Mürekkep Üretim Reaktörü Nedir: Vernik Pişirme, Dispersiyon ve Seyreltme

Mürekkep Üretim Reaktörü Nedir: Vernik Pişirme, Dispersiyon ve Seyreltme

Temel soruyu yanıtlamak: Mürekkep üretim reaktörü nedir? Bir mürekkep üretim reaktörü, baskı mürekkebinin üretildiği ve üç farklı görevi yerine getiren kaptır. Vernik pişirme, pigmenti taşıyan ve alt tabakaya bağlayan aracı oluşturmak için bir reçineyi 120-200°C'de 2-8 saat boyunca bir çözücü veya yağ içinde çözer veya reaksiyona sokar. Dispersiyon, yüksek kesmeli bir çözücü veya rotor-stator kullanarak, 15-30 m/s'lik bir uç hızında çalıştırarak, 20-40% pigment yüklemesinde konsantre bir öğütme bazında pigment topaklarını parçalar, 5-15 mikrometre altı partikül boyutu ve 6-8 Hegman inceliği hedefler. Seyreltme, 25-45°C'de nazik çalkalama altında öğütme bazını nihai formülasyona seyreltir. Tesisler, bu üç işlemi de tek bir çok yönlü kapta çalıştırır veya daha yüksek hacimlerde, ısıtılmış bir vernik reaktörü ve ayrı bir yüksek kesmeli dispersiyon tankı tahsis eder, çünkü iki görev zıt gereksinimler dayatır.

1. Üç Görev ve Her Birinin Gerektirdikleri

Vernik pişirme, dispersiyon ve seyreltme her biri farklı donanım gerektirir ve nedenini anlamak tüm tesis düzenini açıklar:

• Vernik Pişirme: Vernik veya araç, mürekkebin film oluşturucusudur ve parlaklık, yapışma, kuruma ve reolojiyi belirler. Rosin modifiye fenolik, maleik veya hidrokarbon reçinesi gibi sert bir reçinenin, 120-200°C'de bir kurutma yağı veya alkid içinde çözülmesiyle yapılır, bazen esterleşme gibi kimyasal bir reaksiyonla veya yapıyı oluşturmak için alüminyum veya titanyum jelleştirici eklenerek. Reaktör, termal yağ veya yüksek basınçlı buhar ile ısıtılan, çözücüyü geri döndürmek için bir geri akış kondansatörü, oksidasyonu ve kararmayı önlemek için bir nitrojen battaniyesi ve viskoz, yapışkan bir kütleyi işleyebilen bir karıştırıcıya sahip ceketli bir kaptır. Pişirme süresi 2-8 saattir ve bitiş noktası viskoziteye, cam plaka üzerindeki çözünürlüğe veya berraklığa ve jelleşmiş vernikler için zamana değil, tanımlanmış bir jel yapısına göre belirlenir.
