Способ получения дисперсий цветных защищаемых компонент и устройство для его осуществления

(4 е 7 с И Изобретен нологии, в учения дис щаемых цве сификация ройство со с централь,М гд Ц азы не боаметр частиц д0,1 м./Цель изобретенпроцесса диспергир пер ди лее миене-ен- за- ним чени я - интенсификацвания,УДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТН ОМСТВО СССРСПАТЕНТ СССР) 4317165/0403,07.8730.08.93. Бюл. Иг 32) Казанский научно-исследовательский нологический и проектный институт хио-фотографической промы шленности А. Д, Федоров, В, М, Фомин, И. М. Зве, Ю,Г. Оранский, Б.А. Воробьев, В,Г, Вла, Р. Ш. Аюпов и В. А. КуницынА. Д. Федоров, В. М. Фомин, И, М. Зве, Ю,Г. Оранский, Б.А. Воробьев, В,Г, ВлаР, Ш. Аюпов и В, А. Куницын и анский научно-исследовательский техогический и проектный институт химикотографической промышленности изводственного обьединения "Тасма" Авторское свидетельство СССР 02907, кл. 6 03 С 8/26, 1981.Авторское свидетельство СССР 91548, кл. В 01 Р 11/ОО, 1968,СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСИЙ ТНЫХ ЗАЩИЩАЕМЫХ КОМПОНЕНТ ТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕие относится к химическои частности к устройству для персий преимущественно затных компонент. Цель - инпроцесса диспергирования. держит приводной вал, корным патрубком ввода среды Изобретение относится к области х кой технологии и может найти прим в химико-фотографической промыш ти для получения тонких дисперсии щаемых цветных компонент со сред 1(5)5 В 01 Г 11/02, 6 0 и патрубком ее вывода, внутри которого концентрично размещены закрепленные на дисках цилиндры с прорезями ротора и статора, генератор выполнен в виде закрепленного посредством эластичного элемента в патрубке ввода среды по его оси ультразвукового преобразователя с расположенным на его торце скоростным преобразователем, плоскость которого размещена параллельно плоскости диска ротора на расстоя нии 1 = / А = г 1/д, где 1 - относител ьное расстояние (безразмерная величина), в расстояние от плоскости скоростного преобразователя до диска ротора 1 2 бп, где бп - диаметр плоскости скоростного преобразователя; А - длина волны ультразвуковых колебаний; с 1, 9 - натуральные числа, частное от деления которых - дробное число, При этом в боковой поверхности патрубка выполнено, по крайней мере, одно отверстие ввода диспергируемых жидкостей, размещенное на расстоянии от плоскости скоростного преобразователя 11 = (2 - 3)б, где б - внутренний диаметр патрубка, при этом диаметр патрубка б,= (1,1 - 1,5)бп, где ги - диаметр плоскости скоростного преобразователя, а диск ротора. установлен на валу посредством переходника, выполненного в виде втулки с чередующимися на боковой поверхности выступами и впадинами.2 с, и 5 з,п, ф-лы, 7 ил.1837953 27 Составитель А. КругловТехред М.Моргентал Корректор Т. Ващков Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 каз 2882 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета и113035, Москва, ЖПодписноезобретениям и открытиям при ГКНТ ССРаушская наб., 4/5инами на боковой поверхности позволяет иску ротора совершать колебания в осевом вправлении со значительно большей ампитудой, чем в случае жесткого соединения ала с диском.Выполнение вала и переходника полым,соединение его посредством неподвижной тулки с уплотнением, обеспечивающим геретичность между втулкой и валом, с источиком регулируемого давления позволяет а счет изменения давления в полости валапереходника менять жесткость переходика, тем самым менять частоту собственых колебанийР 1/С2 л 2 л впрде 1 - частота собственных колебаний 1/с;р - круговая частота 1/с;.л= 3,14;С - жесткость системы "диск-переходик-вал";впр - приведенная масса (масса дисергируемой жидкости), находящейся в апарате, масса диска, масса переходника.Жесткость С зависит от предварителього напряжения в системе "диск-переходик-вал", которое, в свою очередь, егулируется путем изменения давления в олости системы "переходник/вал". Такимбразом, можно регулировать частоту собтвенных колебаний диска ротора сообразо свойствам диспергируемой среды,оторые меняются не только в зависимостит свойства компонент, но и в течении одноо процесса диспергирования.