечения их перекачиваемости необходимо поддерживать их в теплом состоянии. Головки насосов могут быть оснащены рубашками или системой подогрева, чтобы поддерживать температуру смолы выше точки текучести; при работе со смолами обычно используются температуры перекачки от комнатной до 200 °C и выше.
● Конструкция с безуплотнительным магнитным приводом. Смолы и основы для покрытий загрязняют и приводят к заклиниванию механических уплотнений, а основы, содержащие растворители, просачиваются через изношенные уплотнения. Шестеренчатый насос с магнитным приводом позволяет обойтись без динамического уплотнения, что исключает как заклинивание, так и утечку растворителя. Именно такую конфигурацию мы чаще всего поставляем на заводы по производству покрытий и смол.
Наша линейка магнитных шестеренчатых насосов охватывает весь диапазон расхода, характерный для лакокрасочных производств: микро-мини-насос MDC-M для перекачки небольших партий и лабораторных работ, магнитный шестеренчатый насос MDC-K для средних нагрузок, а также средне-крупный магнитный шестеренчатый насос MDC-X для перекачки лаковых основ и смол с высокой производительностью. Насос MDC-K справляется с жидкостями вязкостью до 20 000 сП и температурой до 250 °C, что покрывает подавляющее большинство задач по перекачке основ и смол. Чтобы выбрать между шестеренчатой и вихревой гидравликой, ознакомьтесь с нашим руководством по сравнению магнитных шестеренчатых и вихревых насосов.
4. Перекачка растворителей: зоны с воспламеняющейся атмосферой и полное отсутствие утечек
В составе лакокрасочных материалов и печатных красок на основе растворителей используются большие объемы легковоспламеняющихся органических растворителей — толуол, ксилол, метилэтилкетон, этилацетат, спирты и гликолевые эфиры. При перекачке этих веществ из резервуаров для хранения в распределительные баки при выборе насоса главную роль играют соображения безопасности при работе с растворителями. Наибольшее значение имеют два фактора:
● Взрывозащищенные двигатели в зонах с повышенной опасностью взрыва. Зоны, в которых используются растворители, относятся к зонам с взрывоопасной атмосферой (зона ATEX 1/2 в Европе, аналогичные классификации в других странах). Двигатели насосов, устанавливаемые в этих зонах, должны иметь соответствующий класс взрывозащиты, соответствующий группе газов растворителя и температурному классу. Стандартные промышленные двигатели не допускаются; требуются взрывозащищенные варианты.
● Полное отсутствие утечек летучих растворителей. Насосы с механическим уплотнением пропускают пары и жидкость растворителя, что создает как риск возгорания, так и проблему выбросов летучих органических соединений (ЛОС) в условиях ужесточения экологического регулирования. Насосы с безуплотнительным магнитным приводом и герметичным двигателем полностью исключают пути утечки, удерживая растворитель за статическими уплотнениями и герметичным корпусом. Это требование все чаще включается непосредственно в технические условия на оборудование для заводов по производству лакокрасочных материалов.
Для перекачки растворителей наш вихревой магнитоприводной насос MDW из нержавеющей стали марки 316L с взрывозащищенным двигателем подходит для работы с жидкими растворителями, тогда как для потоков растворителей, содержащих растворенную смолу или следы кислотности, лучше подойдет магнитоприводной насос AMC-F с PTFE-покрытием. Для непрерывной рекуперации растворителей высокой чистоты и работы с ЛОС, где нежелательно даже статическое воздействие на уплотнительные кольца, серия герметичных вихревых насосов PWH/PWD/PWM предлагает альтернативу с герметичным двигателем. Конструкция, предотвращающая утечки, подробно описана на нашей странице, посвященной герметичным насосным решениям.