• Ön Karışım ve Pigment Islatma: Herhangi bir kesme uygulanmadan önce, pigmentin ıslatılması gerekir: pigment yüzeyindeki hava ve adsorbe edilmiş su, araç tarafından yerinden edilmelidir, aksi takdirde kesme enerjisi boşa harcanır ve dispersiyon asla gelişmez. Islatma, yavaş, yüksek akışlı bir karıştırıcıda, genellikle macun mürekkepleri için bir planet veya kelebek karıştırıcıda, düşük viskoziteli ve iyi ıslatma özelliklerine sahip bir araç kullanılarak yapılır. Ön karışımdaki pigment yüklemesi kasıtlı olarak yüksektir, %20-40, çünkü yüksek katı madde içeriği viskoziteyi ve dolayısıyla topaklara iletilen kesmeyi artırır. Ön karışım aşaması, operatörlerin en sık zaman kaybettiği yerdir, çünkü yetersiz ıslatma aşağı akışta kurtarılamaz: kötü ıslatılmış bir parti inceliğe ulaşmadan saatlerce öğütülürken, iyi ıslatılmış bir parti spesifikasyona hızla ulaşır.
• Dispersiyon ve Öğütme: Dispersiyon, ıslatılmış topakları birincil parçalarına ayırır. Sıvı mürekkepler için, 15-30 m/s uç hızında çalışan yüksek kesmeli bir çözücü disk genellikle yeterlidir ve parti tek bir kapta 30-90 dakika içinde tamamlanır. Macun mürekkepleri ve yüksek performanslı pigmentler için, öğütme bazıları boncuklu değirmen, üç silindirli değirmen veya yatay ortamlı değirmen aracılığıyla geçirilir, burada kesme, rotor tarafından değil, öğütme ortamının göreceli hareketiyle üretilir, bu da çok daha ince ve dar bir partikül boyutu dağılımı sağlar. Kontrol eden parametreler, ton başına kilowatt-saat cinsinden özgül enerji girdisi, değirmendeki kalış süresi ve ortam boyutudur ve hedef, çoğu mürekkep için 5-15 mikrometre altı partikül boyutu ve 6-8 Hegman inceliğidir.
• Seyreltme, Ayarlama ve Sonlandırma: Seyreltme en sık hafife alınan adımdır. Konsantre öğütme bazı, ek araç, çözücü, kurutucu ve katkı maddeleri ile nazik çalkalama altında 25-45°C'de seyreltilir, çünkü bu aşamada devam eden yüksek kesme, zaten geliştirilmiş bir dispersiyonu yeniden topaklandırabilir, tiksotropik bir yapıyı bozabilir veya uçucu çözücüyü uzaklaştırabilir. Ayrıca nihai özelliklerin ayarlandığı noktadır: pres spesifikasyonuna viskozite, yapışkanlık, akış ve kritik olarak renk, spektrofotometre ile bir standarda karşı eşleştirilir ve küçük miktarlarda renklendirici macunlar eklenerek ayarlanır. Bitmiş mürekkep daha sonra, baskı makinesinde çizgilere veya plaka aşınmasına neden olabilecek aşırı boyutlu parçacıkları ve jel lekelerini gidermek için tipik olarak 25-100 mikrometre torbalar veya kartuşlar aracılığıyla filtrelenir ve kabuklanmayı ve çözücü kaybını en aza indirecek koşullar altında doldurulur.

