Экпериментальные исследования по утилизации лакокрасочных покрытий

Монолитные покрытия палуб по своей конструкции представляют единый монолит не только по плоскости, но и по толщине покрытия. При этом усадочные и температурные напряжения, характерные для полимерных растворов, обуславливают значительные напряжения в плоскости соприкосновения покрытия и самой палубы. В настоящее время в России широко применяются палубные мастики на эпоксидном, полиэфирном и полиуретановом связующем, реже акрилатные и латексные. Основным видом наполнителя для этих связующих являются: кварцевый песок, поташ, коалин, доломитовая мука, цемент, сурик железный, маршалит и другие, в основном минеральные, наполнители. Традиционная конструкция монолитного покрытия состоит из грунтовочного слоя (компаунда, не содержащего наполнителя), основного слоя (наливного мастичного или высоконаполненного полимерного состава) и отделочного. Для разработки технологии утилизации отходов полимерных и лакокрасочных покрытий, образующихся при их удалении в условиях судоремонта, я предлагаю использовать этот материал в качестве наполнителя основного слоя в конструкции палубных покрытий. Весь технологический процесс от начала удаления ЛКП до приготовления и нанесения его на палубу можно представить по схеме (рис. 3.22).

Как уже отмечалось, при удалении лакокрасочных покрытий механическим или термодинамическим методами полимерная стружка полностью деструктирована, поэтому будем рассматривать этот материал только как полимерный наполнитель. Для этого в процессе удаления нам необходимо разделять его по колеру. Для этой цели удаленное лакокрасочное покрытие должно собираться в специальные емкости.

Схема технологического процесса переработки отходов ЛКП

Рис. 3.22. Схема технологического процесса переработки отходов ЛКП

При приготовлении мастичных составов емкости должны доставляться в малярный участок (применительно к условиям ССРЗ), где должно производиться их измельчение. Для измельчения можно рекомендовать электромагнитный измельчитель-смеситель ЭМИ-70, выпускаемый серийно Опытным производством НПО «Лакокраско- покрытие» (г. Хотьково, Московской области). ЭМИ-70 предназначен для тонкого измельчения и смешения порошкообразных материалов (барита, глинозема, пигментной части и др.) с помощью мелющих тел из феррита бария на предприятиях лакокрасочной и других отраслей промышленности. Принцип действия измельчителя- смесителя заключается в преобразовании энергии переменного электромагнитного поля в механическую энергию мелющих тел. ЭМИ-70 состоит из двух блоков измельчитель-смесителя и электрического шкафа, которые могут размещаться как в непосредственной близкости друг от друга, так и дистанционного. Такое разделение дает возможность изготавливать их во взрывобезопасном исполнении и устанавливать во взрывоопасных помещениях. Устройство позволяет измельчать состав дисперсностью от 20 до 55 мкм. Измельченный материал (полимерная крошка) может использоваться как наполнитель практически к любому пленкообразователю. Так, например, при приготовлении эпоксидно-тиоколо-битумного состава производятся следующие операции: в емкость с эпоксидно- тиоколовой смолой добавляется определенное количество полимерной крошки и перемешивается. Перемешивание можно производить механическими мешалками (рис. 3.23) при этом турболизаторы можно установить различной конструкции в зависимости от вязкости приготовляемого состава. После смешивания смолы с полимерной крошкой добавляется битумный лак БТ-577 в необходимой пропорции и так же перемешивается и последним компонентом в смесь вводится отвердитель (амино-фенол или полиэтиленполиамин) и весь состав еще раз окончательно перемешивается.

Конструкции мешалок и турболизаторов

Рис. 3.23. Конструкции мешалок и турболизаторов

Приготовленный состав наносится на предварительно очищенную и обезжиренную металлическую поверхность вручную (шпателем или пневмораспылителем) или устройством, предназначенным для приготовления и нанесения вязких составов. Однако в настоящее время промышленностью не выпускается такие автономные устройства, с помощью которых, наряду бы с перекачиванием, перемешиванием лакокрасочного материала можно было производить его диспергирование и нанесение. Поэтому, прежде всего для расчета устройства, зададимся основными технологическими параметрами, которые бы позволили производить выше указанные операции.

