涂料生產(chǎn)設備與工藝課件

第四章色漆的配方與制備第一節(jié)概述第二節(jié)生產(chǎn)設備第三節(jié)工藝過程第四節(jié)質(zhì)量檢驗與性能測試1

第一節(jié)概述

1、配方的方法前面幾章敘述了設計涂料配方時應考慮的一些主要因素，考慮了這些主要因素而進行配方設計時，有一定的步驟和途徑：一般，先根據(jù)涂料的使用要求，即涂料在工作環(huán)境下應具備的性能指標來選定基料樹脂和顏料再根據(jù)施工要求和選定的基料來確定溶劑在此基礎上，再來考慮涂料添加劑如催干劑、粘度改性劑等。設計一個涂料的初步配方并不難，但對此初步設計進行調(diào)整以得到所要求的良好性能不是一件容易的事?？梢圆捎脭?shù)學統(tǒng)計的方法，以在較少的實驗次數(shù)內(nèi)獲得較好的配方，例如：（1）優(yōu)選法：適用于在其他條件不變的情況下，對某一因素進行變化而選擇其最佳配方的情況；（2）正交設計法：可以幾個因素同時變化，用統(tǒng)計方法對結果進行分析比較后而得出最佳配方。返回22.色漆制造

從本質(zhì)上來講，涂料生產(chǎn)的過程就是把顏料固體粒子通過外力進行破碎并分散在樹脂溶液或者乳液中，使之形成一個均勻微細的懸浮分散體。其生產(chǎn)過程通常采用四個步驟。

（1）預分散將顏料在一定設備中先與部分漆料混合，以制得屬于顏料色漿半成品的拌合色漿，同時利于后續(xù)研磨；

（2）研磨分散將預分散后的拌合色漿通過研磨分散設備進行充分分散，得到顏料色漿；

（3）調(diào)漆向研磨的顏料色漿加入余下的基料、其他助劑及溶劑，必要時進行調(diào)色，達到色漆質(zhì)量要求；

（4）凈化包裝通過過濾設備除去各種雜質(zhì)和大顆粒，包裝制得成品涂料。涂料生產(chǎn)的主要設備有分散設備、研磨設備、調(diào)漆設備、過濾設備、輸送設備等。返回3

高速分散機具有以下優(yōu)點（1）結構簡單、使用成本低、操作方便、維護和保養(yǎng)容易；（2）應用范圍廣，配料、分散、調(diào)漆等作業(yè)均可使用，對于易分散顏料和制造細度要求不高的涂料，可以混合、分散、調(diào)漆可直接制成產(chǎn)品；（3）效率高，可以一臺高速分散機配合數(shù)臺研磨設備開展工作；（4）結構簡單，清洗方便。缺點：其剪切力低，從而分散能力較差，不能分散緊密的顏料，對高粘度漆漿不適用。高速分散機工作時漆漿的粘度要適中，太稀則分散效果差，流動性差也不合適。合適的漆料粘度范圍通常為0.1-0.4pa·s。5近幾年來高速分散機又開發(fā)了一些新的品種，如雙軸雙葉輪高速分散機，它能產(chǎn)生強烈的汽蝕作用，具有很好的分散能力，同時產(chǎn)生的旋渦較淺，漆漿罐的裝量系數(shù)也可提高；雙軸高速分散機的雙軸可在一定范圍內(nèi)作上下移動，有利于漆漿罐內(nèi)物料的軸向混合；雙軸高低速攪拌機適用高粘度物料拌合，如用于生產(chǎn)硝基鉛筆漆、醇酸膩子等。在各種研磨分散設備中，三輥機和五輥機是加工粘稠漆漿的，與之配套的預分散設備通常是攪漿機

二、研磨設備研磨分散設備是色漆生產(chǎn)的主要設備，其基本型式可分為兩類，一類帶自由運動的研磨介質(zhì)（或稱分散介質(zhì)），另一類不帶研磨介質(zhì)，依靠抹研力進行研磨分散。常用研磨分散設備有砂磨機、輥磨、高速分散機等，砂磨機分散效率高，使用于中、底粘度漆漿，輥磨可用于粘度很高的甚至成膏狀物料的生產(chǎn)。6砂磨機、球磨機依靠研磨介質(zhì)在沖擊和相互滾動時產(chǎn)生的沖擊力和剪切力進行研磨分散，由于效率高、操作簡便，成為當前最主要的研磨分散設備。砂磨機中盛有適量的玻璃珠、氧化鋯珠、石英砂等研磨介質(zhì)。經(jīng)預分散的漆漿用送料泵從底部輸入，電動機帶動分散軸高速旋轉，研磨介質(zhì)隨著分散盤運動，拋向砂磨機的簡壁，又被彈回，漆漿受到研磨介質(zhì)的沖擊和剪切得到分散。砂磨機主要立式砂磨機和臥式砂磨機兩大類。立式砂磨機研磨分散介質(zhì)容易沉底，臥式砂磨機研磨分散介質(zhì)在軸向分布均勻，避免了此問題。砂磨機具有生產(chǎn)效率高、分散細度好、操作簡便、結構簡單，便于維護等特點，因此成為了研磨分散的主要設備，但是進入砂磨機必須要有高速分散機配合使用，而且深色和淺色漆漿互相換色生產(chǎn)時，較難清洗干凈，目前主要用于低粘度的漆漿。

