乳胶漆生产及工艺操作要点.doc

14乳胶漆技术系列资料乳胶漆技术系列资料乳胶漆生产工艺及操作要点工艺之我见 2乳胶漆生产主要设备 21.高速分散机 22.研磨机 3乳胶漆的生产工艺 41.分散研磨阶段 42.乳胶漆配制 63.乳胶漆调色 74.涂料过滤及产品包装 8乳胶漆生产的操作过程 8乳胶漆生产注意事项 91.原材料计量 9 2.原材料投料 91）消泡剂的投料方面 92）成膜助剂投料方面 103）增稠剂投料方面 104）助剂影响 115）要点提示 12乳胶漆生产工艺不当产生的问题以及解决方法131.细度达不到要求 13 2.粘度不对 133.产生团状物或小碎块 13工艺之我见建材行业，特别是建筑涂料行业给很多人的感觉是行业混乱、产品混乱、无技术和行业门槛低等特点，并且从业人员总体素质不高。对于这一系列的问题不是我谈论的重点。本篇主要是对生产工艺对乳胶漆产品性能的控制和影响结合从业以来的生产和实践经验做一个系统的分析和阐述。对于乳胶漆的生产，在很多人的印象中是很简单的。有一些从事乳胶漆生产的厂家曾经这样给我说，乳胶漆生产过程无非是按照方子，1，2，3，4，5，依次加入，搅拌即可。但我觉得做乳胶漆容易，做好不容易，或者这样说是人都能做乳胶漆，但不是每个人都能做好的。我说的好是指产品质量高、成本低，就是所说的性价比高，那样你的产品才能在市场上有自己的一席之地。这一点，对于很多中小型乳胶漆生产厂家来说是很有必要的。随着原材料的价格不断提高，除了在选择材料方面控制外，对生产工艺的细化也是很有必要的。乳胶漆生产主要设备乳胶漆的分散设备常用的是高速分散机，对于高速分散机仍无法解聚的颜料聚集体还要进行研磨。研磨是对分散的补充，目的并不是将粗颗粒磨成细颗粒，而是向大量的初级粒子聚集在一起形成的难以分散的粒子团施加高剪切力，使之分散开。常用的研磨设备有砂磨机、三辊研磨机、球磨机、胶体磨等。1. 高速分散机该设备的优点是：结构简单，操作维修容易；混合、分散、调和过程均可使用；清洗方便，生产效率高。其缺点是：由于它是一种低剪切力的分散设备，只能用于易分散的颜料以及其它超细粉料等。 实验用高速分散机 生产用高速分散机高速分散机采用无级调速：有电磁调速、变频调速（如用于水性涂料）及防爆变频调速（如用于油性涂料）等多种形式。无级调速功能能充分满足各工艺过程中不同的工艺要求，可以根据不同的工艺阶段选择不同的转速。粉体不加助剂、对晶包完整性要求较高的物料不适用。2. 研磨机1） 砂磨机该机械对颗粒细而又易分散的合成颜料、粗颗粒或微粉化的天然颜料和填料等易流动的漆浆都是高效的分散设备。其生产能力高，液料挥发少，能连续生产。砂磨机分散工艺一般需要在附有高速分散机的预混合罐中先进行研磨色浆的预混合，再以砂磨机研磨分散至要求细度。砂磨机用于加工炭黑等颗粒细而难分散的合成颜料时生产效率低，不适于生产膏状或厚浆状的悬浮分散体。此外，经过砂磨机的料需要有足够的数量，不然清洗有色浆料易造成浪费。2） 球磨机适用于分散易流动的悬浮分散体系。对分散粗颗粒的颜料、填料和细颗粒及难分散的合成颜料有突出的效果。但由于其研磨细度难以达到15微米以下，清洗换色困难，不适于加工细度要求很高的色浆及需要经常调换花色品种的场合。该工艺的配料预混合与研磨分散在球磨机中一并进行。3） 三辊研磨机 易于加工颗粒细又难分散的合成颜料及细度要求为5-10微米的高细度产品，适于生产高粘度色浆和厚浆型产品，生产能力一般较低。该工艺一般需在配料桶中用换罐式搅拌机对研磨料进行预混合，再送至三辊机研磨分散至合格细度。