При работе с агрессивными и легковоспламеняющимися жидкостями, требования безопасности к установкам, предусмотренные для этих целей, возрастают. Поэтому устройство для создания разряжения и повышенного давления для заполнения бака и выдает краски под давлением решено было выполнить в виде турбовентилятора и поршня, установленного на приводном валу между турбовентилятором и мешалкой с возможностью осевого перемещения в баке. Принципиальная схема устройства представлена на рис. 3.24.

Принципиальная схема устройства для приготовления лакокрасочных материалов

Рис. 3.24. Принципиальная схема устройства для приготовления лакокрасочных материалов

Произведем расчет необходимого давления создаваемого турбовентилятором при всасывании краски в бак. Расчет необходимого давления на всасывание при заполнении бака краской должен учитывать следующие физические величины: массу и площадь поршня, силу трения при его перемещении ход поршня, длину и диаметр всасывающего шланга, производительность, вязкость краски. Тогда

Полученное выражение можно представить в виде двух частей, в одной как давление, необходимое на перемещение поршня в баке, в другой - как давление, необходимое для перемещения краски в шланге. В этом случае

где m - масса поршня, кг,

Ftp - сила трения, Н/см2,

S - площадь поршня, м2, h - ход поршня, м

1 - длина шланга, м,

Q - производительность,

Е° - вязкость краски в градусах Енглера, d - диаметр шланга, мм,

Однако полученное выражение не учитывает потери давления при всасывании краски в шланге в возвратном клапане. Поэтому вводим поправочный коэффициент в формулу (3.55). Тогда

Подставляя числовые значения при расчете устройства вместимостью 30 л и с учетом того, что масса поршня не более 1,0 кг, а длина всасывающего шланга не более 2 м, при Е° = 6 получим, что давление Рв ~ 23000 Па.

Наиболее предпочтительно для перемешивания использовать турбинную мешалку или лопастную. Для выбора нормализованной мешалки к баку V = 30 л, принимаем диаметр мешалки D = 0,3 м. Расчет производим с учетом работы [94], при условии, что размер частиц измельченной краски не более 1,5 мм с плотностью 2350 кг/м3, а плотность приготавливаемого состава 1200 кг/м3.

Находим число Reu:

в котором

Найденные величины чисел и симплексов подобия лежат в пределах приложимости уравнения. Тогда находим значения критерия и определяющей частоты вращения для лопастной мешалки:

Находим значения критерия числа Reu и определяющей частоты вращения для турбинной мешалки

Техническая характеристика

Таблица 3.5.

Характеристики и параметры

Устройство для приема, перемешивания и подачи жидкости (УППЖ)

УППЖ-10

УППЖ-30

Вместимость бака, л

10±1,0

30±1,0

Производительность эжектора при заполнении бака краской, л/мин: при давлении подводимого воздуха 0,35 МПа

25,0±0,5

25,0±0,5

0,45 МПа

30,0±0,5

30,0±0,5

0,55 МПа

35,0±0,5

35,0±0,5

Максимальное давление краски при выдаче из бака, МПа

0,6 (соответствует давлению сжатого воздуха в магистрали);

0,6 (соответствует давлению сжатого воздуха в магистрали);

Максимальный расход воздуха

1,0-1,2

1,2-1,5

Расход воздуха привода мешалки при номинальной мощности м3/мин, не более

0,85

0,85

Номинальная мощность привода мешалки на шпинделе, Вт

442

442

Габаритные размеры, мм: длина

500±5,0

600±5,0

ширина

340±5,0

410±5,0

высота

1100±5,0

1350±5,0

Масса, кг

44±1,0

64±1,0

По графическим данным работы [88] находим коэффициенты Icn = f(Re) для лопастной и турбинной мешалок. Мощности оказываются равными, хотя турбинная мешалки работает при меньшей частоте вращения. Тем не менее мы выбираем лопастную мешалку, так как наше устройство предусматривает возможную диспергацию состава. Для предотвращения возможного нагревания состава в процессе перемешивания при работе в летний период бак оборудуем водяной рубашкой. Устройство устанавливается на тележку и крепится на шарнирах (рис. 3.24).

