影響溶劑型色漿研磨效率的因素

1、影響溶劑型色漿研磨效率的因素來源：涂料與涂裝資訊網(wǎng)   2009-11-17   點(diǎn)擊： 【大 中 小】        周榮華（深圳市天健涂料科技開發(fā)有限公司518034）         摘要：考慮樹脂、色粉、分散劑、溶劑的選擇準(zhǔn)則和顏基比的計(jì)算對溶劑型色漿配方進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在一定的研磨工藝基礎(chǔ)上，通過對達(dá)到合格細(xì)度時(shí)所需研磨時(shí)間的比較，來評價(jià)色漿的研磨效率。簡單分析了研磨設(shè)備的選擇對色漿研磨效率的影響。   

2、60; 關(guān)鍵詞：色漿研磨；研磨工藝；溶劑型色漿    色漆是一種含顏料的涂料，涂膜具有不透明性（采用透明顏料時(shí)則例外），具有保護(hù)、裝飾或其他特殊功能。色漆與清漆的主要區(qū)別是在色漆中含有分散穩(wěn)定的顏料。色漆的生產(chǎn)工藝決不是顏料、漆料的簡單混合攪拌，必須通過有效的加工，先將顏料分散在漆料中制成色漿，而如何提高色漿的研磨效率則成為色漿生產(chǎn)過程中主要考慮的問題。本文簡單分析了影響溶劑型色漿研磨效率的因素。     1實(shí)驗(yàn)部分    1.1原材料    所用樹脂見表1。

3、60;   表 1 色漿研磨用樹脂     實(shí)驗(yàn)用色粉見表2。    表 2 色漿研磨用色粉     所用分散劑為BYK公司生產(chǎn)的BYK-163高相對分子質(zhì)量嵌段共聚物溶液。    所用溶劑見表3。  表 3 色漿研磨用溶劑    1.2實(shí)驗(yàn)配方    1.2.1顏基比的計(jì)算    色漿必須含有盡可能少的研磨樹脂，以便將樹脂對漆膜性能的不

4、利影響降至最低。但過少的研磨樹脂在色漿加入期間，特別是在使用低剪切力添加時(shí)會由于樹脂沖擊而致結(jié)粒，并導(dǎo)致色漿粘度可能極高。研磨樹脂含量增加一般會使色漿的操作較容易。從理論上說不含樹脂的色漿是最理想的，因?yàn)樗鼈儾缓心渲?，因此防止了有限相容性問題及對涂料性能可能的不利影響。對溶劑型系統(tǒng)來說，由于能防止色漿中顏料的絮凝和干燥傾向，大多使用含有研磨樹脂的色漿。    為了合理地制訂漿料的工藝配方，可以用下述方法計(jì)算顏料和漆料的質(zhì)量比。    古氏（Guggenheim）經(jīng)驗(yàn)公式：    古氏（ Guggenh

5、eim ）經(jīng)驗(yàn)公式     式中：Wv漆料質(zhì)量，kg；    Wp顏料質(zhì)量，kg；    S漆料的固體含量，；    漆料的粘度，P；    OAc顏料吸油量    采用7088S60丙烯酸樹脂，按照古氏（Guggenheim）經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出各顏料與之的質(zhì)量比，結(jié)果見表4。   表 4 各顏料與 7088S60 的質(zhì)量比     1.2.2色漿參考

6、配方    參考上述顏基比的計(jì)算結(jié)果，再根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對色漿配方進(jìn)行設(shè)計(jì)，見表5。    表 5 各色漿的參考配方    1.3色漿研磨工藝    （1）如果研磨樹脂為固體形式，首先制成溶液。    （2）將研磨樹脂溶液，溶劑和潤濕分散劑預(yù)混合（手工或用高速分散機(jī)）。    （3）若有防沉劑，此步驟可將防沉劑加到上述樹脂溶液中分散均勻。    （4）加顏料并用高速分散機(jī)混合，在含有無

7、機(jī)顏料的配方中應(yīng)在攪拌下進(jìn)行添加（由于高顏料含量之故），攪拌升溫至50。然后靜置過夜或24h后投入研磨分散工序。    （5）加入玻璃珠（研磨介質(zhì)）。    （6）研磨分散，對實(shí)驗(yàn)室研磨設(shè)備來說，最好是用Dispermat（CV型）立式砂磨機(jī)。    （7）將研磨介質(zhì)過濾掉。    1.4色漿性能測試    （1）色漿細(xì)度：用赫格曼細(xì)度計(jì)進(jìn)行測定。    （2）色漿粘度：可用手工攪拌來進(jìn)行定性試驗(yàn)，色漿應(yīng)容易從刮刀上