5. Циркуляция в мельничном основании и транспортировка абразивных пигментов
На этапе диспергирования и измельчения пигмент смачивается в смоляной основе и измельчается до конечного размера частиц в шаровых и корзиночных мельницах. Циркуляционный насос, питающий мельницу, работает в условиях, характеризующихся высокой вязкостью и высокой концентрацией абразивных твердых частиц — это одна из самых сложных условий эксплуатации насоса на предприятии:
● Устойчивость к истиранию. Пигменты и наполнители (диоксид титана, оксиды железа, технический углерод, карбонат кальция, некоторые наполнители) обладают абразивными свойствами и вызывают износ стандартных внутренних деталей насоса. Подшипники из карбида кремния, а также закаленные детали, контактирующие с рабочей средой, или детали с фторполимерным покрытием значительно продлевают срок службы насоса при циркуляции на основе мельницы.
● Защитный эффект и металлические пигменты. Металлические чешуйки, перламутровые и другие пигменты с эффектом подвергаются механическому повреждению в результате дробления и сдавливания при зацеплении зубчатых колес с малым зазором. Для этих продуктов, у которых оттенок имеет решающее значение, использование насосов с низким уровнем сдвига и бережная обработка позволяют сохранить визуальный эффект, благодаря которому продукт пользуется спросом.
● Стабильная циркуляция для равномерного распределения. Равномерное измельчение частиц зависит от стабильной и повторяемой циркуляции в мельнице. Насос, обеспечивающий стабильный расход при изменении вязкости смеси в мельнице в процессе измельчения, гарантирует стабильное качество дисперсии от партии к партии.
Для циркуляции абразивных растворов в мельничных системах используются насосы с фторполимерным покрытием и закаленным внутренним механизмом с магнитным приводом, оснащенные подшипниками из карбида кремния. Здесь действуют те же принципы, касающиеся износа и коррозии, что и в случае с компонентами химических установок — подробнее о системах износа и технического обслуживания см. в нашем руководстве по срокам службы и техническому обслуживанию деталей химических насосов.
6. Точное дозирование красителей, дозирование красок и дозирование двухкомпонентных смесей
Именно от точности воспроизведения цвета зависит, сможет ли завод по производству лакокрасочных материалов или красок привлечь или потерять клиентов, и в основе этого лежит проблема дозирования. Пигменты и красители дозируются в точных объемах и соотношениях; в многоцветных системах красок каждый цвет имеет свой собственный дозирующий насос; при производстве реактивных лакокрасочных материалов основа и отвердитель должны дозироваться в точном соотношении. Три различных задачи дозирования:
● Дозирование красителей и пигментов. Дозированное добавление концентрированного красителя для получения стабильного оттенка, часто регулируемое с помощью гравиметрической или объемной системы обратной связи. Магнитные шестеренчатые насосы обеспечивают необходимую объемную точность и не имеют уплотнений, через которые мог бы вытекать краситель. Микрошестеренчатый насос MDC-M предназначен для дозирования красителя в малых объемах, а насос MDC-K — для добавления красителя с большим расходом.
● Дозирование многоцветных чернил. В системах печати с использованием четырехцветных красок каждый цвет подается собственным насосом прямого вытеснения, зачастую оснащенным частотно-регулируемым приводом, что обеспечивает одновременное точное регулирование скорости и расхода для всех цветов. Магнитные шестеренчатые насосы с тонким корпусом идеально подходят для компактных многонасосных установок, применяемых в таких системах.
● Дозирование двухкомпонентной смеси. Эпоксидные, полиуретановые и другие реакционноспособные системы требуют дозирования основы и отвердителя в точном соотношении — непрерывно и с высокой повторяемостью. Пары насосов прямого вытеснения с синхронизированным управлением скоростью обеспечивают точность соотношения, необходимую для этих химических составов. Более подробную информацию о принципах выбора насосов прямого вытеснения см. в нашем руководстве по принципам работы и выбору насосов прямого вытеснения.