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第三節(jié)工藝過程

一、基本工藝（1）清漆生產(chǎn)工藝清漆生產(chǎn)中，由于不涉及顏、填料分散，工藝相對比較簡單，包括樹脂溶解、調(diào)漆（主要是調(diào)節(jié)粘度、加入助劑）、過濾、包裝。

（2）色漆生產(chǎn)工藝

色漆生產(chǎn)工藝是指將顏、填料均勻分散在基料中加工成色漆成品的物料傳遞或轉化過程，核心是顏、填料的分散和研磨，一般包括混合、分散、研磨、過濾、包裝等工序。通常依據(jù)產(chǎn)品種類、原材料特點及其加工特點的不同，首先選用適宜的研磨分散設備，確定基本工藝模式，再根據(jù)多方面的綜合考慮，選用其它工藝手段，制訂生產(chǎn)工藝過程。通常色漆生產(chǎn)工藝流程是以色漆產(chǎn)品或研磨漆漿的流動狀態(tài)，顏料在漆料中的分散性、漆料對顏料的濕潤性及對產(chǎn)品的加工精度要求這四個方面的考慮為依據(jù)，結合其它因素如溶劑毒性等首先選定過程中所使用的研磨分散設備，從而確定工藝過程的基本模式。9

砂磨機對于顆粒細小而又易分散的合成顏料、粗顆?；蛭⒎刍奶烊活伭虾吞盍系纫琢鲃拥钠釢{，生產(chǎn)能力高、分散精度好、能耗低、噪音小、溶劑揮發(fā)少、結構簡單、便于維護、能連續(xù)生產(chǎn)，是加工此類涂料的優(yōu)選設備，在多種類型的磁漆和底漆生產(chǎn)中獲得了廣泛的應用。但是，它不適用于生產(chǎn)膏狀或厚漿型的懸浮散體，用于加工炭黑等分散困難的合成顏料時生產(chǎn)效率低，用于生產(chǎn)磨蝕性顏料時則易于磨損，此外換色時清洗比較困難，適合大批量生產(chǎn)。

球磨機同樣也適用于分散易流動的懸浮分散體系，適用于分散任何品種的顏料，對于分散粗顆粒的顏料、填料、磨蝕性顏料和細顆粒又難分散的合成顏料有著突出的效果。臥式球磨機由于密閉操作，故適用于要求防止溶劑揮發(fā)及含毒物的產(chǎn)品。由于其研磨精度差，且清色換色困難，故不適于加工高精度的漆漿及經(jīng)常調(diào)換花色品種的場合。

10三輥機由于開放操作，溶劑揮發(fā)損失大，對人體危害性強，而且生產(chǎn)能力較低，結構較復雜，手工操作勞動強度大，故應用范圍受到一定限制。但是它適用于高粘度漆漿和厚漿型產(chǎn)品，因而被廣泛用于厚漆、膩子及部分厚漿美術漆生產(chǎn)。對于某些貴重顏料，三輥機中不等速運轉的兩輥間能生產(chǎn)巨大的剪切力，導致高固體含量的漆料對顏料潤濕充分，有利于獲得較好的產(chǎn)品質(zhì)量，因而被用于生產(chǎn)高質(zhì)量的面漆。三輥機清洗換色比較方便，也常和砂磨機配合應用，用于制造復色磁漆的少量調(diào)色漿。色漆的生產(chǎn)工藝一般分為砂磨機工藝、球磨機工藝、三輥機工藝和軋片工藝，核心在于分散手段不同。