Соединение ультразвукового преобраователя с патрубком посредством упруго о элемента обеспечивает свободный роцесс колебаний излучателя и обеспечиает герметичность полости подводящего атрубка,Установка нэ ультразвуковом преобраователе дополнительных скоростных пребразователей на расстояниях кратныхлине волны ультразвукового излучения, риводит к тому, что диспергируемая среда одвертается дополнительному возействию со стороны дополнительных коростных преобразователей. Это интенифицирует процесс диспергирования.Установка в патрубке ввода компонентежду скоростными преобразователями упугих перегородок, внутренний диаметр коорых меньше диаметра скоростных реобразователей приводит к интенсифиации процесса диспергирования эа счет овышения степени турбулентности в потое диспергируемой среды, возникновения5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 не только на скоростных преобразователях.но и на перегородках кавитационных явлений. Эти явления возникают из-за "неудобной гидродинамики" патрубка ввода компонент и значительной скорости движу- шейся здесь среды.Выполнение в упругих перегородках радиальных прорезей различной длины, которые образуют сектора с различными собственными частотами колебаний приводит к интенсификации процесса зэ счет колебаний отдельных секторов с различными частотами, эа счет неустановившихся во времени процессов течения жидкой среды за упругими перегородками и воздействия на нее в полостях между ними скоростных преобразователей, Кроме того, придание секторам закрутки (у двух соседних перегородок она направлена в разные стороны) приводит к тому, что жидкая среда обтекающая скоростной преобразователь имеет не только осевую (расходную) составляющую скорости, но и тангенциальную, за счет закрутки потока, Это еще в большей степени турбулизирует поток, увеличивает время пребывания жидкости в области интенсивных воздействий скоростных преобразователей, что приводит в целом к интенсификации процесса. Изменение направления закрутки интенсифицирует процесс перемешивания, что, в свою очередь, способствует процессу диспергирования.Устройство работает следующим образом. Из расходных емкостей 2 диспергируемые компоненты через линии подвода б и теплообменник 4 поступают к штуцеру 25 патрубка 10 диспергатора 1. Вал 20 при этом вращается от привода, а ультразвуковой преобразователь 23, подключенный к источнику ультразвука (на чертеже не показан) совершает ультразвуковые колебания. Диспергируемая жидкость поступает в патрубок ввода 10, Здесь происходит ее предварительное смешение. Двигаясь вдоль стержня преобразователя 23 она подвергается воздействию распространяющихся в ней ультразвуковых волн. Эти волны создают сдвиговые напряжения в гетерогенной диспергируемой среде, благодаря этому имеет место снижение межфазного поверхностного натяжения, понижающего энергию диспергирования, облегчающего этот процесс. В том случае, если в патрубке ввода 10 установлены упругие перегородки 31, а на ультразвуковом преобразователе 23 - дополнительные скоростные преобразователи 28, диспергируемая среда движется в канале переменного сечения образованного стенками патрубка 10, ультразвуковым преобразователем 23 с10 15 20 25 30 35 40 50 установленными на нем дополнительными скоростными преобразователями 28, упругими перегородками 30 и стержнем преобразователя 23, При этом в полостях образованных упругими перегородками 30 нэ диспергируемую среду интенсивно воздействуют дополнительные скоростные преобразователи 28, возбуждая в ней акустические волны. Они в свою очередь возбуждают колебания в упругих перегородках 30, и в частности, в секторах 32, Имея различную длину, сектора 32 (т, к. они образованы прорезями 31 различной длины) имеют различные собственные частоты колебаний. Благодаря этому в патрубке ввода создается