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(lái)源：涂料與涂裝資訊網(wǎng)2009-11-17 點(diǎn)擊：ZI【大中小周榮華（深圳市天健涂料科技幵發(fā)有限公司 518034）摘要：考慮樹(shù)脂、色粉、分散劑、溶劑的選擇準(zhǔn)則和顏基比的計(jì)算對(duì)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(guò)對(duì)達(dá)到合格細(xì)度 時(shí)所需研磨時(shí)間的比較，來(lái)評(píng)價(jià)色漿的研磨效率。簡(jiǎn)單分析了研磨設(shè)備的選 擇對(duì)色漿研磨效率的影響。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(jiǎn)單混合攪拌，

2、必須通 過(guò)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(guò)程中主要考慮的問(wèn)題。本文簡(jiǎn)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(shù)脂見(jiàn)表122,7722.5922.4122.2322.0521,8721,621,5121.3321,153333劣笑QQ01333667煙呂萬(wàn)60030921.3109010:3011：30,門：00K;0015；D03,2%2.17%0.32%C.00%ar0z%-1.65%4,12%表1色漿研磨用樹(shù)脂實(shí)驗(yàn)用色粉見(jiàn)表2色粉型號(hào)吸油量解廠家瞅菁綠rT532615_25廣州楚天永固紅F5KK40杭州百合M

3、4I.R3545佛山金富鉞口K7062810094氧化鐵黃G31325一35湖南三環(huán)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(duì)分子質(zhì)量嵌段共聚物溶液。所用溶劑見(jiàn)表3名稱揮發(fā)速率產(chǎn)地二甲苯 XYL)0.68國(guó)產(chǎn)乙二諄丁瞇(BCS)OJ泗產(chǎn)100# ft芳婭0J9國(guó)產(chǎn)注：氏丁酯的揮發(fā)率為4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(shù)脂，以便將樹(shù)脂對(duì)漆膜性能的不利影響 降至最低。但過(guò)少的研磨樹(shù)脂在色漿加入期間，特別是在使用低剪切力添加 時(shí)會(huì)由于樹(shù)脂沖擊而致結(jié)粒，并導(dǎo)致色漿粘度可能極高。研磨樹(shù)脂含量增加 一般會(huì)使色漿的操作較容易。從理論上

4、說(shuō)不含樹(shù)脂的色漿是最理想的，因?yàn)?它們不含研磨樹(shù)脂，因此防止了有限相容性問(wèn)題及對(duì)涂料性能可能的不利影 響。對(duì)溶劑型系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，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(shù)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(Guggenhein)經(jīng)驗(yàn)公式：100(0,9 + 0.00695 + 0.0257?)古氏(Guggenheim )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，;n 漆料的粘度，P;OAc顏料吸油量采用7088S60丙烯酸樹(shù)脂，按照古氏(Guggenhein)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出各 顏料與之的質(zhì)量比，結(jié)

5、果見(jiàn)表4。色粉種類PT5326F5RKR706100G3130.21 0340.550.40,621.29 回飛48表4各顏料與7088S60的質(zhì)量比1.2.2色漿參考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(duì)色漿配方進(jìn)行設(shè)計(jì)，見(jiàn)表5A綠漿B紅漿C藍(lán)漿D白漿E黒漿F黃漿樹(shù)脂W.015.012.023.010.024.0BYK-I63L22.53.0L57.0L5PT532625.0一一El5RK25.0-MS-M43.S一15.0R70660,0100EI10.0C313一一50,0io.o28.530,0一30.0BCS29040.0-43.024.5100#豆芳灶15,5總計(jì)10

6、0.0100.0100.0100.0100.0100.0表5各色漿的參考配方1.3 色漿研磨工藝(1) 如果研磨樹(shù)脂為固體形式，首先制成溶液。(2) 將研磨樹(shù)脂溶液，溶劑和潤(rùn)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(shù)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(wú)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 50C。然后靜置過(guò)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(duì)實(shí)驗(yàn)室研磨設(shè)備來(lái)說(shuō)，最好是用Dispermat (CVS)立式砂磨機(jī)。(7) 將研磨介質(zhì)過(guò)濾掉。1.4 色漿性能測(cè)

7、試(1) 色漿細(xì)度：用赫格曼細(xì)度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。(2) 色漿粘度：可用手工攪拌來(lái)進(jìn)行定性試驗(yàn)，色漿應(yīng)容易從刮刀上流 下來(lái)。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(cè)結(jié)果色漿性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。檢測(cè)項(xiàng)目ACDEF細(xì)度伽粘度人1045 500to46 5001042 5001026 50010150001020 500表6色漿性能檢測(cè)結(jié)果2.2 樹(shù)脂的選擇標(biāo)準(zhǔn)與用量對(duì)溶劑型色漿來(lái)說(shuō)，最常用的研磨樹(shù)脂是丙烯酸酯樹(shù)脂、酮 /醛樹(shù)脂和醇 酸樹(shù)脂。研磨樹(shù)脂的選擇準(zhǔn)則是：相容性，漆膜性能和流變性。研磨樹(shù)脂的 相容性決定了色漿的使用范圍。醛酮樹(shù)脂具有較為

