Вакуумная сушка пигментных и красительных паст: сохранение оттенка и качества частиц

Пресс-кек пигментов и красителей сушат под вакуумом, чтобы сохранить цвет и размер частиц: пониженная температура кипения позволяет сушить партию при температуре, исключающей сдвиг оттенка и твёрдые агломераты, а герметичный корпус удерживает пыль и растворитель. Подходящая машина зависит от пресс-кека: лопастная, граблевая или дисковая сушилка для влажных паст, вертикальная плиточная сушилка для сыпучего порошка и барабанная сушилка со скребком для густых паст, которые непрерывно сушатся в хлопья.

Краткий контекст: почему пигменты трудно сушить

Пигмент продают за цвет, красящую силу и диспергируемость, а не только за сухость. Сушка может ухудшить все три показателя.

• Сдвиг оттенка. Многие органические пигменты и красители меняют тон или теряют силу, если их держат слишком горячими или если меняется кристаллическая форма.
• Твёрдые агломераты. Когда вода уходит из пресс-кека, частицы связываются в точках контакта. При слишком быстрой или слишком горячей сушке порошок образует твёрдые комки, которые не диспергируются при конечном применении.
• Пыль. Сухой пигментный порошок мелкий, лёгкий и легко попадает в воздух. Важны потери при обращении и воздействие на оператора.
• Липкая, пластичная стадия. Многие пресс-кеки на пути от пасты к порошку проходят клейкую стадию, на которой налипают на стенки и мешалки.
• Растворитель. Некоторые пигменты увлажнены не только водой, но и растворителем, поэтому закрытая вакуумная система — более безопасный выбор.

Вакуумная контактная сушка решает эти задачи напрямую. О физике того, почему вакуум позволяет сушить партию при низкой температуре, читайте в статье температура кипения воды под вакуумом. Об общем выборе машины — в статье вакуумное сушильное оборудование: как выбирать по материалу.

Вид пресс-кека определяет сушилку

Граблевые, лопастные и дисковые сушилки SINOTHERMO указывают диапазон температуры теплоносителя 50–200 °C, а плиточная сушилка — теплоноситель ниже 200 °C. Это диапазоны источника тепла, а не температуры продукта; продукт остаётся близким к температуре кипения при вашем уровне вакуума, пока есть свободная жидкость.

Контроль оттенка

Оттенок защищают контролем температуры продукта и времени при этой температуре, а не названием машины.

1. 1.Найдите безопасную для цвета температуру. Проведите небольшое лабораторное испытание: высушите пробы при нескольких температурах и сравните оттенок и силу с эталоном. Самая высокая температура без измеримого сдвига — ваш предел.
2. 2.Задайте вакуум по этому пределу. По таблице давление — температура кипения выберите абсолютное давление, температура кипения при котором ниже предела.
3. 3.Ступенчато задавайте нагрев. Начните с умеренного нагрева, пока партия влажная, затем корректируйте по мере прогрева продукта в стадии падающей скорости, когда его температура приближается к температуре источника тепла.
4. 4.Следите за конечной точкой. Пересушка тратит энергию и может упрочнить агломераты. Остановитесь на влажности, заданной заказчиком.

Контроль агломератов и размера частиц

• Мягкое перемешивание. Медленное равномерное перемешивание обновляет поверхность, не раздавливая и не размазывая продукт. Двухконусная сушилка перемешивает без мешалки в продукте.
• Не шокировать поверхность. Очень горячая стенка на влажном пресс-кеке образует корку, которая запирает влагу и позже распадается на твёрдые комки. Начинайте с умеренного нагрева теплоносителя.
• Планируйте разрыхление. Некоторые пигменты размалывают после сушки. Решите, будет ли помол, ведь от этого зависит допустимый уровень агломерации.
• Проверяйте размер частиц до и после. Измеряйте гранулометрический состав высушенных проб, а не только влажность.