7. Рекомендации по наполнению, смене цвета и очистке
Конечная точка трубопровода и зазоры между секциями предъявляют к насосам свои собственные требования, которые легко недооценить:
Наполнение и упаковка
Для розлива в банки, ведра, бочки и картриджи требуется точная и воспроизводимая дозировка с четким прекращением подачи и отсутствием капель. Шестеренчатые насосы прямого вытеснения с точным управлением запуском и остановкой обеспечивают необходимую для линий розлива точность дозирования и четкое прекращение подачи в широком диапазоне вязкости — от жидких красок до густых основ.
Смена цвета и чистка
На предприятиях по производству лакокрасочных материалов или печатных красок постоянно происходит смена цвета, а время и расход растворителя при промывке насосов и трубопроводов между сменами цвета представляют собой прямые затраты. Насосы с гладкой внутренней геометрией, минимальным мертвым объемом и конструкцией, обеспечивающей быструю очистку или быструю разборку, сокращают время смены цвета и снижают расход растворителя, используемого для очистки. Бесалубовые конструкции без полостей уплотнительной камеры очищаются более тщательно, чем насосы с механическим уплотнением, что снижает риск перекрестного загрязнения красками — реальную угрозу качеству при переключении между насыщенными и бледными оттенками.
В обоих случаях серия редукторов с магнитным приводом обеспечивает объемную точность наполнения и чистую внутреннюю геометрию, что позволяет быстро менять цвет.
8. Таблица выбора насосов для заводов по производству красок, чернил и смол
В приведенной ниже таблице кратко изложены наши типовые рекомендации для основных участков завода по производству лакокрасочных материалов, печатных красок или смол. Это лишь отправные точки; конкретные показатели вязкости, содержания твердых веществ, содержания растворителя и текучести всегда необходимо проверять с учетом характеристик конкретного продукта:
| Станция | Характер жидкости | Типичная вязкость | Рекомендуемый насос |
| Перенос с разбавлением растворителем/водой | Ньютоновские, легковоспламеняющиеся или водные | Менее 500 мПа·с | MDW из нержавеющей стали с вихревым перемешивателем (бывший двигатель для растворителей) |
| Перекачка растворителя (зона с ограниченным доступом) | Легковоспламеняющиеся органические вещества | Менее 100 мПа·с | MDW с двигателем Ex; AMC-F для растворителей, содержащих смолу |
| Перенос готовой краски / основы покрытия | Снижение вязкости при сдвиге | 500–20 000 мПа·с | Магнитный шестеренчатый насос MDC-K |
| Смола / лак с высокой вязкостью | Очень вязкая, часто нагретая | 20 000–50 000+ мПа·с | Магнитный шестеренчатый насос MDC-X с подогревом головки |
| Основание мельницы / циркуляция при помоле | Суспензия абразивного пигмента | 1 000–10 000 мПа·с | Магнитный привод с подшипниками из карбида кремния |
| Дозирование красителей / красящих веществ | Концентрированный краситель | 500–5 000 мПа·с | Микромагнитный шестеренчатый насос MDC-M |
| Дозирование многоцветных чернил | Чернила для печати | 1 000–30 000 мПа·с | Магнитный шестеренчатый насос MDC + частотно-регулируемый привод для каждого цвета |
| Двухкомпонентная дозировка | Основа + отвердитель | Различается | Сдвоенные насосы MDC с синхронизацией скорости |
| Наполнение / упаковка | Готовый продукт | Полный ассортимент | Магнитный шестеренчатый насос MDC, точное отключение |
| Утилизация летучих органических соединений (ЛОС) / растворителей | Регенерированный растворитель | Низкий | PWH/PWD/PWM — вихревой контейнер |
9. Ассортимент насосов для красок, чернил и смол компании Aulank
На протяжении более 17 лет мы поставляем шестеренчатые насосы с магнитным приводом, вихревые насосы без уплотнений и химические насосы с фторполимерным покрытием производителям лакокрасочных материалов, чернил и смол в Китае, Индии, Юго-Восточной Азии, Турции и других странах. Ассортимент оборудования, который мы обычно рекомендуем для заводов по производству лакокрасочных материалов, чернил или смол:
● Микро-мини-магнитный шестеренчатый насос MDC-M, магнитный шестеренчатый насос MDC-K и магнитный шестеренчатый насос MDC-X — основа ассортимента оборудования для нанесения покрытий, обеспечивающая перекачку высоковязких основ, смол и лаков, а также дозирование красящих веществ, дозирование краски, дозирование двухкомпонентных материалов и розлив в полном диапазоне расхода, до 20 000 сП и 250 °C с опциями нагрева головки.