8、寬廣的相容性，極經(jīng)濟(jì)有 效，是一般工業(yè)涂料中作通用色漿的理想研磨樹(shù)脂。丙烯酸酯樹(shù)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(shù)脂主要用于建筑涂料的 色漿，它們?cè)谥杏投群烷L(zhǎng)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(shù)脂與分散劑會(huì)在顏料表面 互相競(jìng)爭(zhēng)，相對(duì)來(lái)講分散劑在顏料表面的吸附牢度更強(qiáng)，樹(shù)脂在顏料表面， 只是起“潤(rùn)濕”作用，它并不長(zhǎng)久沾在顏料表面，時(shí)間久了，樹(shù)脂將慢慢離 開(kāi)顏料表面而導(dǎo)致絮凝。因此，在選擇研磨樹(shù)脂時(shí)，應(yīng)考慮樹(shù)脂的成膜功能， 而并不需要選擇一支特好的“潤(rùn)濕

9、”樹(shù)脂。除此之外，我們還應(yīng)考慮研磨料 中的樹(shù)脂含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(shù)脂與所有可能的配漆用樹(shù)脂的相容性。用配漆用基料制備清漆，然后加 入 10%的研磨樹(shù)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（iooum，應(yīng)看不出混濁，析出或膠化。評(píng)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(duì)比7088S60 PA9300 GD-6502-703種樹(shù)脂 分別磨出來(lái)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

10、漿的主體樹(shù)脂。2.3 色粉的選擇標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)著色的對(duì)象和環(huán)境要求，色粉主要分為耐曬和不耐曬兩種。一般來(lái) 說(shuō)，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；（6）色漿的貯存穩(wěn)定性。 一般，外用涂料對(duì)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。考慮以上因素， 實(shí)驗(yàn)中主要選擇了 PT5326 F5RK M4L8 R706 100、G313這幾款

11、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(rùn)濕分散劑的用量取決于顏料的比表面積。因?yàn)橹鷦┍仨毟?蓋全部的顏料表面，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(guò)多，造成絮凝；而如果助 劑用量過(guò)多，則會(huì)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(duì)許多廣泛使用的顏料來(lái)說(shuō)，在顏料數(shù) 據(jù)庫(kù)里可找到最佳助劑用量。也可根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)計(jì)算高相對(duì)分子質(zhì)量分散 劑的用量，實(shí)驗(yàn)證明用于分散無(wú)機(jī)顏料時(shí)，BY K-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

12、其DBP直的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 醚醋酸酯與研磨樹(shù)脂和潤(rùn)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?huì)造成不適宜的流變性。另外，出于對(duì)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(shù)脂、分散劑及潤(rùn)濕色粉用，第二批可在研磨過(guò)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)

13、行如下實(shí)驗(yàn)：1）顏料與樹(shù)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(shù)脂、溶劑、分散劑高速攪拌混合后, 靜置過(guò)夜或24h后投入研磨分散工序。對(duì)比1）和2）之間色漿細(xì)度同樣達(dá)到 10卩m時(shí)所需時(shí)間，見(jiàn)圖1。5654色泉研整時(shí)耒靜置色漿研瘠時(shí)#X24h色眾的研聲工藝0-0 0 0 0 6 5 .4 3 2 1 弋曠一苗sEi三黑戒奧JE娛唧 KT5326： B -F5RK；B -XULA；口 R706；B 】0& 口 C3I3圖1不同研磨工藝對(duì)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(guò)夜較之立即進(jìn)行研 磨分散自動(dòng)深入的深度相差約516倍。這是因?yàn)轭伭?/p>

14、在濕潤(rùn)的過(guò)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 C后靜置過(guò)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(rùn)濕，而漆漿靜置 過(guò)夜或靜置 24h ，提供了潤(rùn)濕所必須的時(shí)間，從而提高潤(rùn)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(duì)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)

15、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(duì)于細(xì)顆粒而又易分 散的合成顏料、粗顆粒或微粉化的天然顏料和填料等低中粘度易流動(dòng)的漆漿， 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(jiǎn)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(dòng)的懸浮分散體系，它適用 于分散任何品種的顏料，對(duì)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15卩m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(chǎng)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(dòng)強(qiáng)度大、敞