涂料生產(chǎn)設(shè)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(shè)備第三節(jié)工藝過(guò)程第四節(jié)質(zhì)量檢驗(yàn)與性能測(cè)試1

第一節(jié)概述

1、配方的方法前面幾章敘述了設(shè)計(jì)涂料配方時(shí)應(yīng)考慮的一些主要因素，考慮了這些主要因素而進(jìn)行配方設(shè)計(jì)時(shí)，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(yīng)具備的性能指標(biāo)來(lái)選定基料樹脂和顏料再根據(jù)施工要求和選定的基料來(lái)確定溶劑在此基礎(chǔ)上，再來(lái)考慮涂料添加劑如催干劑、粘度改性劑等。設(shè)計(jì)一個(gè)涂料的初步配方并不難，但對(duì)此初步設(shè)計(jì)進(jìn)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(xué)統(tǒng)計(jì)的方法，以在較少的實(shí)驗(yàn)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(duì)某一因素進(jìn)行變化而選擇其最佳配方的情況；（2）正交設(shè)計(jì)法：可以幾個(gè)因素同時(shí)變化，用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)結(jié)果進(jìn)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(lái)講，涂料生產(chǎn)的過(guò)程就是把顏料固體粒子通過(guò)外力進(jìn)行破碎并分散在樹脂溶液或者乳液中，使之形成一個(gè)均勻微細(xì)的懸浮分散體。其生產(chǎn)過(guò)程通常采用四個(gè)步驟。

（1）預(yù)分散將顏料在一定設(shè)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(shí)利于后續(xù)研磨；

（2）研磨分散將預(yù)分散后的拌合色漿通過(guò)研磨分散設(shè)備進(jìn)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(shí)進(jìn)行調(diào)色，達(dá)到色漆質(zhì)量要求；

（4）凈化包裝通過(guò)過(guò)濾設(shè)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(shè)備有分散設(shè)備、研磨設(shè)備、調(diào)漆設(shè)備、過(guò)濾設(shè)備、輸送設(shè)備等。返回3

高速分散機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用成本低、操作方便、維護(hù)和保養(yǎng)容易；（2）應(yīng)用范圍廣，配料、分散、調(diào)漆等作業(yè)均可使用，對(duì)于易分散顏料和制造細(xì)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(tái)高速分散機(jī)配合數(shù)臺(tái)研磨設(shè)備開展工作；（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清洗方便。缺點(diǎn)：其剪切力低，從而分散能力較差，不能分散緊密的顏料，對(duì)高粘度漆漿不適用。高速分散機(jī)工作時(shí)漆漿的粘度要適中，太稀則分散效果差，流動(dòng)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(lái)高速分散機(jī)又開發(fā)了一些新的品種，如雙軸雙葉輪高速分散機(jī)，它能產(chǎn)生強(qiáng)烈的汽蝕作用，具有很好的分散能力，同時(shí)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(jī)的雙軸可在一定范圍內(nèi)作上下移動(dòng)，有利于漆漿罐內(nèi)物料的軸向混合；雙軸高低速攪拌機(jī)適用高粘度物料拌合，如用于生產(chǎn)硝基鉛筆漆、醇酸膩?zhàn)拥?。在各種研磨分散設(shè)備中，三輥機(jī)和五輥機(jī)是加工粘稠漆漿的，與之配套的預(yù)分散設(shè)備通常是攪漿機(jī)