акустическое поле е широким частотным спектром колебаний, что способствует интенсификации процесса диспергирования, Обтекая вибрирующие сектора 32, которые имеют закрутку, обрабатываемая среда приобретает дополнительное вращательное движение. При этом двигаясь в патрубке ввода 10 со значительными скоростями по каналу с плохо обтекаемыми упругими перегородками и дополнительными скоростными преобразователями;которые в свою очередь совершают акустические колебания (вибрации), диспергируемая жидкость подвергается интенсивным гидравлическим ударам, вызывающим в ней кавитацию,Это в свою очередь способствует интенсификации процесса диспергирования, Попадая в область интенсивных стоячих волн, создаваемых скоростным преобразователем 29, обрабатываемая среда подвергается дальнейшему диспергированию, кроме того они же (стоячие волны) вызывают осевые колебания диска 18 ротора 16. Эти колебания возможны благодаря тому, что диск 18 соединен с валом 20 посредством переходника 19, обладающим упругими свойствами в осевом направлении благодаря наличию на боковой поверхности выступов и впадин. Частота и амплитуда этих колебаний зависит от жесткости переходника; В Л 5 зависимости от физико-химических свойств диспергируемой жидкости эти параметры необходимо менять. Их необходимо менять и в процессе многократной обработки, т, к. размер частиц дисперсной фазы меняется. Изменение жесткости, а следовательно, и частотно-амплитудных характеристик системы "переходник-диск" производится от источника переменного давления через штуцер 22 путем увеличения или уменьшения давления в полости вала 20 и переходника 19. Передача давления осуществляется с помощью неподвижной втулки 21. Двигаясь внутри корпуса 9 обрабатываемая среда подвергается дальнейшему диспергированию и тщательному перемешиванию за счет интенсивного гидро-механического воздействия в зазорах между цилиндрами 13 стэтора 12 и цилиндрами 15 ротора 16. Она кроме того подвергается интенсивным воздействиям радиальных стенок прорезей 27 и 14, которые возбуждают в ней акустические волны, Лопатки ротора 17 за счет центробежной силы создают напор в обрабатываемой среде, благодаря чему она движется внутри аппарата и за его пределами,Кроме того, в отличие от известных устройств, диспергируемая среда подвергается осевым акустическим колебаниям со стороны диска 18, Это интенсифицирует процесс диспергирования. В полости статора имеют место акустические колебания как в плоскости перпендикулярной оси вращения, так и в направлении этой оси, При этом происходит интенсивное перемешивание диспергируемых компонент, что исключает процесс агрегатирования, коагуляции, так как на вновь образовавшиеся поверхности дисперсной фазы из среды успевают отсорбироваться ПАВ, За счет этого в предлагаемом устройстве процесс диспергирования протекает. быстрее чем в известных устройствах. Соединение излучателя ультразвуковых колебаний 23 с устройством ввода 10 с помощью эластичного элемента 24 позволяет герметизировать полость диспергирующего устройства 1 с одной стороны, а с другой - исключить помехи в работе излучателя, Обрабатываемая среда через отводящий патрубок 11 покидает устройство 1. Далее она через линию отвода 7 илинию рециркуляции 8, через теплообменник 5 поступает соответственно или в.емкость готовой продукции 3 или возвращается в устройство диспергирования 1 на повторную обработку, В зависимости от физических свойств диспергируемой жидкости с помощью источника регулируемого давления 26 путем изменения осевой жесткости переходника 19 подбирается наиболее оптимальный режим осевых вибраций диска ротора 16, С помощью теплообменников 4 и 5 регулируется температура подаваемой в диспергирующее устройство 1 диспергируемой среды, так же для охлаждения среды покидающей устройство,П р и м е р ы 1 - 42, Цветообразующую защищаемую компоненту растворяют в высококипящем органическом растворителе или смеси растворителей при 80 - 90 С. Полученный раствор подвергают диспергированию в 107 ь растворе