● Вихревой магнитный насос из нержавеющей стали MDW — предназначен для перекачки растворителей с низкой вязкостью и разбавления жидкостей, изготовлен из стали 316L с возможностью установки взрывозащищенного двигателя для зон с воспламеняющейся атмосферой.
● Магнитоприводной насос AMC-F с PTFE-фрезеровкой — для потоков растворителей, содержащих смолу и агрессивных химических веществ, а также для циркуляции абразивных мельничных суспензий, где фрезеровка из фторполимера обеспечивает устойчивость к износу и химическому воздействию.
● Серия герметичных вихревых насосов PWH/PWD/PWM — вариант с герметичным двигателем, предназначенный для непрерывной работы в условиях воздействия летучих органических соединений (ЛОС) и рекуперации растворителей, когда нежелательно наличие участков, подверженных статическому воздействию уплотнительных колец. В руководстве по технологии насосов с герметичным двигателем рассмотрены три конструктивных варианта.
Что конкретно получает от нас производитель лакокрасочных материалов, чернил или смол:
● Подбор размеров шестерен с учетом вязкости — рабочий объем и частота вращения насоса подбираются с учетом вязкости конкретного продукта, чтобы ограничить сдвиговое и вязкое нагревание.
● Нагреваемые и снабженные рубашкой головки насосов — для смол и оснований, которые необходимо поддерживать при температуре выше точки текучести, чтобы обеспечить их перекачиваемость.
● Варианты взрывозащищенных двигателей — для зон с растворителями и воспламеняющейся атмосферой, с учетом группы газов и температурного класса.
● Подшипники из карбида кремния и детали, контактирующие с рабочей средой, с защитным покрытием — для работы с абразивными пигментами и в мельничных установках.
● Документально подтвержденный контроль качества — сертификация по стандарту ISO 9001, сертификация TÜV CE для вихревых насосов с магнитным приводом, протоколы испытаний отдельных параметров, а также более 50 патентов, касающихся конструкции синхронного привода с постоянными магнитами, магнитной передачи и вихревой гидравлики.
Если вы подбираете насосы для новой линии по нанесению лакокрасочных покрытий или печатных красок, для завода по производству смол или для модернизации с целью замены вышедших из строя насосов с механическим уплотнением или перистальтических насосов, пришлите нам данные по вязкости, содержанию растворителя и требуемому расходу для каждого участка линии, и мы в течение двух рабочих дней предоставим вам список рекомендуемых насосов с указанием характеристик материалов и ценовыми предложениями.
Закажите индивидуальную конфигурацию насоса для краски, чернил или смолы
Независимо от того, занимаетесь ли вы производством архитектурных или промышленных покрытий, печатных красок, клеев или синтетических смол, либо изготавливаете смесительное и розливной оборудование в качестве OEM-производителя, наша команда инженеров подберет подходящий насос с магнитным приводом, безуплотнительный вихревой насос или насос с фторполимерным покрытием для каждой станции перекачки, дозирования и розлива на вашем предприятии.
Свяжитесь с нашей командой: Связаться с Aulank | WhatsApp: +86 13773157367 | Электронная почта: info@aulankpump.com
Просмотрите страницы с соответствующими продуктами и решениями:
● Серия насосов прямого вытеснения
● Решения для насосов, работающих с жидкостями высокой вязкости