涂料生产工艺

涂料生产工艺学涂料生产的定义•涂料生产是把树脂加入溶剂制成漆料，然后再用漆料配成清漆或色漆。•色漆是把颜料稳定地分散于漆料中的涂料，是涂料中生产量最大、品种最多的产品。涂料生产流程乳胶漆制备的工艺流程乳胶漆制备的设备流程分散设备和工艺•现在研磨分散设备以高速分散机为主，与其配套的预混合设备为砂磨机。•预混合以混合为主，并起到粗分散的作用。颜料的分散过程•颜料的分散经过：润湿、分散和稳定。•（1）润湿颜料表面的水分、空气被漆料置换，并在颜料表面形成新包覆膜的过程，称为润湿。•（2）研磨与分散颜料的颗粒大小是按规定要求生产的，但因形成聚集体，需重新分散开。•⑶稳定颜料分散以后，仍有相互聚集的倾向，即絮凝倾向，为此需要将已分散的粒子稳定起来，也就是保护起来，否则，由于絮凝可引起遮盖力、着色力等下降，甚至聚结。分散中剪切力的作用•涂料中主要使用剪切力来分散。•剪切速度是由研磨设备的机械设计决定的，剪切速度一定时，剪切力和粘度成正比。•粘度高，剪切力大，对研磨有利的。•为了以最快速度分离聚集体，研磨料要调整到较高的黏度，尽量达到最大剪切应力。预分散•混合预分散常采用高速分散机，在低速搅拌下，逐渐将颜料加于基料中混合均匀。•当圆盘周边速率达到21m/s以上时，易分散颜料只需～10分钟左右，便可微细地分散于基料中。•对于难分散颜料(大颜料粒子、硬附聚体)，在高速下分散几分钟，只能将大的附聚粒子初步破碎，使附聚粒子的内部表面更多地展现于基料中而被润湿,要微细分散还需研磨。•所以用高速分散机进行的混合过程，我们也称之预分散。预分散使得砂磨能正常生产，分散细度可满足要求。高速分散机4000-5000rpm，圆周线速度达到2000cm/s以上。研磨分散研磨设备:砂磨机、球磨机，三辊机，二辊机和胶体磨，篮式研磨机。通常采用砂磨机。砂磨分散是种精细研磨，对中、小附聚粒子的破碎很有效，但对大的附聚粒子不起作用。故送入砂磨的色浆必须经高速分散机预分散。砂磨珠粒直径一般在1mm左右。粒径越小，研磨接触点越多，只要对一定粘度的研磨料它有足够的分散能的话，越细分散效果越好，只要不妨碍色浆过滤。由于砂磨粒子较小，对于膨胀性研磨料(高浓颜料浆)，粒子的分散能被增加的粘滞阻力抵消，研磨分散效果很差，这对球磨机也是一样的，此时应换用三辊机分散。研磨分散•研磨是色漆生产中能量消耗最大的工序。每吨磁漆需要电能100～500kWh。•高效研磨设备的要求：⑴研磨时间短；⑵漆浆能达到稳定的分散状态，颜料能发挥最佳性能。砂磨机•砂磨机是目前物料适应性最广、最为先进、效率最高的研磨设备，研磨腔最为狭窄，拨杆间隙最小，研磨能量最密集，配合高性能的冷却系统和自动控制系统，可实现物料连续加工连续出料，极大的提高了生产效率要。•由机体、磨筒、砂磨盘（拨杆）、研磨介质、电机和送料泵组成，进料的快慢由进料泵控制。该设备的研磨介质一般分为氧化锆珠，玻璃珠、硅酸锆珠等。•砂磨研磨料的粘度一般在3～15P之间，砂磨机应采取夹套水冷却来控制研磨温度。砂磨时，珠粒子与研磨料的体积比为1︰1时，分散效果最好。珠粒过多，则它们处于拥挤状态，珠粒之间的剪切力大大降低，影响分散；拥挤的珠粒还造成磨盘的过度磨损。珠粒太少，珠粒间距离加大，造成施加于颜料附聚粒子上的剪切作用过分丧失(例如，附聚粒子为20～80μm，若珠粒间平均距离由60μm增至120μm，分散效果很差)。砂磨机有立式和卧式、分批生产和连续生产之分，也有小型和大型之分。生产量大时宜采用大型砂磨机，因砂磨机的功耗与砂磨机容积的平方根成正比。例如，60升的砂磨机功耗仅是15升的2倍。卧式砂磨机立式砂磨机球磨机•球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备。球磨机是工业生产中广泛使用的高细磨机械之一，其种类有很多，如管式球磨机，棒式球磨机，超细层压磨机，手动球磨机，卧式球磨机。