第一節　涂料生產設備概述

一、涂料設備分類

(1)簡易型涂料生產設備系列

簡易型涂料生產設備是涂料單機設備,按照涂料生產的工藝一步一步實行生產,便可以生產出各種涂料,簡易型涂料設備有:涂料分散機、拉缸機、研磨機、灌裝機,按客戶意見選配的涂料調色機等。

(2)涂料成套設備

涂料成套設備一般是一體化涂料生產設備,其包含有真空上料系統、電控系統、自動灌裝、自動稱重等系統。

從年產500t到年產50000t成套設備都是單機設備組合或全自動化生產線,包括進料系統、計量系統、分散研磨系統、多功能攪拌調漆系統、清洗系統等、自動化控制系統等和自動灌裝系統,根據不同的涂料品種和生產要求可量身定制。

(3)粉體輸送系統

有粉體氣力輸送(正壓、負壓、密相、稀相)、機械輸送(螺旋、皮帶、斗提等)。

粉體、液體的配料系統有增量法、減量法、容積法等多種配料系統。

(4)研磨設備

籃式研磨機:其濕法研磨設備,將原分散、砂磨兩道工序合二為一,減少工藝流程,無需泵閥,提高生產效率,減少物料浪費,清洗方便,適合多品種產品研磨,特別適合小批量多種顏色的生產工況需求。

臥式砂磨機:用于細度要求較高的涂料品種的濕法研磨,研磨細度好,效率高,是市場上應用最廣泛的研磨產品,包含圓盤式臥式砂磨機和全能型臥式砂磨機。

(5)混合攪拌設備

涂料攪拌機:針對涂料的不同工藝和物料特性(黏度、密度等),有多種形式和規格的攪拌機可選,包含抽真空的、防爆的、單軸的、雙軸的、三軸的、釜用的以及針對高黏度涂料的行星式攪拌機、針對膩子和真石漆的臥式螺帶攪拌機等。

攪拌罐:為制備顏料漿的混合設備。在攪拌罐中,顏料和填料在助劑的幫助下被水充分潤濕,并成為適合分散的漿狀物。該設備需配攪拌器,攪拌形式最好是分散盤式,有低、中、高速或無級變速,攪拌轉速一般為300~20000r/min。

容積為1000L以上的設備應固定安裝,比較安全;容積小于1000L的攪拌罐可以制成活動罐,即在罐底裝置滾輪,可以人工移動,比較靈活。

(6)分散設備

分散機:在涂料的預分散、乳膠漆的制漿設備中,有多種型式和規格的分散機可選,包括有帶刮壁式分散機、真空型分散機、蝶式雙軸分散機、平臺式分散機等,以滿足各種分散、攪拌工況的要求。

涂料分散設備有多種類型,根據設計者的意愿可任意選取其中之一:高速分散機,膠體磨、砂磨機、三輥機和球磨機等。這里是團聚的顏料、填料以漿狀形態還原成原始粒子的場所,是涂料生產最重要的設備。按生產所獲得的顏料漿的質量來說,依上述設備排列順序,即球磨機的為最好。按生產效率來說,則依上述設備排列順序遞減,即高速分散機為最高,球磨機為最低。顏料分散設備均為定型設備,可從涂料機械和設備制造工廠購得。

(7)調漆設備

將顏料漿與乳液、助劑進行調漆,以及添加色漿進行配色的工作是在調漆罐中完成的。調漆罐的尺寸類似于攪拌罐,配置的攪拌裝置兩者也相仿,只是其容積應比攪拌罐大一些。有時,調節器漆罐子和攪拌罐并為同一臺設備使用,在用高速分散工藝時就是這樣的。

(8)輸送設備

對于中、小型生產線,原料一般都靠手推車運送,上下方向的運輸采用有軌升降吊車,有條件的有規模的工廠,對于投料數量較多的液體原料,如水、乳液、增稠劑HEC預溶液和顏料漿等采用管道輸送的方法。動力為輸送泵。除了水和黏度低的助劑外,輸送泵可選用隔膜泵:無氣源條件的,選用電動隔膜泵;有氣源條件的,可任意選擇氣動隔膜泵或電動隔膜泵。對于顏料漿和增稠劑等預溶液,還可以選擇齒輪泵和濃漿泵等。

(9)過濾設備

涂料調制完成,包裝前應經過過濾。過濾設備有敞開式振動篩、袋式過濾器,或密閉加壓袋式過濾器(加壓可加快過濾速度)。濾網通常為80~150目的不銹鋼或尼龍絲綢質濾布。

