经验|高质量涂料的生产工艺控制

2021-05-24 15:20:00
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摘要:涂料的生产,在很多人的印象中非常简单,比如乳胶漆的生产无非是按照配方依次加入材料、再搅拌、研磨、调漆即可。但是要生产出高质量、低成本的乳胶漆,其实难度也非常大。特别是在原材料不断上涨,除了选择性价比高的原材料外,对涂料的生产工艺的细化也是非常重要的。

涂料的生产,在很多人的印象中非常简单,比如乳胶漆的生产无非是按照配方依次加入材料、再搅拌、研磨、调漆即可。但是要生产出高质量、低成本的乳胶漆,其实难度也非常大。特别是在原材料不断上涨,除了选择性价比高的原材料外,对涂料的生产工艺的细化也是非常重要的。

作为企业家精细化工MES软件的实施顾问,涂料企业在实施MES软件时,需要对原有配方工艺进行数字化,才实现自动化生产,那么如何编辑高质量、低成本的工艺配方,才能保障产品的质量稳定和低成本?现将大咖们对涂料生产工艺控制的经验分享给大家,希望对涂料企业的生产有所帮助、特别是已经或正在进行自动化改造的企业,以下以乳胶漆生产为例,来说明工艺控制的重要性。


01

颜、填料投料工艺控制



     

在预混颜料浆的操作过程中,颜、填料的投料顺序对生产效率和质量有一定的影响。分散工艺的目的是让颜料粒子得到很好的润湿,实现均匀的预混浆,为颜料的分散提供了良好的基础。对于额料的预混阶段,大致总结以下几点:

1)在添加颜料、填料之前,首先在搅拌釜中加入水(水应该加入一部分)、颜料分散剂和其他助剂,搅拌均匀后再投入颜料、填料; 

2)假如你的体系要加入多种颜料,应该先加入难分散的颜料,再投入易分散的颜料 ;

3)假如你的体系要加入多种填料,按先投入密度小的、吸水量较大、粒径较细的填料的顺序进行,所以在采购填料的时候,一定要明确各个产品的相关指标;

4)投料的过程一定在搅拌的情况下进行,并且粉料加到漩涡中。投料的速度尽量和搅拌的速度一致。 

在投料的过程中,我们会发现一般会引起结团和附壁,所以在每加完一个原料应该把釜壁上的残余料刮到盖内、搅拌。投料结束,用一部分水彻底清洗篮内壁。继续搅拌一段时间,另其很好的混匀,当颜料和填料充分润湿后再去研磨分散。但对于很多中小型乳胶漆生产的厂家来说由于自身条件的原因,一般很少进行研磨分散,所以我们建议在颜料投放采用低速搅拌,投料完后提高搅拌速度,使得颜料分散均匀。

02

消泡剂的投料方面 




消泡剂的添加在乳胶漆中,我们都知道采用两次投入的方式。首先在颜料的预混阶段加入一般,然后在调漆阶段加入。这两次加入的消泡剂可以是同一种,但讲究选择和复配效果采用两种,最好一种抑泡效果好,另一个消泡效果好。 

抑泡效果好的在颜料浆的预混阶段加入,因为此时体系几乎没有气泡产生,它的主要作用是抑制预混阶段体系产生的气泡;在调漆阶段加入的消泡剂着重消泡性能,为的是有效除去体系中已经产生的泡沫,同时抑制调漆过程中产生的气泡。


       

乳胶漆体系泡沫的产生和破灭遵循着这样的规律:体系的黏度小,泡沫产生的就容易,同时泡沫的破灭也容易;反之,体系的黏度越大,泡沫的产生好消失就越困难。给予这个规律我们的投放消泡剂的时候应该注意几点:

1)由于颜料浆的黏度较大,在预混阶段事先加入抑泡型消泡剂使体系尽可能少气泡;

2)在调漆阶段,在颜料浆中加入了乳液,体系的黏度会迅速降至最低,所以在这个时候加入消泡剂最容易消除泡沫。

3)对于调漆阶段的增稠,必须在漆中泡沫基本消除后,再进行,否则增稠之后的泡沫更难以消除。


03

成膜助剂投料方面



      

 在乳胶漆生产过程中,成膜助剂可以选择在调漆阶段,也可以在颜料浆预混阶段投入。如果聚合物乳液对成膜助剂的稳定性好,则可以在调漆阶段乳液加入之后投料,也可以在预混阶段加入颜料之前投入。如果乳液对成膜助剂的稳定性不好,容易产生絮凝、发胀,应在预混阶段加入,这样成膜助剂得到了稀释,再与乳液混合不会出现什么大问题了。但这种情况,会使得部分成膜助剂被颜料吸收,而造成成膜助剂的“损失”,这时,成膜助剂的量就会增加了。 