球磨机筒体转动时候，研磨体由于惯性和离心力作用，摩擦力的作用，使它附在筒体衬板上被筒体带走，当被带到一定的高度时候，由于其本身的重力作用而被抛落，下落的研磨体像抛射体一样将筒体内的物料给击碎。球磨机装球量一般为其容积的1/3～1/2。1/2装球量有最佳分散效率，在其上下，研磨产量都减少。低至1/3装球量可加入更大体积的研磨料，但产量约减少10%。研磨料的加入量以正好把球全部盖住为宜。磨机正常运转时，传动轴承和减速机的温升不超过55℃，最高不超过60℃。球磨机运转时，主轴承润滑油的温升不超过55℃。球磨机相对于砂磨机的优势在于：对于硬而粗的大附聚粒子，它最终都能达到很高的分散度，故球磨前可以不需要预分散。但预分散明显地可节省75%～80%球磨时间。另外，球磨色浆的溶剂体积一般仅是成品色漆的1/5～1/8(砂磨为1/2～1/3)，密封操作又避免了溶剂的挥发损失。但球磨时间往往很长，有时出料还会造成困难。生产的机动灵活性差，且实际生产效率并非很高，因而，采用球磨生产的比例在不断地下降。球磨机三辊机三辊研磨机通过水平的三根辊筒的表面相互挤压及不同速度的摩擦而达到研磨效果。三辊机主要用以分散溶剂含量在30%以下的高固体份基料和较高比例颜料份组成的高粘度(20～100P)研磨料；送入三辊机的研磨料必须经强劲有力的拌合机或捏和机预混合(这类拌和机也适用于制备厚浆形腻子产品)。预混合以后，在三辊机上研磨3～4遍，细度也仅5-10μm左右。辊筒的圆径经过高精密研磨，精确细腻，能使物料的研磨细度达到15μm左右，因此能够生产出均匀细腻的高品质产品。三辊研磨机是高粘度物料最有效的研磨、分散设备。三辊机胶体磨•胶体磨它是一种精细分散设备，也可以制备高质量的微细颜料分散体胶体磨是由电动机通过皮带传动带动转齿（或称为转子）与相配的定齿（或称为定子）作相对的高速旋转，产生向下的螺旋冲击力，透过定、转齿之间的间隙（间隙可调）摩擦力、高频振动、高速旋涡等物理作用，使物料被有效地分散和粉碎，达到物料超细粉碎的效果。胶体磨的生产率与间隙尺寸有很大关系，可调间隙范围在25μm～3mm之间，一般调至50μm～75μm，平均粒径可低至2μm～3μm。但进胶体磨的研磨料必须预分散。胶体磨的生产能力，从小型到大型，最低为100L/h，最高可达5600L/h胶体磨分散设备比较机器类型高速分散球磨砂磨三辊二辊预混合不需要不需要需要需要需要粘度范围3~4Pa.s0.2~0.5Pa.s0.13~1.5Pa.s5~10Pa.s很高处理粗聚集能力较好好差较好好分散效率较好较差较差较差差溶剂挥发低无低高完全挥发清洗容易难较容易较容易较容易要求技术低高中中较低操作费用低低中高很高投资费用低高中高很高研磨终点的判断工业上常用细度板来判断研磨终点。细度板上细度并不代表涂料中颜料的真实分散情况。分散的好坏可用遮盖力和着色强度来表示。白浆看遮盖力，色浆看着色强度。篮式研磨机•篮式研磨机工作原理为自吸叶轮高速吸料→研磨篮内极细的研磨→分散盘高速旋转产生分散、混合、循环效应→由此形成吸料、研磨、出料的高效率循环，解决了物料翻动的难题，避免循环死角，短时间内可得到出色的研磨效果。•作为精研磨设备，在用篮式研磨机研磨前需要由高速分散机进行预分散后再由篮式研磨机进行精研磨。目前该类篮式研磨机占绝大多数。•作为分散研磨的一体化设备，无需高速分散机进行预分散，而是将分散与研磨两道工序由篮式研磨机一台机器、一道工序实现。这是很有创新意义的篮式研磨机，对于工序的简化、效率的提高，都具有积极的意义。蓝式研磨机调漆设备•根据工艺技术特性，调漆釜主要由电机，减速机，低速分散机，搅拌机，釜体构成，其应集分散、混合于一体，运行时能使物料快速均匀混合，并有效的消除死角及物料挂壁。•一般需要：1.动力强劲2.混合匀度高3.混合效率快4.出入料方便5.占地面积小6.生产效率高7.色漆无色差调漆釜过滤设备•漆料在生产过程中，不可避免会混入飞尘、杂质；在生产、输送和储存中密封不好，导致产生漆皮；没有研磨分散好的粗粒子，这些杂质、结皮、粗粒子如果不处理掉，必将影响漆料的质量，因此在灌装前，需要进行过滤。