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树脂涂料的生产设计和常用设备的选型

来源:广东寰球广业工程有限公司 作者:陈创新 时间:2013-12-18 点击:
导读:涂料用途广泛, 主要由成膜物质、颜料、填料、溶剂、助剂等组成。树脂涂料以其种类繁多, 性能优越, 应用广泛, 将成为高性能涂料的发展方向。

0   引  言
涂料, 我国传统称为-油漆 , 是日常生产和生活中有广泛用途的材料。涂料主要由成膜物质、颜料、填料、溶剂、助剂等组成。涂料的类型, 按不同的分类方法可分成众多种类。其中按照成膜物质的类别, 可分成大漆、树脂涂料、沥青涂料、纤维素涂料、水性涂料、油性涂料等几个大类。目前, 世界上还没有统一的分类命名方法。涂料生产工艺繁多, 采用不同的生产路线, 生产出来的涂料在性能方面有很大的差异。而树脂涂料以其丰富的树脂原料而具有多种功能; 性能方面更是千变万化, 有着不断研发的价值。涂料工业生产过程包括树脂( 成膜物质) 生产, 色漆( 母漆) 分散, 色漆的研磨, 调漆( 过滤、包装) 等工艺过程, 涂料生产流程图如图1 所示。

涂料生产流程图

 

1   树脂生产
由于不同树脂涂料具有不同的性能, 使得涂料生产尤其树脂生产倍受关注。涂料中所用的液体树脂,有天然树脂和合成树脂。天然树脂由于性能单一, 其应用不及合成树脂广泛。合成树脂的反应机理有聚合反应和缩聚反应两种。醇酸树脂、氨基树脂为缩聚型树脂, 丙烯酸树脂为聚合型树脂。合成树脂的种类虽多, 但是它们的生产流程具有一定的共性, 其典型的生产工艺流程描述如下: 原料经过计量, 加料到反应釜中, 进行反应。一般情况下, 不同合成树脂反应条件亦不同。先用热媒对反应釜进行加热到反应温度。让反应物进行反应, 保持该温度到设定反应时间。一般情况下, 合成反应为放热反应, 由于在反应中, 温度过高副反应增多, 需要移走反应中所产生的热量; 可以采用冷却水在夹套中对反应釜进行冷却。同时, 为了充分混合反应物, 也为防止局部过热, 需要对反应物料进行搅拌。搅拌桨直径为反应釜直径35% ~ 60% 的透平叶, 线速度为185~ 250m/ min, 可得到良好的混合。反应中所产生的水和轻组分通过冷凝器和分水器进行处理。水蒸气由反应釜上部气相排出, 通过冷凝器进行冷凝; 在分水器中, 上层的溶剂溢流到反应釜( 或收集槽) , 下层水通过排放阀进行定期排放收集。反应釜中的料液, 经冷却后一般浓度较高, 通过加入适量的溶剂和助剂进行稀释以达到生产所要求的粘度和浓度。产品经过过滤后, 送往储罐进行储存或专用桶包装存放。 

在合成树脂生产的设计中, 需要注意的几个问题:
1) 反应釜的选择
树脂合成中, 有碳钢反应釜, 不锈钢复合板反应釜, 不锈钢反应釜( 含特殊钢材反应釜) 、搪玻璃反应釜。较常用的为搪玻璃反应釜和不锈钢反应釜。其中搪玻璃反应釜主要用于反应压力与温度均较低, 对反应物有腐蚀的反应。与不锈钢相比, 其造价较低,缺点是对升温( 或降温) 较快时有脆裂的危险, 抗冲击能力较差。不锈钢反应釜以其耐高温、高压、传热性能优越且耐冲击、抗腐蚀等优点而得到广泛使用, 其缺点是造价昂贵, 对含卤族元素, 如Cl- 的物料易产生晶间腐蚀而脆变。对反应釜的选择, 主要从反应物料、反应条件选用相应反应釜类型和材质。另外, 反应釜一般要求配置釜体和机械搅拌装置。

2) 加热方式的选择
对于小体积( < 3m3) 的反应釜, 采用电加热的形式, 从运行费和效率方面考虑, 有较大的优势。大体积和连续生产的反应釜, 则采用蒸汽或热媒加热较佳。另外, 还有直接火加热的加热方式。

3) 冷凝器的选择
不同树脂类型的反应, 所产生的热量( 需移去部分) 不同。因此, 需根据反应的平衡来估算移去热量。冷凝器的传热面积依据冷凝物料的量, 冷凝时间及冷却水的温度等数据进行计算。一般情况下, 生产醇酸树脂1m3 的反应釜的配备约5m3 换热面积的冷凝器。 

2   色漆分散
涂料生产中, 根据涂料的生产要求, 对成膜物质( 树脂) 和颜料、填料等进行混合, 使颜料湿润, 并使涂料达到一定的细度, 制成色漆( 母漆) 。制漆设备有各种分散机和分散缸。通常, 涂料的细度对涂料的分散程度有直接的影响, 细度越细, 颜料在涂料中越均匀, 涂料的附着能力和凝结能力越高。因此, 高级涂料一般要求对母漆进行研磨。 

3   研 磨
研磨的主要设备有磨砂机和辊磨机( 三辊机)。对于母漆浆料来说, 一般粘度较小的, 采用砂磨机进行砂磨; 粘度较大的用辊磨机。对于研磨后的母漆, 进行调配和分散, 达到使用粘度的性能要求。( 添加溶剂进行稀释, 添加助剂改善某种性能, 达到调漆的目的。) 

4   调 漆
研磨后的母漆通过高速分散机进行分散调匀, 利用溶剂进行稀释调漆, 高速分散, 再加入具有特点功能的助剂, 生产出涂料。 

5   过滤和包装
调漆后, 对油漆进行取样分析, 通过检测和比色卡对色, 达到产品要求即为成品。成品经过一定滤目的过滤器, 滤去杂质, 进行灌装。成品包装入库, 完成整个制漆过程。 

6   结 语
涂料是使用最多的精细化工品之一, 其成膜物质决定了涂料的性能。树脂涂料种类繁多, 也有一些通用的品种, 具有较好的综合性能, 能满足多方面的使用要求, 被应用于不同领域。同时, 和大宗化工生产比较, 树脂涂料生产具有投资少, 见效快和利润高的特点, 其技术密度高, 新品种的技术垄断性强, 也为今后涂料的发展提供空间。由于涂料生产具有一定的通用性, 使得其同一套设备可以生产多个品种涂料,这样, 生产的树脂品种灵活多变, 可以满足不同的生产要求。

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