当某涂料产品生产工艺的改进

某涂料产品生产工艺的改进

某涂料产品生产工艺的改进

2018年12月15日

0 引言涂料由成膜物、颜/填料、溶剂和助剂等组成。在涂料的生产过程中，通过有效的加工，使固体粉末状的颜/填料均匀分布在漆料中形成稳定的分散体系。涂料配方中各种组分的特性和用量决定了涂料的性能和用途中国涂料。涂料生产采用的工艺及设备，尤其是色漆中颜料的分散状态、最佳颜料性能的利用，对涂料产品的质量也起着重要的作用[1]。因此，与精心设计涂料配方一样，选择正确的生产工艺，可提高生产效率，提升产品的合格率。生产工艺包括分散方式、选用设备、过程控制等方面。在生产过程控制中，投料顺序是非常值得研究的一个过程，适当改变涂料配方中各种组分的投加顺序，可以获得不同的效果，其直观体现在涂料成品的黏度、流挂性方面。

1 实验部分1.1 实验背景

选用厦门双瑞船舶涂料有限公司研制的重防腐蚀涂料(主要应用于管道防腐，漆料升温后可进行喷涂工作，检测指标为黏度40 ℃时5 000～8 000 cP，流挂性≥675 μm)为基础配方，进行产品的也可同时购进多套装备范围生产生产。生产工艺改进前，按照研发部门提供的作业指导书进行了试生产，流程如图1。

生产流程

所得成品黏度(文中均测定漆料40 ℃时的黏度值)均在3 有的地方对企业按比例削减产能500 cP 以下，流挂性约为475 μm 左右，达不到配方设计要求。对于不合格产品，往往采用静置过夜、添加填料等方式增加黏度和提升流挂性。但产品性能仍难达标，生产效率极低。

1.2 原材料与设备

绢云母粉、玻璃微珠、重晶石粉、T-31 酚醛胺环氧树脂固化剂、树脂、助剂。所有原材料均为工业用原材料。生产釜(0.5 t，Φ89.2 cm，H 85.6 cm)，防爆高速分散机(0～1 500 r/min，22 kW，江阴市双叶机械有限公司)，旋转黏度计(RVDV-Ⅱ+Pro，BROOKFIELD)，QAG 流挂性测定仪(天津永利达材料试验机有限公司)。

1.3 实验方案

在不改变配方的前提下，通过改变原材料的投加顺序，对重防腐蚀涂料的生产工艺进行改进。通过测定成品的黏度、流挂性，判断是否符合该产品的出厂检测指标要求，确定该产品最佳生产工艺，使产品性能达到施工要求，保证产品质量的长期稳定。实验共进行3 次，每一次投料过程和分散工艺如下。

方案一：按原有的工艺往釜中投入树脂液、助剂，低速搅拌混合，依次加入绢云母粉、玻璃微珠、重晶石粉，高速分散，测定半成品黏度(作为参考)，最后加入T-31酚醛胺环氧树脂固化剂，高速分散，获得漆料；

方案二：往釜中投入树脂液、助剂、T-31 酚醛胺环氧树脂固化剂，进口铁矿石现货市场弱势下行；国产矿市场弱稳运行；钢坯市场趋强；焦炭市场继续稳中向好运行；海运市场延续涨势低速搅拌混合，依次加入绢云母粉、玻璃微珠、重晶石粉，高速分散，获得漆料；

方案三：往釜中投入树脂液、助剂、T-31 酚醛胺环氧树脂固化剂，低速搅拌混合，依次加入重晶石粉、玻璃微珠、绢云母粉，高速分散，获得漆料。

2 实验结果与讨论2.1 实验结果

根据三次实验所获涂料成品的黏度和流挂性，可以看出方案三的生产效果最佳。按照方案三的投料顺序和分散方式，又进行了两釜重防腐蚀涂料的生产，产品均获得较好的性能，黏度值和流挂性具有较好的重现性(见表1)。

不同方案生产出的产品黏度、流挂性检测结果

对于第一釜产品，在加入T-31 前，半成品黏度为9 180 cP，加入T-31 分散均匀后成品黏度降至3 320 cP，静置过夜后测得黏度为3 400 cP，黏度变化不大。按漆料总质量的2%加入填料，黏度升至4 600 cP，再加入漆料总质量的2%填料后，黏度升至5 620 cP，检测流挂性≥675 μm。

实验结束后，按照方案三修订了重防腐蚀涂料生产作业指导书，对该产品的生产工作进行规范。表2 是工艺改进后2 批次(一批次包含6 釜)重防腐蚀涂料成品黏度测定值。

两批次12 釜重防腐蚀涂料成品黏度值

从表2 可以看出，成品黏度均符合产品指标要求，波动较小，生产稳定。

2.2 粉料吸油量大小在生产过程中的应用

吸油量指将液态油脂(也包含树脂或溶剂)缓慢滴入一定量的粉料中，干燥粉料表面吸收油脂，颗粒本身得到润湿，当粉料完全被油脂润湿所需要的最低数值，也就是粉料被液体润湿的难易程度[2]。绢云母粉、玻璃微珠和重晶石粉的吸油量实测值为34.2 mL/100 g、23.12 mL/100 g、15.03 mL/100 g。

方案一按照工艺改进前的投料顺序进行产品生产。方案二先加入液态原料T-31 酚醛胺环氧树脂固化剂、树脂液、助剂，然后加入吸油量大的绢云母粉和玻璃微珠，再加入吸油量小的重晶石粉。方案三在加入液态原料后，先加入吸油量较小的重晶石粉和玻璃微珠，再加入吸油量大的绢云母粉。实验结果表明，后加T-31 酚醛胺环氧树脂固化剂是导致成品性能不达标的主要原因，可能是粉料的吸油量未达到饱和。同时，根据粉料的吸油量的大小改变粉料的投加顺序，获得不同的效果。

2.3 工艺改进前后生产效率的对比

重防腐蚀涂料生产工艺改进前，生产效率极低，成品性能不稳定，用于处理不合格品花费的时间较多，设备占用时间长，原材料损耗较大。扣除设备占用、额外的原填料损耗，生产效率大约为840 kg/人·d。生产工艺改进后，生产效率2 240 kg/人·d，生产效率提高了1.7 倍以上，并且设备占用时间短，额外损耗小，产品性能稳定。

3 结语(1) 通过改进重防腐蚀涂料的生产工艺，成品黏度达到5 000 cP 以上，流挂性大于675 μm，符合产品出厂检测指标；

(2) 改进后生产效率比原先提高了1.7 倍以上，并且设备占用时间短，额外损耗小，产品性能稳定；

(3) 涂料生产工艺对产品性能起着非常重要的作用，现场工艺人员应进行深入研究。