Выбор между лопастной, граблевой, дисковой и барабанной сушилкой со скребком для пигментов

Три машины с перемешиванием работают по общему принципу (нагретая поверхность плюс перемешивание под вакуумом), но различаются площадью нагрева и обращением с продуктом.

• Граблевая сушилка. Медленные грабли переворачивают партию у нагретой рубашки. Это самая простая машина, подходящая для не слишком липких пресс-кеков, когда не нужна максимальная производительность.
• Лопастная сушилка. Полые клиновидные лопасти несут теплоноситель и добавляют площадь контакта к рубашке, поэтому сушка идёт быстрее, чем в граблевой. Хороший первый выбор для липких пресс-кеков.
• Дисковая сушилка. Полые диски добавляют ещё больше площади нагрева; на странице продукта описана более высокая эффективность нагрева, чем у граблевых или лопастных сушилок, для многих материалов. Хорошо подходит для крупных партий, где важна длительность цикла; см. вакуумная дисковая сушилка: сушка полыми дисками для паст.
• Барабанная сушилка со скребком. Непрерывный процесс в тонкой плёнке. Подходит для густых паст большого объёма, продукт из которых может выходить хлопьями и затем размалываться. Продукт недолго подвергается нагреву, что помогает с термочувствительными красителями, но плёнка должна чисто высыхать на барабане, поэтому пилотное испытание важно.

Если вы не уверены, лопастная сушилка — обычная отправная точка для пилотного испытания, а результат подскажет, переходить ли на дисковую или барабанную.

Что измерять при испытании сушки пигмента

Испытание полезнее, когда заранее решено, что измерять. Для пигментов и красителей обычный перечень таков:

1. 1.Влажность и летучие в несколько моментов времени, чтобы построить кривую сушки.
2. 2.Цвет (цветовое различие с эталоном, сила и оттенок) после сушки.
3. 3.Гранулометрический состав до и после сушки.
4. 4.Диспергируемость в среде конечного применения, где проявляются агломераты.
5. 5.Насыпная плотность и пылимость высушенного порошка.
6. 6.Длительность цикла и использованный профиль вакуума и нагрева.
7. 7.Качество конденсата, если важна очистка сточных вод.

Согласуйте пределы приёмки по каждому пункту до начала испытания. Тогда машину определяет результат, а не мнение.

Пыль и герметизация

Вакуумная сушка — закрытый процесс. Высушенный порошок остаётся в корпусе до выгрузки, и нет большого потока вытяжного воздуха, уносящего мелкий пигмент. Для токсичных или сенсибилизирующих красителей это существенное преимущество для безопасности оператора. Продумайте путь выгрузки, например закрытую выгрузку в контейнер или в мельницу, чтобы преимущество не терялось на последнем шаге.

Растворитель и сточные воды

Если пресс-кек содержит растворитель, конденсатор улавливает его для рекуперации, что дешевле и безопаснее, чем выбрасывать в воздух. Для водных пресс-кеков конденсат — это вода, которая может содержать мелочь или растворённый краситель; обращайтесь с ним как со сточной водой и держите отдельно от чистой воды. В вакуумной системе между корпусом и насосом должны быть конденсатор и пылевой фильтр; см. подбор вакуумного насоса и конденсатора для вакуумных сушилок. SINOTHERMO может поставить сушилку как комплектную линию с вакуумной системой, конденсатором, нагревательными или охлаждающими блоками и системой управления.

Разобранный пример

Цифры иллюстративные, а не данные клиентов.

Пресс-кек органического пигмента с влажностью 60 % сушат партиями. В лабораторном испытании пигмент сдвигает оттенок выше 90 °C, а конечный заказчик требует влажность ниже 1,5 %. Сушилка работает на уровне моря.