4） 胶体磨胶体磨使用方便，研磨的浆料数量可多可少，研磨后容易清洗，还可以连续生产，稠度高的浆料也能通过，但研磨细度较难达到要求。常用研磨机如下图示：乳胶漆的生产工艺乳胶漆的生产过程就是将各种组分的原材料按一定的顺序投入，分散均匀的过程，一般乳胶漆的生产工艺包括4个部分：1.分散研磨阶段研磨阶段也是分散的主要阶段，一般加入水、冻融稳定剂、润湿剂、防腐剂、消泡剂、分散剂等液体物料投入分散罐中,搅拌均匀,在搅拌状态下将着色颜料和体质颜料(钛白粉和填料)依次投入，并加速分散2040分钟；分散后用砂磨机进行研磨至细度合格为止。在预混颜料浆的操作过程中，颜、填料的投料顺序对于整个乳胶漆生成工艺具有一定的影响。无论是什么样子的分散工艺，我们都希望能够十分均匀的预混浆，也就是说颜料粒子已经得到了很好的润湿，为颜料的分散提供了良好的基础。颜填料在乳胶漆中的分散可分解为相互关联的3个过程：1)润湿：以颜料润湿剂、分散剂置换原来吸附在颜料表面的空气和水，并为分散和稳定过程作好准备；2)分散：施加剪切力于颜填料，通过高速分散机和研磨机使颜填料附聚体和聚集体分离开来，同时以润湿剂、分散剂分散润湿新暴露的表面；3)稳定化：分散剂在润湿颜填料表面后吸附于其上，以双电层、物理屏蔽、氢键等作用使之分散稳定化，颜料分散稳定化是颜料颗粒间相互吸引和相互排斥的平衡。为了使颜填料得到好的分散，并在涂料中保持稳定的分散状态，有两点非常重要：一是根据颜填料的特性选择合适的润湿分散剂；二是采用有效的分散、研磨设备对颜填料进行分散（粒子分离）。分散过程的加料顺序是：先将分散、润湿等多种助剂溶解或稀释在水中，然后加入颜填料。颜填料的加入顺序是：先加入较难分散的颜料，如钛白粉、相关颜料等，然后加入相关填料。生产白色涂料时，常加入增白剂和群青，须先将它们用水溶解后再加入浆料中分散。颜填料分散加料时应进行低速搅拌，加料完毕后再提高搅拌速度。一般加料时转速为300min/r 高速分散时叶轮的线速度为1640m/min。由于颜料浆的粘度较大，高速分散时温度可能会上升较多，如果温度过高应停机冷却。为了提高分散效率，可采用适当偏心分散，以消除死角。当颜填料分散到一定细度，再延长分散时间是没有效果的，所以要注意随时检查细度，细度合格后即可停止分散。一般填料经高速分散后，细度仍可能达不到乳胶漆的生产要求，所以须再用研磨机进行研磨，最普遍使用的是砂磨机。经高速分散机分散、混合均匀的浆料再加入砂磨机研磨，一般砂磨机研磨的物料粘度不宜太高，所以增稠剂常在后面调漆时加入。也有些涂料生产厂用三辊研磨机或球磨机将钛白粉、有色颜料粉等磨成色浆后加入高速分散机中和各种填料混合分散，省去了砂磨机研磨的工序。近年来，在建筑乳胶漆生产中开始大量应用各种超细粉料，由于超细粉料或超细粉料的浆料较易分散，经高速分散机分散后已经达到细度要求，就可省去研磨工序。对于颜料的预混阶段，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釜内、搅拌。投料结束，用一部分水彻底清洗釜内壁。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。2.乳胶漆配制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。在调漆罐中投入乳液，再加入增稠剂、PH调节剂、防冻剂、成膜助剂、消泡剂等助剂，搅拌15分钟左右，至完全均匀后，检测出料；此时细度已合格，主要是对涂料的各项性能进行调节，如黏度、干性、光泽等。将研磨细度合格的白浆分批慢速加入到乳液中，待前批加入搅拌均匀后再加入后一批。白浆在乳液中的混合搅拌速度一般为100-200r/min，搅拌叶轮不宜采用圆盘锯齿状的，而应该用锚式、三叶桨状式等，目的是要求整个物料在低速搅拌混合中能全部翻动而无死角。这里需要特别解释的是，为什么要把白浆分批慢速加入到乳液中去，而不是把乳液分批慢速加入到白浆中去.这是因为：白浆中助剂的相对含量较高，特别是其中的成膜助剂，它对乳液有较大的凝聚性，很容易损害乳液的化学稳定性，把白浆分批慢速加入到乳液中去搅拌混合，就是为避免乳液粒子或粒子团与高浓度的成膜助剂接触，而尽量防止损伤乳液的化学稳定性。当然，在乳胶漆的生产配方中，如果成膜助剂用量较少，固体粉料用量很多，乳液用量也不太高，在这种情况下，无论是将白浆加入到乳液中还是把乳液加入到白浆中，都不会产生或肉眼看不出有异常现象。例如，某种高光泽乳胶漆的生产配方中，多种成膜助剂的使用总量为70-85kg(指生产1000kg 乳胶漆，下同），颜填料的使用总量为160-180kg，乳液的使用量多达600-700kg，在生产这种乳胶漆时，如果把乳液加入到研磨好的白浆中去，就极易使乳液粒子凝聚而产生象鱼仔一样的小软颗粒，这是乳液破乳的一种现象。所以，在乳胶漆生产过程中，把白浆分批慢速加入到乳液中搅拌混和的生产工艺，对防止乳液凝聚、破乳，保证产品质量而言，是相对安全可的。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。3.乳胶漆调色初涂料经消泡、配色和增稠后才成为乳胶漆成品。乳胶漆消泡乳胶漆中抑、消泡剂的加入方法，最好是先将一部分抑、消泡剂（以抑泡剂为主，一般可取总量的1/3-1/2）在分散、研磨白浆之前加入，其余的则加入到初涂料中，甚至在乳胶漆品生产就绪、包装之前还可少量加入，后者以消泡剂为主。至于抑、消泡剂的加入品种和使用总量，应根据乳胶漆的粘稠度、乳液的品种及用量等因素而定，还应参考抑、消泡剂生产厂或供应商的推荐用量并通过乳胶漆制成后静置24h的涂装效果来确定。乳胶漆的配色乳胶漆的配色，应该在色浆生产厂的指导下，通过实践、再实践的反复过程，才能达到满意的效果。乳胶漆的增稠乳胶漆的增稠(主要针对液体类有机增稠剂而言)，通常先用水稀释，在低速搅拌下以细流方式缓慢地分批将其加入到初涂料即未增稠的乳胶漆中，并充分搅拌均匀，使乳胶漆达到满意、适宜的粘稠度。应特别提醒的是：要注意防止因局部增稠剂浓度过高而使乳液结团或形成颗粒，甚至无法有效地分散开，给生产操作带来很大麻烦。4.涂料过滤及产品包装在乳胶漆的生产过程中，由于少部分颜（填）料尚未被分散，或因破乳化成颗粒，或有杂质存在于涂料中，因此此时的涂料需经过滤除去粗颗粒和杂质才能获得质量好的产品，可根据产品的要求不同，选用不同规格的筛网及不同容器包装，并做好计量，这样才能得到最终的产品。乳胶漆生产的操作过程1.根据生产量，选择分散缸和分散机等设备和工具，并确保其干净，无故障。注：选择分散机，即选择机器的功率，原则上功率越高，越易于物料的分散。2.在分散机中加入配方中规定的水，开动分散机，中速搅拌。切记，配方中的水并不需要全部加入，这会影响分散效率，而且后段留一部分水，还能冷却高速分散的物料哦。3.慢慢加入前段助剂，如纤维素、PH调节剂、消泡剂、分散剂、润湿剂等，然后中速搅拌5分钟左右。注意，必须先加纤维素。4.慢慢加入颜填料，比重轻的先加入，然后把转速调至最高，高速分散30-40分钟。记住，加完后，别忘了把缸壁刮一下。注：选择的研填料应易于分散，这是关键，此决定了产品的最终细度。检验：用细度刮板计测定，细度最少应控制在70微米以下。5.高速分散完以后，把分散机调为中低速，加入余下的水和乳液，搅拌10分钟，使其混合均匀。6.慢慢加入余下的助剂，除了增稠剂，搅拌5分钟，使其混合均匀。7.最后，用增稠剂调节产品的黏度，主要是KU黏度。注：加增稠剂一定要慢慢加入，同时在充分搅拌后，方可检测产品的黏度和细度。检：在规定的温度下，用斯托默黏度计测定产品的黏度，控制在配方规定的黏度下；用PH试纸测定产品的PH值，一般控制在8-9.5之间。乳胶漆生产注意事项1.原材料计量 按生产配方准确无误的计量原材料，切记包括水。该步骤关键在于“准确无误”四个字，要做到此项必须做到三点：每种物料标识清楚；计量器具应定时校正（所有的工具和设备都应做到这一点）；一人称量，一人复核。 2.原材料投料1）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两点：（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。2）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。3）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。4）助剂影响（1）润湿剂：润湿剂如果加多了，生产过程中会产生很多气泡，加消泡剂也不易消泡，而且使漆膜耐水性变差，如果加少了就不能有效润湿色料，分散困难。润湿剂的HLB值一样。润湿剂的种类、数量的变化还会影响乳胶漆的黏度。（2）分散剂：分散剂加入过多，会使颜料浆的稳定性变差，返粗、变稠；会使漆膜质量下降。（3）消泡剂：乳液中的乳化剂、颜料分散时加入的润湿剂和分散剂都是降低表面张力的物质，有助于泡沫的产生和稳定。（4）防腐剂：防腐剂在研磨阶段加入，但颜料浆的PH值不能大于9，不要使颜料浆的温度大于50C。（5）防霉剂：有的防霉剂要在研磨阶段加入，如ACTICIDE EPPASTE(THOR)；有的则要在调漆阶段加入，如ROHM&HAAS的SKANE M-8，可先将其与TEXANOL，在增稠剂加入前加TEXANOL混合较均匀。（6）成膜助剂：成膜助剂是用来降低乳胶漆的最低成膜温度，使乳胶漆在成膜过程中塑性流动融合成膜，加入乳液前直接加入成膜助剂与乳液融合，会破坏乳液的稳定性，成膜助剂要完全搅拌均匀后才能加入乳液。（7）增稠剂：增稠剂会影响乳胶漆的施工性能、漆膜光泽、耐水性能、生物活性。（8）PH调节剂：如氨水和有机胺类。用来促进HEC类增稠剂、聚苯乙烯盐类的溶解，可起增稠效果。（9）冻融稳定剂：增加乳胶漆的冻融稳定性，通常采用丙二醇还能起到润湿作用，防止不同时期涂刷引起的颜色差异。5）要点提示（1）配方材料应尽可能选用分散性好的颜料和超细填充料，从而在稳定提高产品质量的前提下，取消研磨作业，简化生产工艺，提高生产效率；（2）在前期分散阶段，可预先投入适量HEC，不仅有助于分散，同时防止或减少浆料沾壁现象，改善分散效果；（3）在液体增稠剂加入25倍水调稀后，在充分搅拌下缓慢加入，从防局部增稠剂浓度过高使乳液结团或形成胶束，敏戌的增稠剂可放在浆料分散后投入到浆料中充分搅拌以免出现上述问题；（4）消泡剂的加入方式一半加到浆料中去，另一半加到配漆过程中，这样能使消泡效果更好；调漆过