2. Mürekkep Türüne Göre Reaktör Tasarımı

Üç geniş mürekkep ailesi reaktöre çok farklı talepler getirir:

• Macun ve Ofset Mürekkepleri: Ofset ve litografik mürekkepler, tipik olarak 10-100 Pa·s viskoziteli, belirgin tiksotropik ve kesme inceltici yapıya sahip macunlardır, çünkü silindir treni boyunca uçmadan veya sisleme yapmadan transfer olmaları gerekir. Bu nedenle reaktörün düşük hızda çok yüksek tork geliştirmesi gerekir, bu nedenle macun mürekkep tesisleri standart türbin karıştırıcılar yerine planet karıştırıcılar, sigma bıçaklı veya çift kollu yoğurucular ve ağır hizmet tipi çözücüler kullanır. Enerji girdisi büyük ve macun zayıf bir iletkendir, bu nedenle kap ceketlidir ve karıştırıcı genellikle bir kazıyıcı veya yakın boşluklu tasarımla tedarik edilir, bu nedenle ısı giderme önemlidir. Reçinelerin ve jelleştiricilerin çoğu termal olarak hassastır ve aşırı ısı jelleşmiş bir vernikte mürekkebin reolojisini veren yapıyı kalıcı olarak yok eder, bu nedenle sıcaklık yaklaşık 50-60°C'nin altında tutulur.
• Sıvı, Flekso ve Gravür Mürekkepleri: Flekso ve gravür mürekkepleri, tipik olarak 0.05-2 Pa·s viskoziteli düşük viskoziteli sıvılardır ve solvent bazlı veya su bazlıdır. Reaktör, yüksek kesmeli bir çözücüye sahip standart ceketli veya ceketsiz paslanmaz çelik bir tanktır ve işlem tek kaplı bir operasyondur: aracı yükleyin, yüksek kesme altında pigment ekleyin, gerekirse öğütün ve seyreltin. Çözücü uçucu ve yanıcı olduğu için, kap kapalı veya en azından örtülü, topraklanmış ve bağlanmış olmalı ve genellikle düşük basınçlı bir havalandırma için derecelendirilmiş veya bir çözücü geri kazanım sistemine bağlı olmalıdır; su bazlı versiyonlar bunun yerine köpük kontrolü ve bir köpük giderici dozaj noktası gerektirir. Su bazlı sıvı mürekkepler ek bir gereksinim ekler: reçineyi çözmek için kullanılan amin kuruma sırasında buharlaşır, bu nedenle pH ve amin içeriği reaktörde kontrol edilir ve çalışma sırasında izlenir.
• Enerji ile Kürlenen ve UV Mürekkepleri: UV ve elektron ışını mürekkepleri, UV ışığına maruz kaldığında saniyeler içinde polimerize olan oligomerler, reaktif monomerler ve foto başlatıcılardan oluşan %100 katı formülasyonlardır. Reaktör gereksinimleri alışılmadık: çözücü çıkarılmaz, bu nedenle damıtma kolonu gerekmez, ancak oligomer ve monomer karışımı termal olarak polimerize olabileceğinden ve parti herhangi bir ışık kaynağından korunması gerektiğinden, sıcaklık boyunca yaklaşık 60-70°C'nin altında tutulmalıdır. Kaplar bu nedenle soğutma için ceketli, sarı veya opak gözetleme camları ve tüm açıklıklarda kapaklarla donatılmış ve genellikle bir sıcaklık kilidi ile donatılmıştır. Bu formülasyonlar düşük ila orta viskoziteli olduğundan, çalkalama orta düzeydedir ve kritik adımlar ekleme sırası ve foto başlatıcının tam çözünmesidir, bu da 30-90 dakika sürebilir.
• Malzemeler, Temizlik ve Renk Değişimi: Mürekkep tesisleri yüzlerce formülasyon ve onlarca renk üretir, bu nedenle baskın ekonomik husus değişimdir. Cilalı veya elektro cilalı yüzeye sahip 316L paslanmaz çelik standarttır ve asidik veya yüksek pigmentli sistemler için cam astarlı çelik kullanılır. Temizlik için tasarım, boşluksuz yapı, gömme montajlı alt valfler, dahili ölü bacaklar olmaması, yerinde temizlik için sprey topları ve birçok tesiste, temizlik için kullanılan çözücü en büyük tek atık akışı olduğu için özel bir yıkama çözücü geri kazanım sistemi anlamına gelir. Birçok üretici, kapları renk ailesine göre ayırır, siyahları, beyazları ve ana renkleri ayrı tutar, çünkü kapsamlı bir temizlik contanın oluğundan her izi çıkaramaz ve beyaz mürekkebe bir siyah leke küçük bir kusurdan ziyade reddedilmiş bir parti anlamına gelir.

Mürekkep Üretim Aşamaları Karşılaştırma Matrisi

Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Vernik reaktörü ile dispersiyon tankı arasındaki fark nedir?

C: Vernik reaktörü, 120-200°C'de reçineyi yağ veya çözücü içinde pişiren, geri akış kondansatörü, nitrojen battaniyesi ve orta hızlı bir karıştırıcıya sahip ısıtılmış, ceketli bir kaptır; görevi çözünme ve bazen kimyasal reaksiyondur ve tasarım sürücüleri ısı girdisi, çözücü geri akışı ve oksidasyon önlemedir. Dispersiyon tankı, 30-60°C'de çalışan, 15-30 m/s uç hızına ulaşan bir çözücü diskine veya rotor-statoruna sahip yüksek kesmeli bir kaptır ve görevi tamamen fizikseldir: pigment topaklarını birincil parçalarına ayırmak. İkisi neredeyse her açıdan zıttır, bu yüzden yüksek hacimli tesisler onları ayırır ve birleşik bir kapın her zaman bir uzlaşma olduğu anlamına gelir. Tek, çok yönlü bir kap düzeni, birçok kısa parti çalışması olan küçük bir tesis için mantıklıdır; hacim haklı çıkardığı anda özel kaplar kazanır.