8、流下來。為獲定量結(jié)果，必須采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，合適的儀器是布魯克菲爾德粘度計(jì)。    2結(jié)果與分析    2.1色漿性能檢測結(jié)果    色漿性能檢測結(jié)果見表6。  表 6 色漿性能檢測結(jié)果     2.2樹脂的選擇標(biāo)準(zhǔn)與用量    對溶劑型色漿來說，最常用的研磨樹脂是丙烯酸酯樹脂、酮/醛樹脂和醇酸樹脂。研磨樹脂的選擇準(zhǔn)則是：相容性，漆膜性能和流變性。研磨樹脂的相容性決定了色漿的使用范圍。醛酮樹脂具有較為寬廣的相容性，極經(jīng)濟(jì)有效，是

9、一般工業(yè)涂料中作通用色漿的理想研磨樹脂。丙烯酸酯樹脂展現(xiàn)出較為有限的相容性但證明有較好的漆膜性能。由于它們價(jià)格較高，故主要用于高質(zhì)量的工業(yè)涂料中（雙組分和烘烤體系）。醇酸樹脂主要用于建筑涂料的色漿，它們在中油度和長油度醇酸體系中表現(xiàn)出良好的相容性，價(jià)廉，但在高質(zhì)量工業(yè)涂料中則不推薦。而另一方面色漿中樹脂與分散劑會在顏料表面互相競爭，相對來講分散劑在顏料表面的吸附牢度更強(qiáng)，樹脂在顏料表面，只是起“潤濕”作用，它并不長久沾在顏料表面，時(shí)間久了，樹脂將慢慢離開顏料表面而導(dǎo)致絮凝。因此，在選擇研磨樹脂時(shí)，應(yīng)考慮樹脂的成膜功能，而并不需要選擇一支特好的“潤濕”樹脂。除此之外，我們還應(yīng)考慮研磨料中的樹脂含

10、量是否足夠維持配方的穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)色漿配方的第一步是檢驗(yàn)研磨樹脂與所有可能的配漆用樹脂的相容性。用配漆用基料制備清漆，然后加入10%的研磨樹脂（手工混合）。將此混合物注入小玻璃瓶中，并在玻璃上制刮涂膜（100m），應(yīng)看不出混濁，析出或膠化。評價(jià)必須在混合后立即進(jìn)行并在24h后再進(jìn)行重復(fù)。我們對比7088S60、PA9300、GD-6502-703種樹脂分別磨出來的色漿，得出PA9300具有最廣泛的相容性，7088S60各方面的性能都很好，而GD-6502-70性能較差、相容性也不好?？紤]到成本的因素，我們選擇7088S60作為研磨色漿的主體樹脂。    

11、2.3色粉的選擇標(biāo)準(zhǔn)    根據(jù)著色的對象和環(huán)境要求，色粉主要分為耐曬和不耐曬兩種。一般來說，內(nèi)用體系在不存在相容性的情況下，以達(dá)到顏色要求成本最低為原則，不要求耐曬。而外用必須要考慮以下因素：    （1）耐光、耐候性；    （2）耐化學(xué)介質(zhì)性（主要是耐酸耐堿性）；    （3）與使用體系的相容性；    （4）著色強(qiáng)度、遮蓋力及展色性；    （5）色漿與色漿之間匹配性；    （

12、6）色漿的貯存穩(wěn)定性。    一般，外用涂料對保色性的要求相當(dāng)嚴(yán)格，因此在選用色漿時(shí)尤其要注意色漿的耐光耐候性和耐酸堿性。另一個(gè)重要因素是成本?？紤]以上因素，實(shí)驗(yàn)中主要選擇了PT5326、F5RK、M4L8、R706、100、G313這幾款性能優(yōu)越，價(jià)格較低的具有代表性的色粉。     2.4分散助劑的影響    穩(wěn)定顏料的潤濕分散劑的用量取決于顏料的比表面積。因?yàn)橹鷦┍仨毟采w全部的顏料表面，具有較大表面積的顏料（即較小的粒徑）就需要更多的助劑，如果分散助劑用量不足，顏料表面空余點(diǎn)過多，造成絮凝

