涂料生产工艺学教材(共 52张PPT)

灌装设备
化控制系统组成。
• 自动灌装机一般由机架、灌装装置、压盖装置、送桶装置和自
• 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，
• 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
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
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 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 但对大的附聚粒子不起作用。故送入砂磨的色浆必 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 多，只要对一定粘度的研磨料它有足够的分散能的 越细分散效果越好，只要不妨碍色浆过滤。
称为定子）作相对的高速旋转，产生向下的螺旋冲击力，透过 被有效地分散和粉碎，达到物料超细粉碎的效果。
间的间隙（间隙可调）摩擦力、高频振动、高速旋涡等物理作
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 必须预分散。
一般调至50μm～75μm，平均粒径可低至2μm～3μm。但进胶
胶体磨的生产能力，从小型到大型，最低为100L/h，最高可
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， 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 优点：
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 体构成，其应集分散、混合于一体，运行时能使物料快速均匀 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
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
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
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
比例颜料份组成的高粘度(20～100P)研磨料；送入三辊机的研磨 混合以后，在三辊机上研磨3～4遍，细度也仅5-10μm左右。
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 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 达到最大剪切应力。
预分散
均匀。
• 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
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。
击碎。
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
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
至1/3装球量可加入更大体Biblioteka Baidu的研磨料，但产量约减少 研磨料的加入量以正好把球全部盖住为宜。 高不超过60℃。 球磨机运转时，主轴承润滑油的温升不超过55℃。
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
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
，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 ～1.5Pa。
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
• 涂料配方、配色和灌装时，都需要用到计量设备。 1.液体原料一般采用 流量计进行计量；
2.粉体原料一般选用带传感器的配料仓进行计量；
3.储罐中的物料一般使用料位计进行计量；
4.调色机进行配色计量；
5.灌装机进行灌装计量；
6.还会用到一些磅秤，地秤，电子秤等进行称重计量。
电气设备
• 电控柜
电控柜是按电气接线要求将开关设备、测量仪表、保护电器和 封闭或半封闭金属柜中或屏副上，其布置应满足电力系统正常 于检修，不危及人身及周围设备的安全的控制柜（箱）。 • 防爆控制箱 防爆控制箱防护等级为IP65。适用于易燃易爆的场合,具有安全 能强、性能稳定等特点。防爆型产品有dI和dIIBT4两种，dIIBT4用 于环境为IIA、IIB级T1～T4组的爆炸性气体混合物。 • 变频器 变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源 制交流电动机的电力控制设备。
• 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 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 • 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 子稳定起来，也就是保护起来，否则，由于絮凝可引起遮盖力 降，甚至聚结。
• 当圆盘周边速率达到21m/s以上时，易分散颜料只需～10分钟 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 ,要微细分散还需研磨。
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
• 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
正常生产，分散细度可满足要求。
• 漆料在生产过程中，不可避免会混入飞尘、杂质；在生产、输
封不好，导致产生漆皮；没有研磨分散好的粗粒子，这些杂质
子如果不处理掉，必将影响漆料的质量，因此在灌装前，需要
• 常见的过滤设备有过滤箩筛、 振动筛、压滤箩、袋式过滤机 、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。
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
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
式球磨机，棒式球磨机，超细层压磨机，手动球磨机，卧式
球磨机筒体转动时候，研磨体由于惯性和离心力作用，摩擦
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
输送设备
，涂料生产过程中常用到以下设备：
• 涂料生产厂中，原料，半成品、成品需要运输，不同物料需要
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 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 泵。
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，
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
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
5~10Pa.s
要求技术
操作费用 投资费用
低
低 低
高
低 高
中
中 中
中
高 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 料的真实分散情况。
分散的好坏可用遮盖力 度来表示。白浆看遮盖 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
速旋转产生分散、混合、循环效应→由此形成吸料、研磨、出
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
优点：更换滤芯方便，适用范围广，使用简单，占用空间小， 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 可排出，因反冲洗是滤网保持良好的过滤性能。 优点：
液由出料板抽出，其中一部分反冲洗滤板，滤渣北冲下
由于砂磨粒子较小，对于膨胀性研磨料(高浓颜料浆)， 的分散能被增加的粘滞阻力抵消，研磨分散效果很 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1 • 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。
涂料生产工艺学
涂料生产的定义
用漆料配成清漆或色漆。
• 涂料生产是把树脂加入溶剂制成漆料，然后
• 色漆是把颜料稳定地分散于漆料中的涂料，
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 配套的预混合设备为砂磨机。
过滤精度高，性能稳定可靠，节约耗材成本，减少
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 市场前景，国内还未有同类产品研发成功。
胶体磨
分散设备比较
机器类型 预混合 粘度范围 处理粗聚集能力 分散效率 溶剂挥发 清洗 高速分散 不需要 3~4 Pa.s 较好 较好 低 容易 球磨 不需要 0.2~0.5Pa.s 好 较差 无 难 砂磨 需要 0.13~1.5Pa.s 差 较差 低 较容易 三辊 需要 较好 较差 高 较容易
砂磨时，珠粒子与研磨料的体积比为1︰1时，分散效果最好。 拥挤的珠粒还造成磨盘的过度磨损。
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
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
失(例如，附聚粒子为20～80μm，若珠粒间平均距离由60μm增至
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 比。 例如，60升的砂磨机功耗仅是15升的2倍。
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
辊筒的圆径经过高精密研磨，精确细腻，能使物料的研磨细 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
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
磨机正常运转时，传动轴承和减速机的温升不超过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
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( 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
使用范围广，可过滤色漆、清漆、溶剂，也可过滤粘度较高的 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 ，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
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
体，拆卸法兰盖，取出滤筒，清洗后重新装入即可。
果。
环，解决了物料翻动的难题，避免循环死角，短时间内可得到
• 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
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
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
式研磨机，对于工序的简化、效率的提高，都具有积极的意义
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
为狭窄，拨杆间隙最小，研磨能量最密集，配合高性能的冷却
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
• 由机体、磨筒、砂磨盘（拨杆）、研磨介质、电机和送料泵组 等。
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
• 砂磨研磨料的粘度一般在3～15P之间，砂磨机应采取夹套水 磨温度。