желатина, содержащем поверхностно-активное вещество путем одновременной ультразвуковой и ме 1837953 10анической обработки в предложенном устойстве для диспергирования при темпераре 50 - 80 С,Технические названия исходных проуктов, состав и характеристика полученных исперсий, а также параметры процесса испергирования приведены в таблице,В качестве исходных продуктов приолучении дисперсий были использованы ледующие соединения: 1, Цветообразующие компоненты: а) производные ароматической кисло- ы-2-хлор-а -(2",4"-дитретамилфеноси)-бути ро ил ам и н о)-а н ил ид-а-(4-ка рб осифенокси)пивалоилуксусной кислоты ( -596) 2, Поверхностно-активные вещества а) динатриевая соль диэтилового эффека й- у-децилоксипропил-ф-карбокси-,дульфоп роп ион ил)аспа рэги новой кислоты ( В) - 40 О/, водный раствор (ТУ 6-14- 81-79)б) натриевая соль ди- а-этилгексилового фира сульфоянтарной кислоты СВ(ТУ -14-935-80) - 40 О водный растворв) изооктилфеноксиполигликоль (СВ-12) ТУ 6-14-325-77)г) додецилбензолсульфонат натрия (СВ) ТУ 6-01-1279-83,3. В ысоко кипя щие раствор ители; а) дибутилфталат (ДБФ) б) трифенилфосфат (ТФФ) в) трикрезилфосфат (ТКФ) г) трибутилфосфат (ТБФ). П р и м е р ы 43 - 44. По методике римера 1 получают дисперсии эащищае 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мой компоненты диспергированием исходных продуктов только на коллоидной мельнице,П р и м е р ы 45 - 47, По методикепримера 1 получают дисперсии защищаемой компоненты путем диспергированияисходных веществ только в роторно-пульсационном аппарате,П р и м е р ы 48 - 49. По методикепримера 1 получают дисперсии защищаемой компоненты, подвергая смесь исходныхпродуктов только действию ультразвука.П р и м е р 50 (прототип), По методикеа. с, М 802907 получают дисперсию защищаемой компоненты.Как видно из данных таблицы, предложенный авторами способполучениядисперсий защищаемых цветных компонентов в сочетании с предлагаемым устройством позволяет получить тонкие дисперсии(д0,1 мкм), причем сам процесс характеризуется высокой производительностью иинтенсивностью.Известные устройства - (коллоиднаямельница, РПА) не обеспечивают получениетонких дисперсий(б0,1 мкм), а ультразвуковые диспергаторы (например, УЗДН)характеризуются низкой производительностью,Как следует из данных таблицы, наибольшая эффективность диспергирования,оцениваемая по среднему размеру частицдисперсии (б) достигается при температуре60 - 80 С.Таким образом, предложенный способ.получения тонких дисперсий защищаемыхцветных компонент (б0,1 мкм) в сочетании с предложенным устройством посравнению со способом-прототипом характеризуется более высокой интенсивностьюи производительностью. Кроме того, предлокенный способ является более простым,так как не требует использования неионногенных поверхностно-активных веществ(например изооктилфеноксиполигликоля), атакже добавочного и высококипящего растворителя - трифенилфосфата,Техническим преимуществом предлагаемого способа и устройства для его осуществления в сравнении с известнымиявляется увеличение производительности,снижение времени диспергирования, снижение энергетических затрат, улучшениякачества полученных дисперсий.Формула изобретения1, Способ получения дисперсий цветных защищаемых компонент путем раство/ рения компоненты в высококипящем растворителе, введения полученного рас14 Пеннер к контом,содервг 102 р.р велатмастворнте г стойств частота вр теьвтературеС одере.,одеон. венн Ротора (РПА)об/ммн 6 1 а 10 11 200 3,ЭГ БФ со.32,37 1,15 3000 1,7 ЗГчуС" 213ТГОС 38 Состав днсперснм, г ДБФ 75 . ТБФ 38 Со.кк,3 ГСО 3 сВ СО" 114732,85СР 2 Г 8 ГСО 3275 СВ38,3 Г СОП;3 Г 71,15 71,15 71, 15 1837953 Условна лмспергнрованмв частота Л. кольба нмй, кГц По мэоб" 22ретенмю 4 2000 12 дмтельностьустройства,кг/ч Потреблвемаввсеностьтстрой.стерн,кВт/ч Средммйдмаметрчвстмцдмслврсннмкм.бб42 Н 43 ЗГСодеркит аэросил Нарви ЗОО (ГОСТ 34922-77) в колицестве 1,5 гОпределялся с использованием электронной никроскопии. 22 7000 8 60 3,0 2 22, 2000 12. 50 24 60 Оь . 1,4 0,12