11三、乳膠漆生產(chǎn)工藝乳膠漆是顏料的水分散體和聚合物的水分散體（乳液）的混合物，這二者本身都已含有多種表面活性劑，為了獲得良好的施工和成膜性質(zhì)，又添加了許多表面活性劑。這些表面活性劑除了化學鍵合或化學吸附外，都在動態(tài)地作吸附/脫吸附平衡，而表面活性劑間又有相互作用，如使用不當，有可能導致分散體穩(wěn)定性的破壞。因此，在顏料和聚合物兩種分散體進行混合時，投料次序就顯得特別重要。典型的投料順序如下：①水；②殺菌劑；③成膜溶劑；④增稠劑；⑤顏料分散劑；⑥消泡劑、潤濕劑；⑦顏填料；⑧乳液；⑨pH調(diào)整劑；⑩其他助劑；⑾水和/或增稠劑溶液。13操作步驟是：將水先放入高速攪拌機中，在低速下依次加入殺菌劑、成膜溶劑、增稠劑、顏料分散劑、消泡劑、潤濕劑，混合均勻后，將顏、填料用緩緩加入葉輪攪起的旋渦中。加入顏填料后，調(diào)節(jié)葉輪與調(diào)漆桶底的距離，使旋渦成淺盆狀，加完顏料后，提高葉輪轉速，為防止溫度上升過多，應停車冷卻，停車時刮下桶邊粘附的顏填料。隨時測定刮片細度，當細度合格，即分散完畢。分散完畢后，在低速下逐漸加入乳液、PH調(diào)整劑，再加入其他助劑，然后用水和/或增稠劑溶液調(diào)整粘度，過篩出料。

14四、生產(chǎn)過程中應注意的問題（1）絮凝當用純?nèi)軇┗蚋邼舛鹊钠崃险{(diào)稀色漿時，容易發(fā)生絮凝；其原因在于調(diào)稀過程中，純?nèi)軇┛蓮脑珴{中提出樹脂，使顏料保護層上的樹脂部分為溶劑取代，穩(wěn)定性下降，當用高濃度漆料調(diào)稀時，因為有溶劑提取過程，使原色中顏料濃度局部大增加，從而增加絮凝的可能。（2）配料后漆漿增稠色漆生產(chǎn)中，會在配料后或砂磨分散過程遇到漆漿稠的現(xiàn)象。其原因，一是顏料由于加工或貯存的原因，含水量過高，在溶劑型涂料中出現(xiàn)了假稠現(xiàn)象，二是顏料中的水溶鹽含量過高，或含有其他堿性雜質(zhì)，它與漆料混合后，脂肪酸與堿反應生成皂而導致增稠，解決方法：增稠現(xiàn)象較輕時，加少量溶劑，或補加適量漆料。增稠情況嚴重時，如原因是水分過高，可加入少量乙醇等醇類物質(zhì)。如是堿性物質(zhì)所造成的，可加入少量亞麻油酸或其他有機酸進行中和。15

（4）調(diào)色在貯存中變膠某些顏料容易造成調(diào)色貯存中變膠，最易產(chǎn)生變膠現(xiàn)象的酞菁藍漿與鐵藍漿。解決方法，可采用冷存稀漿法，即配色漿研磨后，立即倒入冷漆料中攪拌，同時加松節(jié)油稀釋攪勻。

（5）醇酸色漆細度不合格細度不合格的主要原因有：研磨漆漿細度不合格，調(diào)漆工序驗收不嚴格；調(diào)色漿，漆料的細度不合格，調(diào)漆罐換品種對沒刷洗干凈，沒放稀料或樹脂混溶性不好。

（6）復色漆出現(xiàn)浮色和發(fā)花現(xiàn)象浮色和發(fā)花是復色漆生產(chǎn)時常見的兩種漆膜病態(tài)。浮色是由于復色漆生產(chǎn)時所用的各種顏料的密度和顆粒大小及潤濕程度不同，在漆膜形成但尚未固化的過程中向下沉降的速度不同造成的。粒徑大，密度大的顏料（如鉻黃鈦白、鐵紅等）的沉降速度快，粒徑小，密度小的顏料（如炭黑、鐵藍、酞菁等）的沉降速度相對慢一些，漆膜固化后，漆膜表面顏色成為以粒徑小，密度小的顏料占顯著色彩的浮色，而不是工藝要求的標準復色。發(fā)花是由于不同顏料表面張力不同，漆料的親和力也有差距，造成漆膜表面出現(xiàn)局部某一顏料相對集中而產(chǎn)生的不規(guī)則的花斑。解決上述問題的辦法是在色漆生產(chǎn)中，加入降低表面張力的低粘度硅油或者其它流平助劑。17