二、研磨設(shè)備研磨分散設(shè)備是色漆生產(chǎn)的主要設(shè)備，其基本型式可分為兩類，一類帶自由運(yùn)動(dòng)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(jìn)行研磨分散。常用研磨分散設(shè)備有砂磨機(jī)、輥磨、高速分散機(jī)等，砂磨機(jī)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(jī)、球磨機(jī)依靠研磨介質(zhì)在沖擊和相互滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊力和剪切力進(jìn)行研磨分散，由于效率高、操作簡(jiǎn)便，成為當(dāng)前最主要的研磨分散設(shè)備。砂磨機(jī)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(yù)分散的漆漿用送料泵從底部輸入，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)分散軸高速旋轉(zhuǎn)，研磨介質(zhì)隨著分散盤運(yùn)動(dòng)，拋向砂磨機(jī)的簡(jiǎn)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(jī)主要立式砂磨機(jī)和臥式砂磨機(jī)兩大類。立式砂磨機(jī)研磨分散介質(zhì)容易沉底，臥式砂磨機(jī)研磨分散介質(zhì)在軸向分布均勻，避免了此問題。砂磨機(jī)具有生產(chǎn)效率高、分散細(xì)度好、操作簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)等特點(diǎn)，因此成為了研磨分散的主要設(shè)備，但是進(jìn)入砂磨機(jī)必須要有高速分散機(jī)配合使用，而且深色和淺色漆漿互相換色生產(chǎn)時(shí)，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(guò)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(duì)比較簡(jiǎn)單，包括樹脂溶解、調(diào)漆（主要是調(diào)節(jié)粘度、加入助劑）、過(guò)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(zhuǎn)化過(guò)程，核心是顏、填料的分散和研磨，一般包括混合、分散、研磨、過(guò)濾、包裝等工序。通常依據(jù)產(chǎn)品種類、原材料特點(diǎn)及其加工特點(diǎn)的不同，首先選用適宜的研磨分散設(shè)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(guò)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(dòng)狀態(tài)，顏料在漆料中的分散性、漆料對(duì)顏料的濕潤(rùn)性及對(duì)產(chǎn)品的加工精度要求這四個(gè)方面的考慮為依據(jù)，結(jié)合其它因素如溶劑毒性等首先選定過(guò)程中所使用的研磨分散設(shè)備，從而確定工藝過(guò)程的基本模式。9

砂磨機(jī)對(duì)于顆粒細(xì)小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易流動(dòng)的漆漿，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)，是加工此類涂料的優(yōu)選設(shè)備，在多種類型的磁漆和底漆生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)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(shí)生產(chǎn)效率低，用于生產(chǎn)磨蝕性顏料時(shí)則易于磨損，此外換色時(shí)清洗比較困難，適合大批量生產(chǎn)。

球磨機(jī)同樣也適用于分散易流動(dòng)的懸浮分散體系，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(chǎng)合。

10三輥機(jī)由于開放操作，溶劑揮發(fā)損失大，對(duì)人體危害性強(qiáng)，而且生產(chǎn)能力較低，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大，故應(yīng)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?zhàn)蛹安糠趾駶{美術(shù)漆生產(chǎn)。對(duì)于某些貴重顏料，三輥機(jī)中不等速運(yùn)轉(zhuǎn)的兩輥間能生產(chǎn)巨大的剪切力，導(dǎo)致高固體含量的漆料對(duì)顏料潤(rùn)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(jī)清洗換色比較方便，也常和砂磨機(jī)配合應(yīng)用，用于制造復(fù)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(jī)工藝、球磨機(jī)工藝、三輥機(jī)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(xué)鍵合或化學(xué)吸附外，都在動(dòng)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(dāng)，有可能導(dǎo)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(jìn)行混合時(shí)，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(rùn)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(jī)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(rùn)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(zhuǎn)速，為防止溫度上升過(guò)多，應(yīng)停車?yán)鋮s，停車時(shí)刮下桶邊粘附的顏填料。隨時(shí)測(cè)定刮片細(xì)度，當(dāng)細(xì)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(guò)篩出料。