Устройство изготавливается в двух вариантах - вместимостью бака до 10 л и 30 л.

Ниже приводится техническая характеристика УППЖ, в котором вместо турбовентилятора применен эжектор.

Исходные данные для расчета эжектора выбирались следующие: давление воздуха, подаваемого в эжектор 0,5 МПа объем воздуха, подаваемого на эжектор (воздушно-абразивной смеси при атмосферном давлении)

коэффициент эжекции (принимаем) (3 = 3

температура воздуха вблизи сопла эжектора (расчетная) t = 14°С потери во всасывающем и сместительном патрубках эжектора

удельный вес воздуха принимаем

Расчетная схема эжектора приведена на рис. 5.4.

Схема эжектора

Рис.3.25. Схема эжектора

1 - сопло, 2 - смеситель, 3 - коллектор, 4 - диффузор, 5 - входной участок

Определяем скорости воздушных потоков в эжекторе. Принимаем кпд диффузора Г|д = 0,75 и для сопла Г|с = 0,05 по коэффициенту эжекции Р = 3 находим по табл, наивыгоднейшее значение [1] пнаив = 0,664.

Скорость в конце смесительной камеры

Средняя скорость смешивающихся потоков

Наивыгоднейшая скорость помешиваемого потока в начале смесительной камеры

Скорость в выходном сечении сопла получим из формулы

Находим динамические давления и расходы.

Вакуум в начале смесительной камеры:

Динамическое давление, отвечающее скорости в выходное сечение сопла

Потеря давления в сопле пр. qi = 0,05.

Полное давление перед соплом равно динамическому давлению Р плюс потери в сопле минус вакуум в начале смесительной камеры

Объемный расход воздуха, всасываемого эжектором

Объемный расход воздуха, нагнетаемого из сопла

Рассчитываем геометрические размеры эжектора.

Площадь выходного сечения сопла

Диаметр выходного сечения сопла

Площадь сечения смесительной камеры Диаметр смесительной камеры

Площадь сечения всасывающего воздуховода в начале смесительной камеры

Отсюда диаметр воздуховода в начале смесительной камеры

Из технологических соображений принимаем цилиндрическую смесительную камеру диаметром cb = (1з = 27 мм.

Определим остальные размеры эжектора.

По рекомендациям П.Н. Каменева, длина камеры смешения 1к = 187 мм, длина диффузора 1д = 220 мм.

Угол раскрытия диффузора обычно принимают равным а =

8-5-10°.

Принимаем а = 9°. Тогда диаметр выходного отверстия диффузора

3.26. Профили распределения скоростей в эжекторе

Устройство (УППЖ-30) защищено а.с. 1419740 в 1990 г., экспонировалось на ВДНХ СССР (серебрянная медаль) и коммерческо- технической выставке «Речфлот-90».

Устройство для приема, перекачивания и подачи жидкости УППЖ предназначено для перекачивания жидкости (краски) из бочек, бидонов и другой тары. Перекаченную краску можно перемешать (произвести диспергацию) или разбавить растворителем. Все эти операции производятся с помощью лезвиевидной мешалки, приводящейся во вращение с помощью пневмомашины. Приготовленный лакокрасочный материал можно распылять пневмопистолетом или пистолетом типа «Ерш» со встроенным источником повышения давления. В качестве насоса для перекачивания жидкости, в устройстве использован воздушный эжектор с глушителем. Сам корпус шарнирно установлен на тележке с возможностью поворота вокруг своей оси. Высокое качество приготавливаемых малярных составов увеличивают долговечность покрытий, а безопасность в работе и простота обслуживания - технологичность окрасочных операций.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >