第一節(jié)　概述

涂料行業(yè)最常用到的設(shè)備就是混合設(shè)備。涂料的生產(chǎn)需要通過(guò)許多原料的混合。涂料一般由樹(shù)脂、乳液、顏料包、溶劑和添加劑這幾種基本成分組成。

分散混合是涂料生產(chǎn)中的重要步驟,也是用于涂料生產(chǎn)線中色漿制備和調(diào)漿的步驟。

在色漿的制備過(guò)程中需要將顏料、涂料助劑,加入樹(shù)脂溶液或水中,然后在高速分散設(shè)備上研磨分散,顏料受到剪切力的作用,在樹(shù)脂溶液或水中分散為穩(wěn)定的分散體,所以色漿制備需要用到高速分散混合罐。

高速分散混合罐是指在罐體內(nèi)裝有三個(gè)混合裝置,分別有攪拌槳、乳化頭、分散盤,在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)三種混合裝置同時(shí)工作,可在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到混合、分散、乳化的效果。攪拌槳能使原料均勻的混合,乳化頭對(duì)于原料起到剪切、研磨、細(xì)化的作用,使原料更好的混合,分散盤將細(xì)化后的原料分散到溶液中形成穩(wěn)定的分散體。

高速分散混合罐在現(xiàn)代涂料生產(chǎn)線中運(yùn)用得越來(lái)越廣泛,高速分散混合罐結(jié)合了攪拌罐、分散罐、乳化罐的特點(diǎn),攪拌、乳化、分散同時(shí)進(jìn)行,節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間,提高了生產(chǎn)效率。在涂料生產(chǎn)中使用高速分散罐還能節(jié)省調(diào)漆的步驟,分散好的色漿與樹(shù)脂溶液、溶劑、助劑及涂料所需成分相混合,就是涂料的調(diào)漆。

通常涂料生產(chǎn)的色漿制備與調(diào)漆步驟是分開(kāi)的,因?yàn)樯珴{調(diào)制需要研磨,而調(diào)漆只需攪拌,運(yùn)用高速分散罐就可以在色漿研磨分散后直接與原料混合攪拌,更加方便,快捷。

一、涂料混合和混合機(jī)

混合通常指用機(jī)械方法使兩種或多種物料相互分散而達(dá)到均狀態(tài)的操作,可在混合器等中進(jìn)行。用以加速傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)(如硝化、磺化、皂化等),也用以促進(jìn)物理變化,制取許多混合體,如溶液、乳濁液、懸濁液、混合物等。

涂料混合過(guò)程物料之間會(huì)出現(xiàn)的主要現(xiàn)象有:撞擊、破碎、剪切、溶解、細(xì)化、漿化、乳化、反應(yīng)、聚合、分解、電解等多種物理變化及化學(xué)變化,這些現(xiàn)象多數(shù)情況下是同時(shí)出現(xiàn)的。

混合領(lǐng)域中物料由于物理性能和化學(xué)性能的差異,可以是氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)的存在形式。

涂料混合領(lǐng)域中的機(jī)械方法有很多種,最古老的是手動(dòng)攪拌,隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步,現(xiàn)代涂料的各種高科技手段已廣泛應(yīng)用到了混合領(lǐng)域。

如涂料混合機(jī)是用來(lái)混合涂料的機(jī)器。這種機(jī)器主要是用來(lái)混合建筑裝飾用的涂料。用于涂料店配色混合涂料,是跟涂料調(diào)色機(jī)一起配套使用的。

涂料混合機(jī)主要類型有:

① 振動(dòng)機(jī),是通過(guò)上下振動(dòng)來(lái)混合涂料的;

② 旋轉(zhuǎn)機(jī),是通過(guò)180°旋轉(zhuǎn)或者360°旋轉(zhuǎn)來(lái)混合涂料的;

③ 快速振動(dòng)篩(Faster Shaker),是通過(guò)左右搖擺振動(dòng)的方式來(lái)混合桶裝涂料的。

建筑裝飾涂料分為兩種,一種是水性涂料,另一種是油性涂料。其中水性涂料用量最大,占80%左右。

振動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)機(jī)各自有手動(dòng)型和自動(dòng)型。

如果涂料基本上是水性涂料,那應(yīng)該選擇振動(dòng)機(jī),因?yàn)榫退酝苛舷鄬?duì)油性涂料而言,沒(méi)那么稠,用振動(dòng)機(jī)混合就足夠了。

如果涂料油性涂料多些,就應(yīng)該選擇旋轉(zhuǎn)機(jī),因?yàn)橛托酝苛铣?用旋轉(zhuǎn)機(jī)混合,效果比用振動(dòng)機(jī)要好。

選購(gòu)?fù)苛匣旌蠙C(jī),要選擇好廠家,不同廠家的質(zhì)量不同,多調(diào)查研究,多了解一些,才能買到質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的機(jī)器,這樣既可節(jié)省采購(gòu)成本,以后維護(hù)也省時(shí)省力。

二、涂料攪拌、混合、分散

對(duì)于涂料攪拌、混合、分散,從專業(yè)技術(shù)層面上講,攪拌是一種機(jī)械動(dòng)作,混合是一種攪拌過(guò)程,分散是混合的一種結(jié)果。

一般分散是以質(zhì)量傳遞、熱量傳遞、反應(yīng)以及產(chǎn)品特性為關(guān)鍵目標(biāo),降低體系(相、溫度、濃度等)的非均一性,以達(dá)到所需要的工藝結(jié)果。分散的最理想的效果是均質(zhì)分布。

首先要認(rèn)識(shí)涂料設(shè)備攪拌系統(tǒng),涂料設(shè)備的攪拌大致有以下幾種(在每一個(gè)攪拌過(guò)程中它們都同時(shí)存在,在生產(chǎn)中根據(jù)實(shí)際需要來(lái)控制攪拌形式以達(dá)到最主要的攪拌目的)。

(1)混合

混合就是把一個(gè)相分布到另一個(gè)相中。

(2)分散

分散就是把大物粒粉碎分成幾個(gè)小物粒。

(3)乳化

乳化就是把一個(gè)相,均勻穩(wěn)定地分布到另一個(gè)相中。

(4)均質(zhì)

均質(zhì)就是把粒徑大小不一的物料分散成均勻的物粒。

三、涂料分散技術(shù)

分散技術(shù)就是解決兩相或多相物料均勻分布問(wèn)題的整套技術(shù)措施與技術(shù)手段。

在兩相系統(tǒng)中,其中一相由分得很細(xì)的粒子(通常在膠體大小范圍)組成,分布于整個(gè)大物質(zhì)間,粒子稱分散相或稱內(nèi)相,而大物質(zhì)稱作連續(xù)相或稱外相。在自然條件下這種分布通常不均勻,但通過(guò)技術(shù)手段后可以增進(jìn)均勻度。

兩相系統(tǒng)可以存在的形式有:氣體/固體(泡沫塑膠)、液體/氣體(霧)、氣體/液體(泡沫)、固體/氣體(煙霧)、液體/液體(混合乳液)、固體/液體(油漆、涂料)以及固體/固體(炭黑在橡膠中)。

四、涂料分散目的

分散作用的目的有下列幾種。

(1)以達(dá)到外表平坦,使分散在液體中的固體粒子微粒化。它能增加反射率,發(fā)生光澤并提高遮蓋率,如油漆、油墨、色膏等。

(2)以提高反應(yīng)速率及均勻程度,使液體中懸浮粒子表面積增加,如在樹(shù)脂中添加粒狀的硬化劑,或化學(xué)反應(yīng)中摻進(jìn)粉粒狀的原料,會(huì)阻止固體微粒的重新聚集等。

(3)延長(zhǎng)沉淀時(shí)間,在液體中使微小粒子懸浮,達(dá)到臨時(shí)懸浮的目的等。

五、涂料混合機(jī)現(xiàn)代化的綜合效率管理

螺帶混合設(shè)備的綜合效率,是指螺帶混合機(jī)完好率、主要設(shè)備可開(kāi)動(dòng)率、主要設(shè)備大修理實(shí)現(xiàn)率、主要設(shè)備利用率、主要設(shè)備有效利用率、設(shè)備維修費(fèi)用率和庫(kù)存各種資金周轉(zhuǎn)期這七項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的綜合指標(biāo)。只有綜合效率才能反映設(shè)備的管理水平。

提高設(shè)備綜合效率,就是要充分利用和發(fā)揮企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備的潛力,為發(fā)展生產(chǎn)和搞好建設(shè),以及為增加社會(huì)財(cái)富服務(wù)。具體措施如下。

(1)應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)開(kāi)展技術(shù)革新,對(duì)老舊設(shè)備進(jìn)行改造與更新,改善和提高設(shè)備性能,增強(qiáng)設(shè)備效能,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

(2)在保證質(zhì)量的前提下,縮短檢修工期,減少停機(jī)損失,降低檢修成本。

(3)物盡其用,積極清理并調(diào)劑、利用閑置設(shè)備。

(4)采用新工藝積極開(kāi)展舊件修復(fù)。

(5)大搞綜合利用,節(jié)約資金支出。

設(shè)備一生管理,是設(shè)備從規(guī)劃、設(shè)計(jì)制造,到使用、修理、改造的全過(guò)程管理。設(shè)備的全過(guò)程管理必須以設(shè)備壽命周期費(fèi)用最佳為目標(biāo),這是有別于只管理維修一段的傳統(tǒng)設(shè)備管理的主要標(biāo)志。

六、涂料攪拌分散設(shè)備的選型要點(diǎn)

涂料攪拌分散設(shè)備設(shè)計(jì)包括工藝設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)兩部分內(nèi)容(如:雙軸高速分散機(jī))。工藝設(shè)計(jì)提出機(jī)械設(shè)計(jì)的原始條件,即給出處理量,操作方式,最大工作壓力(或真空度),最高工作溫度(或最低工作溫度),被攪物料的物性和腐蝕情況等;同時(shí)還需提出傳熱面的形式和傳熱面積,攪拌器型式,攪拌轉(zhuǎn)速與功率等。而機(jī)械設(shè)計(jì)則應(yīng)對(duì)攪拌容器,傳動(dòng)裝置,軸封以及內(nèi)構(gòu)件等進(jìn)行合理的選型,強(qiáng)度(或剛度)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

具體對(duì)涂料攪拌分散設(shè)備(見(jiàn)圖3?1~圖3?8)的選型步驟如下。

(1)攪拌分散設(shè)備選型需明確的任務(wù)和目的

① 明確被攪拌物料體系。

② 明確和實(shí)現(xiàn)攪拌操作所應(yīng)達(dá)到的目的。

③ 明確被攪拌物料的處理量(間歇操作按一個(gè)周期的批量,連續(xù)操作按時(shí)班或年處理量)。

④ 明確有無(wú)化學(xué)反應(yīng),有無(wú)熱量傳遞等,并考慮反應(yīng)體系對(duì)攪拌效果的要求。

(2)攪拌分散設(shè)備選型需了解的物料性質(zhì)

物料體系的性質(zhì)是攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)。物系性質(zhì)包括物料處理量、物料的停留時(shí)間、物料的黏度、體系在攪拌或反應(yīng)過(guò)程中達(dá)到的最大黏度、物料的表面張力、粒狀物料在懸浮介質(zhì)中的沉降速度、固體粒子的含量和通氣量等(如:雙軸高速分散機(jī)能使其攪拌的固體粉狀物料達(dá)到充分的均勻攪拌)。

(3)涂料攪拌分散設(shè)備選型中的攪拌器選型

攪拌器的結(jié)構(gòu)型式和混合特性很大程度上決定了體系的混合效果。并且還要根據(jù)攪拌物質(zhì)來(lái)選定攪拌器(分散機(jī))的型號(hào)(如:攪拌分散固體物質(zhì),就因選用雙軸高速分散機(jī),它的攪拌效率比單軸高速分散機(jī)更高)。因此,攪拌器的選型好壞直接影響著整個(gè)攪拌設(shè)備的攪拌效果和操作費(fèi)用。目前,對(duì)于給定的攪拌過(guò)程,攪拌器的選型沒(méi)有成熟、完善的方法。往往在同一攪拌目的下,幾種攪拌器均可適用。此時(shí)多數(shù)依靠經(jīng)驗(yàn)或相似工業(yè)實(shí)例分析來(lái)掌握程度。有時(shí)對(duì)一些特殊的攪拌過(guò)程,還需進(jìn)行中試甚至需要模型演示過(guò)程才能確定合適的攪拌器結(jié)構(gòu)型式。

在攪拌器結(jié)構(gòu)型式選定之后,還應(yīng)考慮攪拌器直徑的大小與轉(zhuǎn)速的高低。

(4)涂料攪拌分散設(shè)備選型需確定的操作參數(shù)

操作參數(shù)包括攪拌設(shè)備的操作壓力與溫度、物料處理量與時(shí)間、連續(xù)或間歇操作方式、攪拌器直徑與轉(zhuǎn)速、物料的有關(guān)物性與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等,而最基本的目的是要通過(guò)這些參數(shù),計(jì)算出攪拌雷諾數(shù),確定流動(dòng)類型,進(jìn)而計(jì)算攪拌功率(雙軸高速分散機(jī)參數(shù)是緊密圍繞固體粉狀物料所需屬性所制作的)。

(5)涂料攪拌分散設(shè)備選型中的攪拌設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在確定攪拌器結(jié)構(gòu)型式和操作參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要內(nèi)容是確定攪拌器構(gòu)型的幾何尺寸,攪拌容器的幾何形狀和尺寸(雙軸高速分散機(jī)適用各種位置)。

(6)涂料攪拌分散設(shè)備選型中的攪拌特性計(jì)算

攪拌特性包括攪拌功率、循環(huán)能力、切應(yīng)變速率及分布等,根據(jù)攪拌任務(wù)及目的確定關(guān)鍵攪拌特性。攪拌功率計(jì)算又分兩個(gè)步驟,第一步確定攪拌功率;第二步考慮軸封和傳動(dòng)裝置中的功率損耗,確定適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)額定功率,進(jìn)而選用相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)。

(7)涂料攪拌分散設(shè)備選型中的傳熱設(shè)計(jì)

在攪拌操作過(guò)程中存在熱量傳遞時(shí),應(yīng)進(jìn)行傳熱計(jì)算。其主要目的是核算攪拌設(shè)備提供的換熱面積是否滿足傳熱的要求。

(8)涂料攪拌分散設(shè)備選型中的費(fèi)用估計(jì)

在滿足涂料攪拌分散設(shè)備工藝要求的前提下,花費(fèi)最低的總費(fèi)用是評(píng)價(jià)攪拌設(shè)備性能,校驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理的重要指標(biāo)之一。完整的費(fèi)用估算包括以下幾個(gè)方面。

① 設(shè)備加工與安裝費(fèi)用。包括設(shè)備材料、加工制造與安裝、通用設(shè)備購(gòu)置等所需費(fèi)用。

② 操作費(fèi)用。包括動(dòng)力消耗、載熱劑消耗、操作管理人員配備等所需的費(fèi)用。

③ 維修費(fèi)用。包括按生產(chǎn)周期進(jìn)行維修時(shí)對(duì)耗用材料、更新零部件、人工、器材等所需的費(fèi)用。

④ 整體設(shè)備折舊費(fèi)用。