•常见的过滤设备有过滤箩筛、振动筛、压滤箩、袋式过滤机、管式过滤机、旋转过滤机和自清洁式过滤机等。过滤箩筛•过滤箩筛将规定网眼的铜丝网或尼龙丝网绷在箩圈上，放置于不锈钢漏斗中，就成为过滤箩。优点：结构简单、低价、清洗方便。缺点：净化精度不高，过滤速度慢，溶剂挥发快，劳动条件差。人工刮动时还易将箩面刮破，不环保。振动筛•振动筛振动筛主要由筛网机构、振动结构和基座组成。优点：结构简单紧凑，换色清洗方便。缺点：筛孔较小，如果乳胶漆粘度较高，过滤速度慢，不环保。压滤箩•压滤箩在快开顶盖的圆筒体内，悬吊布满小孔的过滤筒，在过滤筒内铺满金属丝网或绢布，乳胶漆进入网篮，杂质被截留，滤液流出。优点：效率较高。缺点：清洗更换篮网不方便。旋转过滤机•旋转过滤机立式立筒，内有一个缓慢转动的圆柱形滤网。优点：使用方便，过滤速度快，连续使用，占地小，不需人一直看管。缺点：结构复杂，制造难。袋式过滤机•袋式过滤机由筒体、金属网袋和滤袋组成。一般装有压力表，通过适当加压，让滤液流出。•压力升高时，后期过滤阻力增大，压力达到0.4Mpa时应停机更换滤袋。优点：使用范围广，可过滤色漆、清漆、溶剂，也可过滤粘度较高的乳胶漆，过滤速度较快。缺点：滤袋价高，过滤成本高，需时常更换滤袋，耗费时间，废弃滤袋为固废垃圾，难处理。袋式过滤机管式过滤机•管式过滤器主要由主管、支管、滤筒、法兰、法兰盖及紧固件等组成，当流体通过主管进入滤筒后，固体杂质颗粒被阻挡在滤筒内，而洁净的流体通过滤筒由过滤器出口排出。当需要清洗时，旋开支管底部螺塞，排净流体，拆卸法兰盖，取出滤筒，清洗后重新装入即可。优点：更换滤芯方便，适用范围广，使用简单，占用空间小，适用寿命长。缺点：滤筒成本高易耗，使用成本高。管式过滤机自清洗过滤机•自清洗过滤器，以泵将漆料送入过滤室，过滤室竖直装有滤板，滤液由出料板抽出，其中一部分反冲洗滤板，滤渣北冲下沉到底部，可排出，因反冲洗是滤网保持良好的过滤性能。优点：过滤精度高，性能稳定可靠，节约耗材成本，减少人力成本。缺点：不宜处理粘度过高的涂料，固渣处理较麻烦。自清洗过滤机自清洗过滤机改进版本•自清洗过滤机的基础上，衍生出一些改进版本：1.加刮刀式；2.全自动式；3.系统集成式；4.我们现在重点研发的带除渣功能的自清洗刮壁式过滤机不仅具有自清洗，最重要的能除渣一体，而且能做成系统式。在当今环保压力下，具有广泛的市场前景，国内还未有同类产品研发成功。过滤网选择•当选择袋式过滤机和自清洁式过滤机时底漆采用120目过滤；面漆用180目过滤，或先120目过滤，再用180目过滤，提高过滤效率。•当选用管式过滤器时对于金属闪光漆，由于金属粉有一定颗粒度，宜采用40μm滤芯过滤，并使过滤机处于循环状态，用循环阀调节过滤机压力，使过滤机压力稳定在1.0～1.5Pa。灌装设备•自动灌装机一般由机架、灌装装置、压盖装置、送桶装置和自动化、半自动化控制系统组成。•按计量方式分为质量式和容积式灌装机。•按动力装置分为自动平移式液体灌装机，活塞式直线灌装机，旋转式灌装。•灌装机由于系统的灌装精度要求极高，质量流量计作为测量仪表是其核心部件。•灌装机具有自动化程度高，控制技术先进的特点。灌装设备输送设备•涂料生产厂中，原料，半成品、成品需要运输，不同物料需要不同输送设备，涂料生产过程中常用到以下设备：1.液料输送泵，包括隔膜泵、内齿轮泵和螺杆泵。隔膜泵无密封件，易损件少，不会造成乳液和乳胶漆破乳；内齿轮泵运转平稳，噪声低，输送液体黏度范围广，可输送对剪切敏感的液体；单螺杆泵可输送乳液、颜料、填料浆和乳胶漆，三螺杆泵一般只输送乳液，不能输送含腐蚀性固体的液体。2.螺旋输送机大型涂料生产企业中，粉料的水平输送一般采用螺旋输送机，主要特点是密封性好，保持环境卫生。输送能力与直径和转速有关。3.粉体输送泵粉体垂直输送时，一般选用粉料输送泵。粉料输送泵分仓式输送泵和螺旋输送泵。4.其他输送设备其它输送设备包括小推车、电动葫芦和叉车。计量设备•涂料配方、配色和灌