（7）凝膠化涂料在生產(chǎn)或貯存時粘度突然增大，并出現(xiàn)具彈性凝膠的現(xiàn)象稱為凝膠化。聚氨酯涂料在生產(chǎn)和貯存過程中，異氰酸酯組成（又稱甲組成）和羥基組分（又稱乙組分）都可能出現(xiàn)凝膠化現(xiàn)象，其原因有：生產(chǎn)時沒有按照配方用量投料；生產(chǎn)操作工藝（包括反應溫度、反應時間及PH值等）失控；稀釋溶劑沒有達到氨酯級要求；涂料包裝桶漏氣，混入了水分或空氣中的濕氣；包裝桶內(nèi)積有反應性活性物質(zhì)，如水、醇、酸等。預防與解決的辦法：原料規(guī)格必須符合配方、工藝要求；嚴格按照工藝條件生產(chǎn)，反應溫度、反應時間及PH值控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。

（8）發(fā)脹色漿在研磨過程中，漿料一旦靜置下來就呈現(xiàn)膠凍狀，而一經(jīng)攪拌又稀下來的現(xiàn)象稱為發(fā)脹。這種現(xiàn)象主要發(fā)生在羧基分中，產(chǎn)生羧基組分發(fā)脹的原因主要有：羧基樹脂pH值偏低，采用的是堿性顏料，兩者發(fā)生皂化反應使色漿發(fā)脹，聚合度高的羧基樹脂會使一些活動顏料結成的顏料粒子團而顯現(xiàn)發(fā)脹?？梢栽诎l(fā)脹的漿料中加入適量的二甲基乙胺或甲基二乙醇胺，緩解發(fā)脹；用三輥機對發(fā)脹的色漿再研磨，使絮凝的顏料重新分散；在研磨料中加入適量的乙醇胺類，能消除因水而引起的發(fā)脹。18

（9）沉淀由于雜質(zhì)或不溶性物質(zhì)的存在，色漆中的顏料出現(xiàn)沉底的現(xiàn)象叫沉淀。產(chǎn)生的原因主要有：色漆組分粘度小，稀料用量過大，樹脂含量少；顏料相對密度大，顆粒過粗；稀釋劑使用不當；貯存時間長?？梢约尤脒m量的硬脂酸鋁或有機膨潤土等涂料常用的防沉劑，提高色漆的研磨細度避免沉淀。

（10）變色清漆在貯存過程中由于某些原因顏色發(fā)生變化的現(xiàn)象叫變色。這種現(xiàn)象主要發(fā)生在羧基組分中，其原因有：羧基組分PH值偏低，與包裝鐵桶和金屬顏料發(fā)生化學反應；顏色料之間發(fā)生化學反應，改變了原來顏料的固有顯色；顏料之間的相對密度相差大，顏料分層造成組分顏色不一致?？梢酝ㄟ^選用高pH值羧基樹脂，最好是中性樹脂避免變色；在顏料的選用上須考慮它們之間與其他組分不發(fā)生反應。

（11）結皮涂料在貯存中表層結出一層硬結的漆膜的現(xiàn)象成為結皮。產(chǎn)生的原因有：涂料包裝桶的桶蓋不嚴；催干劑的用量過多?？杉尤敕澜Y皮劑丁酮肟以及生產(chǎn)時嚴格控制催干劑的用量解決。返回19

一、涂料產(chǎn)品本身的性能測試涂料產(chǎn)品本身的性能包括涂料產(chǎn)品形態(tài)，組成，貯存性等性能。下文擇要介紹：（1）顏色與外觀本項目是檢查涂料的形狀，顏色和透明度的，特別是對清漆的檢查，外觀更為重要，參見國家標準GB1727-79清漆，清油及稀釋劑外觀和透明度，GB1722-79清漆，清油及稀釋顏色測定方法。（2）細度細度是檢查色漆中顏料顆料或分散均勻程度的標準以um表示，測定方法見GB1724-79涂料細度測定法。（3）粘度粘度測定的方法很多，涂料中通常是在規(guī)定的溫度下測量定量的涂料從儀器孔流出所需的時間，以s表示，如涂-4粘度計，具體方法見GB1723-79涂料粘度測定法。（4）固體份（不揮發(fā)份）固體份是涂料中除去溶劑（或水）之外的不揮發(fā)份（包括樹脂、顏料、增塑劑等）占涂料重量的百分比，用以控制清漆和高裝飾性磁漆中固體份和揮發(fā)份的比例是否合適，從而控制漆膜的厚度。一般來說，固體份低，一次成膜較薄，保護性欠佳，施工時較易流掛。21

二、涂料施工性能涂料施工性能是評價涂料產(chǎn)品質(zhì)量好壞的一個重要方面，主要有：遮蓋力，指的是遮蓋物面原來底色的最小色漆用量；使用量，