1. 1.Предел по температуре: 90 °C задаёт безопасную цель по температуре кипения заметно ниже, например 60–70 °C, что соответствует примерно 20–30 кПа абсолютного давления.
2. 2.Машина: пресс-кек сначала липкий и влажный, поэтому естественный выбор — машина с перемешиванием, например вакуумная лопастная или дисковая сушилка.
3. 3.Источник тепла: в начале умеренная температура горячей воды или термомасла, позднее повышаемая, если позволяет оттенок.
4. 4.Конечная точка: сушить до заданной влажности и остановиться; выгружать закрытым путём в мельницу.

Реальные значения зависят от пигмента, поэтому следующий шаг всегда — испытание.

Масштабирование и стабильность партий

Покупатели пигментов ждут, что каждая партия совпадёт с предыдущей, поэтому режим сушки должен воспроизводиться. Записывайте для каждой партии профиль вакуума, температуру теплоносителя, скорость перемешивания, уровень заполнения и влажность в конечной точке и сохраняйте их при переходе от пилота к производству. Площадь теплопередачи на килограмм партии меняется с масштабом, поэтому время цикла не масштабируется линейно; оцените его по данным пилота и подтвердите на первых производственных партиях. Держите фиксированный уровень заполнения: иной уровень меняет и время сушки, и тепловую историю пигмента, а значит, и оттенок.

Что приложить к запросу предложения

• Тип и химия пигмента или красителя, органический он или неорганический
• Влажность пресс-кека и растворитель, если есть; целевая влажность
• Максимальная безопасная температура продукта и как она определена
• Размер партии или производительность
• Требования к размеру частиц или диспергируемости
• Пределы токсичности или воздействия пыли
• Доступный источник тепла и охлаждающая вода

Распространённые ошибки, которых стоит избегать

1. 1.Сушка при фиксированной температуре без испытания на оттенок.
2. 2.Перегрев стенки, пока пресс-кек влажный, с образованием корки.
3. 3.Пересушка ниже целевой влажности.
4. 4.Игнорирование пыли при выгрузке. Закрытая сушилка с открытой выгрузкой теряет преимущество.
5. 5.Забытая обработка конденсата.
6. 6.Выбор машины по каталогу без пилотного испытания.

Испытайте перед определением спецификации

Поведение пигмента специфично для каждой марки. SINOTHERMO проводит платные пилотные испытания, чтобы вы проверили оттенок, агломераты и время сушки на вашем собственном пресс-кеке. Запросите пилотное испытание. Результаты принадлежат вам и могут использоваться с любым поставщиком. SINOTHERMO производит и продаёт оборудование и не предлагает сушку на давальческих условиях.

Часто задаваемые вопросы

Как сушат пигментные пасты?

Пресс-кеки обычно сушат в вакуумных контактных сушилках с перемешиванием, таких как лопастные, граблевые или дисковые, либо непрерывно на барабанной сушилке со скребком. Сыпучий порошок можно довести в плиточной или двухконусной вакуумной сушилке.

Зачем сушить пигменты под вакуумом?

Вакуум понижает температуру кипения, поэтому партия сушится при более низкой температуре. Это защищает оттенок и силу, а герметичный корпус удерживает пыль и растворитель.

Как избежать твёрдых агломератов в высушенном пигменте?

Избегайте очень горячей стенки на влажном пресс-кеке, применяйте мягкое перемешивание, останавливайтесь на целевой влажности и при необходимости планируйте разрыхление или помол.

Может ли вакуумная сушилка рекуперировать растворитель из пигментного пресс-кека?

Да. Конденсатор улавливает пары растворителя для рекуперации.

При какой температуре сушить пигмент?

Это зависит от пигмента. Найдите в лабораторном испытании самую высокую температуру без сдвига оттенка, затем задайте вакуум так, чтобы температура кипения была ниже неё.

Может ли SINOTHERMO поставить комплектную линию?

Да. Мы можем поставить сушилку с вакуумной системой, конденсатором, нагревательными или охлаждающими блоками и системой управления.

Предлагает ли SINOTHERMO сушку на давальческих условиях?

Нет. SINOTHERMO производит и продаёт сушильное оборудование и предлагает платные пилотные испытания.