所以成膜助剂和乳液的相容的好坏在很大程度上影响了涂料的性能和成本,所以,在使用成膜助剂时,一定注意两者的混合稳定性问题。



04

增稠剂投料方面 



增稠剂在很多乳胶漆体系中,扮演者很重要的角色。生产过程中,大部分增稠剂应该在预混阶段投入,因为颜料的分散要求预混浆料具有足够高的黏度。此时加入增稠剂,尤其是粉末形态的增稠剂和对水增稠型的增稠剂,也有利于乳胶漆的均匀和稳定。 

在调漆阶段加入增稠剂是为了调整乳胶漆的黏度,建议在加完其他所有原料之后加入。有些品种的增稠剂尚需要水或者丙二醇类助剂稀释后加入,以利于体系的稳定性。

下面我主要谈谈粉末状增稠剂比如纤维素衍生物、天然多糖类增稠剂。对于这类增稠剂,使用时可以直接筛入釜内,也可以做成2%左右的水溶液加入。一般情况下,配制成溶液的形式再加入体系中,可以减少直接加入粉体产生的凝块和乳胶漆黏度波动等系列问题。所以我们建议粉末状增稠剂最好采用水溶液的形式,加入到乳胶漆中。



配制粉末增稠剂的水溶液的方法如下:在溶解罐中,先加入配方量的水,启动低速搅拌在搅拌的情况下,筛入粉体,几分钟后调整体系的pH值至偏碱性,体系黏度随即上升,这时可以提高转速(合适的转速应该使液面平稳旋转),搅拌至粉体完全溶解,溶液的黏度不再上升(约10min)。在配制溶液时应该注意以下几点:

1)必须使用冷水来溶解增稠剂粉末,这是因为热水会造成纤维素的热降解,储存过程中会出现体系黏度降低;

2)纤维素粉末必须慢慢加入到非碱性的溶剂中(水)不使结块,待其充分分散后,再加碱性物质,调节其pH值;

3)溶解过程中,搅拌不能停止,如果粉末尚未充分溶解就中断搅拌,就有可能造成增稠剂结块;

4)增稠剂配制成的溶液,储存期间极易变质,所以如果储存的话应加入一定量的杀菌剂。

05

乳胶漆调漆方面 



我们从事乳胶漆生产的人都知道,乳胶漆调漆阶段在整个乳胶漆生产工程中是很重要的一个环节,它在很大程度上影响着乳胶漆的品质。乳胶漆的调漆就是在已经分散好的颜料浆内兑入乳液、相关助剂配制成乳胶漆。 

在乳胶漆生产过程中,把整个体系分成制浆和配漆两个阶段进行,这是因为聚合物乳液参加高剪切力的研磨存在稳定调漆工序的成功,还取决于获得乳液和颜料分散体两者相互密切的溶合,使所有的粒子产生一种稳定和均匀分布的悬浮体。所以调漆操作必须注意乳液和颜料浆这两种分散体系的pH值、电解质的存在、表面活性剂的荷电性、悬浮粒子的大小、形状和分布等因素,如果这两种分散体在上述方面的相容性很好,那么整个体系就稳定。 

在生产过程中我们发现,即便是调漆操作十分小心,乳液和颜料浆也难免稍微出现浆凝。对于两者来说,保护好聚合物粒子,使之尽可能高的分散状态或许是最重要的。所以在调漆过程中,一个严格的要求就是:将聚合物乳液加入颜料分散体中。 

通常情况下,在颜料浆中加入乳液后,体系的黏度会降低,所以常常加入增稠剂来来提高黏度。我们发现,具有这种功能的增稠剂会或多或少的引起乳液聚合物粒子发生絮凝,如果这种作用过度的话,就会造成乳胶漆的不稳定,造成漆膜开裂和粘合性损失等。所以在选择增稠剂时,一定选择使尽量少引起聚合物附聚的增稠体系。





当然乳胶漆的生产过程是一个复杂的过程,所以在生产工程中会出现这样或那样的问题。所以作为一个涂料生产还是开发者,除了充分了解体系特点,更重要的是明确各个原料在体系中的作用和原料本身的特点。对于这一系列的问题,只有在长期的生产过程中善于总结和分析才能从根本上解决问题。


总结:

当前,涂料企业正在向高质量转型升级,许多涂料企业砸重金在自动化生产线上,借助自动化提高生产效率、减少人工成本,但企业在做硬件升级的时候,往往忘记了软件的投入,特别是对产品工艺的管控、精细化工MES软件的使用上,还是一片空白。

很多涂料企业只有配方工程师,而没有工艺工程师这个岗位,就能知道涂料企业的工艺水平和质量的稳定性。至于数字化工艺工程师就更少了,然而随着数字化时代的到来,未来数字化工艺工程师将成为主流。欢迎对涂料产品质量有追求的企业与我们联系,企业家精细化工MES软件与你一起致力数字化转型,实现高质量发展。

以上部分内容来自网络

编辑整理:企业家软件

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