14四、生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意的問題（1）絮凝當(dāng)用純?nèi)軇┗蚋邼舛鹊钠崃险{(diào)稀色漿時(shí)，容易發(fā)生絮凝；其原因在于調(diào)稀過(guò)程中，純?nèi)軇┛蓮脑珴{中提出樹脂，使顏料保護(hù)層上的樹脂部分為溶劑取代，穩(wěn)定性下降，當(dāng)用高濃度漆料調(diào)稀時(shí)，因?yàn)橛腥軇┨崛∵^(guò)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(huì)在配料后或砂磨分散過(guò)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(guò)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(guò)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(yīng)生成皂而導(dǎo)致增稠，解決方法：增稠現(xiàn)象較輕時(shí)，加少量溶劑，或補(bǔ)加適量漆料。增稠情況嚴(yán)重時(shí)，如原因是水分過(guò)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(jī)酸進(jìn)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(lán)漿與鐵藍(lán)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(shí)加松節(jié)油稀釋攪勻。

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

（6）復(fù)色漆出現(xiàn)浮色和發(fā)花現(xiàn)象浮色和發(fā)花是復(fù)色漆生產(chǎn)時(shí)常見的兩種漆膜病態(tài)。浮色是由于復(fù)色漆生產(chǎn)時(shí)所用的各種顏料的密度和顆粒大小及潤(rùn)濕程度不同，在漆膜形成但尚未固化的過(guò)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(lán)、酞菁等）的沉降速度相對(duì)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(biāo)準(zhǔn)復(fù)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(duì)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(shí)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(guò)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(shí)沒有按照配方用量投料；生產(chǎn)操作工藝（包括反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及PH值等）失控；稀釋溶劑沒有達(dá)到氨酯級(jí)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(yīng)性活性物質(zhì)，如水、醇、酸等。預(yù)防與解決的辦法：原料規(guī)格必須符合配方、工藝要求；嚴(yán)格按照工藝條件生產(chǎn)，反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)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(guò)程中，漿料一旦靜置下來(lái)就呈現(xiàn)膠凍狀，而一經(jīng)攪拌又稀下來(lái)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(yīng)使色漿發(fā)脹，聚合度高的羧基樹脂會(huì)使一些活動(dòng)顏料結(jié)成的顏料粒子團(tuán)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(jī)對(duì)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(guò)大，樹脂含量少；顏料相對(duì)密度大，顆粒過(guò)粗；稀釋劑使用不當(dāng)；貯存時(shí)間長(zhǎng)?？梢约尤脒m量的硬脂酸鋁或有機(jī)膨潤(rùn)土等涂料常用的防沉劑，提高色漆的研磨細(xì)度避免沉淀。

（10）變色清漆在貯存過(guò)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(xué)反應(yīng)；顏色料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變了原來(lái)顏料的固有顯色；顏料之間的相對(duì)密度相差大，顏料分層造成組分顏色不一致?？梢酝ㄟ^(guò)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(yīng)。

（11）結(jié)皮涂料在貯存中表層結(jié)出一層硬結(jié)的漆膜的現(xiàn)象成為結(jié)皮。產(chǎn)生的原因有：涂料包裝桶的桶蓋不嚴(yán)；催干劑的用量過(guò)多?？杉尤敕澜Y(jié)皮劑丁酮肟以及生產(chǎn)時(shí)嚴(yán)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(cè)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(xiàng)目是檢查涂料的形狀，顏色和透明度的，特別是對(duì)清漆的檢查，外觀更為重要，參見國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定方法。（2）細(xì)度細(xì)度是檢查色漆中顏料顆料或分散均勻程度的標(biāo)準(zhǔn)以u(píng)m表示，測(cè)定方法見GB1724-79涂料細(xì)度測(cè)定法。（3）粘度粘度測(cè)定的方法很多，涂料中通常是在規(guī)定的溫度下測(cè)量定量的涂料從儀器孔流出所需的時(shí)間，以s表示，如涂-4粘度計(jì)，具體方法見GB1723-79涂料粘度測(cè)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(lái)說(shuō)，固體份低，一次成膜較薄，保護(hù)性欠佳，施工時(shí)較易流掛。21

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