(10)計量器

原材料的計量和成品都需要使用電子秤或磅秤。此外,在先進的大、中型涂料工廠,包裝時使用自動罐裝設備,水和液體物料在管道輸送中通過流量計等儀表計量。

(11)涂料灌裝機

包裝規格為0.5~200kg,適用于塑料桶和鐵桶的灌裝,包含半自動和全自動的形式,并可根據要求非標定制。

二、樹脂涂料常用設備

樹脂涂料以其豐富的樹脂原料而具有多種功能,性能方面更是千變萬化。涂料工業生產過程包括樹脂(成膜物質)生產,色漆(母漆)分散,色漆的研磨,調漆(過濾、包裝)等工藝過程。涂料生產流程圖如圖1?1所示。

1.樹脂生產設備

由于不同樹脂涂料具有不同的性能,使得涂料生產尤其樹脂生產備受關注。涂料中所用的液體樹脂,有天然樹脂和合成樹脂。天然樹脂由于性能單一,其應用不及合成樹脂廣泛。合成樹脂的反應機理有聚合反應和縮聚反應兩種。醇酸樹脂、氨基樹脂為縮聚型樹脂,丙烯酸樹脂為聚合型樹脂。合成樹脂的種類雖多,但是它們的生產流程具有一定的共性,其典型的生產工藝流程描述如下:原料經過計量,加料到反應釜中,進行反應。一般情況下,不同合成樹脂反應條件亦不同。先用熱媒對反應釜進行加熱到反應溫度。讓反應物進行反應,保持該溫度到設定反應時間。一般情況下,合成反應為放熱反應,由于在反應中,溫度過高副反應增多,需要移走反應中所產生的熱量;可以采用冷卻水在夾套中對反應釜進行冷卻。同時,為了充分混合反應物,也為防止局部過熱,需要對反應物料進行攪拌。攪拌槳直徑為反應釜直徑35%~60%的槳葉,線速度為185~250m/min,可得到良好的混合。反應中所產生的水和輕組分通過冷凝器和分水器進行處理。水蒸氣由反應釜上部氣相排出,通過冷凝器進行冷凝;在分水器中,上層的溶劑溢流到反應釜(或收集槽),下層水通過排放閥進行定期排放收集。反應釜中的料液,經冷卻后一般濃度較高,通過加入適量的溶劑和助劑進行稀釋以達到生產所要求的黏度和濃度。產品經過過濾后,送往儲罐進行儲存或專用桶包裝存放。

在合成樹脂生產的設計中,需要注意的幾個問題如下。

(1)反應釜的選擇　樹脂合成中,有碳鋼反應釜、不銹鋼復合板反應釜、不銹鋼反應釜(含特殊鋼材反應釜)、搪玻璃反應釜。較常用的為搪玻璃反應釜和不銹鋼反應釜。其中搪玻璃反應釜主要用于反應壓力與溫度均較低、對反應物有腐蝕的反應。與不銹鋼相比,其造價較低,缺點是升溫(或降溫)較快時有脆裂的危險,抗沖擊能力較差。不銹鋼反應釜以其耐高溫、高壓、傳熱性能優越且耐沖擊、抗腐蝕等優點而得到廣泛使用,其缺點是造價昂貴,對含鹵族元素,如Cl^-的物料易產生晶間腐蝕而脆變。對反應釜的選擇,主要從反應物料、反應條件、相應反應釜類型和材質等方面考慮。另外,反應釜一般要求配置釜體和機械攪拌裝置。

(2)加熱方式　對于小體積(<3m³)的反應釜,采用電加熱的形式,從運行費和效率方面考慮,有較大的優勢。大體積和連續生產的反應釜,則采用蒸汽或熱媒加熱較佳。另外,還有直接用火加熱的加熱方式。

(3)冷凝器的選擇　不同樹脂類型的反應,所產生的熱量(需移去部分)不同。因此,需根據反應的平衡來估算移去熱量。冷凝器的傳熱面積依據冷凝物料的量、冷凝時間及冷卻水的溫度等數據進行計算。一般情況下,生產醇酸樹脂1m³的反應釜的配備為約5m³換熱面積的冷凝器。

2.色漆分散設備

涂料生產中,根據涂料的生產要求,對成膜物質(樹脂)和顏料、填料等進行混合,使顏料濕潤,并使涂料達到一定的細度,制成色漆(母漆)。制漆設備有各種分散機和分散缸。通常,涂料的細度對涂料的分散程度有直接的影響,細度越細,顏料在涂料中越均勻,涂料的附著能力和凝結能力越高。因此,高級涂料一般要求對母漆進行研磨。

3.研磨設備

研磨的主要設備有磨砂機和輥磨機(三輥機)。一般黏度較小的母漆漿料,采用砂磨機進行砂磨;黏度較大的用輥磨機。對于研磨后的母漆,需要進行調配和分散,以達到使用黏度的性能要求(添加溶劑進行稀釋,添加助劑改善某種性能,達到調漆的目的)。