S: Mürekkep yapımında pigment dispersiyonu neden kritik adımdır?

C: Mürekkebin renk gücü, parlaklığı, şeffaflığı ve kararlılığı, pigmentin ne kadar tamamen dağıldığı ile belirlendiği için. Pigment, 10-100 mikrometre topaklar halinde üretilir, ancak optik özellikleri yalnızca bunlar 0.05-1 mikrometre birincil parçalarına ayrıldığında gelişir. Yetersiz dağılmış bir mürekkebin renk gücü daha düşüktür, bu nedenle aynı ton için daha fazla pigment gerekir ve parlaklığı düşüktür, aşındırıcı bir dokusu baskı plakasını aşındırır ve kutuda çökme eğilimi gösterir. Aşırı dispersiyon da mümkündür: dispersiyon geliştirildikten sonra devam eden kesme, çarpışmalar yoluyla birincil parçaları kırabilir, ton kaymasına neden olabilir veya yeniden topaklandırabilir. Bu nedenle dispersiyon, çalışma sırasında Hegman incelik göstergesi ile izlenir ve sabit bir süre öğütmek yerine spesifikasyonun elde edildiği anda durdurulur.

S: Hegman inceliği nedir ve mürekkep ne kadar değer ulaşmalıdır?

C: Hegman inceliği, bir dispersiyondaki en büyük parçacıkların hızlı bir atölye ölçüsüdür, bu, sertleştirilmiş bir çelik bloğun üzerinde, derin uçta 100 mikrometreden sığ uçta sıfıra kadar konik bir olukla bir numunenin çekilmesiyle elde edilir ve parçacıkların veya çiziklerin ilk göründüğü noktanın okunmasıyla elde edilir. Ölçek 0'dan 8'e kadar uzanır, burada daha yüksek bir sayı daha ince anlamına gelir. Çoğu baskı mürekkebi 6 ila 8 hedefler, bu da yaklaşık 15-25 mikrometre altı maksimum partikül boyutuna karşılık gelir, ince gravür ve mürekkep püskürtmeli mürekkepler aralığın üst ucunda ve kaba ekran mürekkepleri daha düşük seviyededir. Test, yaklaşık bir dakika sürdüğü ve numune hazırlığı gerektirmediği için değerlidir, bu nedenle değirmeni tam doğru anda durdurmak için kullanılabilir; genellikle tam partikül boyutu dağılımı için lazer kırınımı ve yayın için spektrofotometrik renk ölçümü ile desteklenir.

S: Baskı mürekkebinde parti partiden partiye değişime ne neden olur?

C: Sıklık sırasına göre beş neden. Pigment değişimi: aynı pigmentin farklı üretim partileri partikül boyutu, yüzey işlemi ve ton açısından farklılık gösterebilir, bu nedenle gelen pigment sertifika tek başına kabul edilmek yerine standart bir çizimle nitelendirilir. Dispersiyon enerjisi: ton başına kilowatt-saat cinsinden özgül enerji girdisi ve uç hızı, nihai partikül boyutunu etkiler, bu nedenle aşınan bir değirmen veya standarttan farklı bir parti boyutu, tarif aynı olsa bile sonucu değiştirir. Çözücü ve uçucu kayıp: uzun veya sıcak bir dispersiyon sırasında buharlaşma, katı madde içeriğini ve dolayısıyla viskoziteyi ve renk gücünü değiştirir. Tartım ve ekleme sırası: pigment yükündeki küçük hatalar görünür renk farklılıkları üretir ve reçinelerin, çözücülerin ve katkı maddelerinin birleştirildiği sıra ıslatmayı ve kararlılığı etkiler. Ve sıcaklık, viskoziteyi, ıslatma oranını ve su bazlı mürekkeplerde amin dengesini ve pH'ı etkiler.