13、；而如果助劑用量過多，則會在漆內(nèi)形成膠束，影響涂膜的抗水性。顏料的吸油量和BET表面積可作為助劑用量的參考依據(jù)。對許多廣泛使用的顏料來說，在顏料數(shù)據(jù)庫里可找到最佳助劑用量。也可根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來計(jì)算高相對分子質(zhì)量分散劑的用量，實(shí)驗(yàn)證明用于分散無機(jī)顏料時(shí)，BYK-163的加入量約為其吸油量的10%；用于分散炭黑時(shí)，BYK-163的加入量約為其DBP值的20%；用于分散有機(jī)顏料時(shí)，BYK-163的加入量約為其BET值的25%50%。     2.5溶劑的影響    溶劑型色漿的溶劑選擇并不嚴(yán)格，乙二醇丁醚、100#重芳烴、丙二醇甲醚

14、醋酸酯與研磨樹脂和潤濕分散劑二者間都有很好的相容性，并且具有較慢的揮發(fā)速度。色漿中必須避免只使用芳香烴溶劑，因?yàn)樗鼤斐刹贿m宜的流變性。另外，出于對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的考慮，配方中亦應(yīng)盡量減少使用芳香族溶劑。在研磨色漿的工藝中，溶劑可分兩批加入色漿中，第一批在前期溶解樹脂、分散劑及潤濕色粉用，第二批可在研磨過程中，洗缸時(shí)加入。     2.6研磨工藝的影響    在色漿研磨工藝中，步驟4是非常重要的，我們按照各色色漿的參考配方分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：1）顏料與樹脂、溶劑、分散劑高速攪拌混合后，不靜置，直接進(jìn)入色漿研磨階段。2）顏料與樹脂

15、、溶劑、分散劑高速攪拌混合后，靜置過夜或24h后投入研磨分散工序。對比1）和2）之間色漿細(xì)度同樣達(dá)到10m時(shí)所需時(shí)間，見圖1。  圖 1 不同研磨工藝對研磨時(shí)間的影響     從圖1中可以看出：將預(yù)混合好的研磨漆漿經(jīng)靜置過夜較之立即進(jìn)行研磨分散自動深入的深度相差約516倍。這是因?yàn)轭伭显跐駶櫟倪^程中粘性的液體漆料緩慢而持續(xù)地滲入堆積緊密的顏料間隙需要一定的時(shí)間，將研磨漆漿預(yù)混合后并籍以機(jī)械攪拌下令漆料溫度達(dá)到50后靜置過夜，次日再進(jìn)行研磨分散的操作方法，可使漆料表面張力降低，更有利于潤濕，而漆漿靜置過夜或靜置24h，提供了潤濕所必須的時(shí)間，從而

16、提高潤濕的效力，起到節(jié)約能源的作用。     2.7研磨設(shè)備的選擇    研磨設(shè)備的選擇，對顏料在漆料中的分散狀態(tài)、最佳顏料性能（著色力、遮蓋力、耐候性等）的利用程度，以及由此而導(dǎo)致的漆液和涂膜的性能，起著重要作用。因此，和精心設(shè)計(jì)色漆配方一樣，正確的選擇研磨分散設(shè)備及其工藝手段，形成高效實(shí)用的色漆生產(chǎn)工藝，同樣是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。并且在節(jié)省能源、降低消耗、提高生產(chǎn)效率方面有著更廣泛的意義。以天然石英砂、玻璃珠或陶瓷珠子為分散介質(zhì)的砂磨機(jī)，對于細(xì)顆粒而又易分散的合成顏料、粗顆?；蛭⒎刍奶烊活伭虾吞盍系鹊椭姓扯纫琢鲃拥?/p>

17、漆漿，都是高效的分散設(shè)備。其生產(chǎn)能力高、分散精度好、能耗低、噪音小，溶劑揮發(fā)少、結(jié)構(gòu)簡單、便于維護(hù)、能連續(xù)生產(chǎn)。因此，在多種類型的底漆生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。但是，它用于加工炭黑等細(xì)顆粒而難分散的合成顏料時(shí)生產(chǎn)效率較低。球磨機(jī)同樣也適用于分散易流動的懸浮分散體系，它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(xì)顆粒又難分散的合成顏料有著突出的效果。臥式球磨機(jī)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。由于其研磨細(xì)度難以達(dá)到15m以下，且清洗換色困難，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。三輥機(jī)生產(chǎn)能力一般較低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，手工操作勞動強(qiáng)度大、敞開操作溶劑揮發(fā)損失大，適用于高粘度