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砂磨机研磨漆浆的组成优化探讨

作者:admin日期:2020-05-28阅读
我们日常所见的涂料,具体到每一个品种,花色,都有一个详细的。规定了各原材料的名称、规格,以及在里所占的质量百分数等。这个我们叫做标准。但是,在涂料的制作过程中,特别是需要研磨的色漆,我们是不能直接按照标准来进行漆浆研磨的,必须将其转化为合理的工艺。整个的物料由研磨漆浆,加上调漆添加物料共同组成。对于不同的色漆品种,怎样的物料比例是佳的研磨漆浆组成,可以达到好的生产效率,是我们要讨论的主要内容。
 
1 合理的研磨漆浆的意义
前面说过,色漆生产过程中,标准不能直接用来研磨漆浆。原因有以下两个方面。先,在具体的生产过程中,不同的生产规模和不同的设备大小,都会要将实际操作批次的投料量在标准的基础上扩大一定的倍数。再者,在色漆生产过程中,要想在短的时间里达到好的分散细度,在颜料和研磨设备已定的情况下,不同的研磨漆浆组成,效果是有很大差别的。比如,在同一台研磨机上,研磨颜料含量高的漆浆,比研磨颜料含量的漆浆,效率要高得多。这是因为,先,研磨漆浆中,颜料含量要达到一定的浓度,颜料粒子间的剪切、撞击、摩擦力度,才会达到比较好的效果,从而容易解絮凝,达到细度要求; 其次,在分散合格的漆浆中,如果颜料含量高,就可以加入较大量的其它组分( 漆料,溶剂等) ,得到较多的成品。因此,在色漆生产时,通常是将全部的颜料和部分漆料、部分溶剂和要求在研磨阶段加入的助剂( 如分散剂、润湿剂、防沉剂等) 一起加入配料缸,经过预混合和研磨分散,制得研磨漆浆,而在调漆阶段再向合格的研磨漆浆中加入余下的漆料、溶剂和要求在调漆阶段加入的助剂。这就是说,在色漆生产时,需要依据标准规定,先将加料数量扩大一定的倍数,使其符合设备大小及生产实际需求; 同时,还要将扩大后的原料分成研磨漆料加料品种和数量,调色阶段加料品种和数量两部分。
 
2 砂磨机研磨漆浆的组成
研磨漆浆的设备,主要包括高速分散机、砂磨机、三辊机等。本文在此只讨论作为涂料行业的主流研磨设备—砂磨机的研磨漆浆组成,研磨介质用氧化锆球
2. 1 丹尼尔流动点确定研磨漆浆组成
在研究研磨漆浆组成方面,前人做了大量卓有成效的工作。1946 年,丹尼尔( Danniel) 提出通过测定颜料流动点的方法,确定砂磨机的研磨漆浆的适宜组成。该方法操作时比较繁琐,但其结果还是比较实用的。丹尼尔流动点的理论依据及操作———砂磨机属于混合式研磨分散设备,其研磨漆浆的组成,通常是由粘度的漆料和颜料体积分数的漆浆组成。漆料加入颜料形成的研磨漆浆应是一种塑性流动状态,而又希望其中颜料含量相对高。丹尼尔流动点正是基于这种考虑,在传统的吸油量的测定方法的基础上发展起来的。因此,其也属于经验测定方法。测定时,是向一定数量的颜料中连续滴加一定固体含量的树脂溶液,并不断用油漆调墨刀进行捏合。开始颜料处于松散粉末状态,当滴加到某一数量的树脂溶液后,颜料被漆料粘结成一个紧密的球体,且无多余的树脂溶液存在,此点即为丹尼尔流动点测定的一个阶段点——— “球点”( ball point) 。该点类似于颜料的吸油量测定的终点。到达球点后,再继续向其中滴加树脂溶液,则会有游离的液体存在,漆浆开始向液体过渡。继续连续而快速滴加树脂溶液,并不断用调墨刀搅匀的同时,不时以调墨刀挑起漆浆,并将调墨刀与水平夹角呈45°,令漆浆自由滑落。当达到某一点,沿调墨刀滴下的漆浆在滴一段时间后又缩回
来,回弹到调墨刀尖部,此即为丹尼尔流动点测定的终点,称作“弹性回缩店”,即丹尼尔流动点( flow point) . 其物理意义是,此时的漆浆组成达到了塑形流动状态,而其中颜料含量又高,以此漆浆进行研磨时分散效率高。此即为丹尼尔流动点的理论依据。
 
2. 2 “三角坐标图”确定研磨漆浆组成[5]
丹尼尔流动点的方法,虽然比较准确且实用,但操作起来还是比较繁琐。于是,后来的涂料研究者们又在其基础上,发展出了“砂磨机研磨漆浆组成的实用区域图”,简称三角坐标图,以简捷快速的方法来确定砂磨机漆浆的组成。如图1所示。
丹尼尔流动点
图1 为一正三角形,三角形左边斜边表示研磨漆浆中颜料的质量百分含量; 右边的斜边表示研磨漆浆中溶剂的质量百分含量; 底边有两个作用,一是表示研磨漆浆中固体树脂的质量百分含量,二是表示研磨漆浆中漆料的固体含量。
三角形中有11 个区域,标出了11 类颜料在图中的位置。之所以讲是11 类,主要是因为其包括的具体颜料品种不止11 种。如区域11,包括了柠檬黄、浅铬黄、中铬黄、深铬黄、钼铬橙、铬绿等多个颜色。区域8 及区域10 的填料也不止一种。因此,该图适应的范围还是比较宽的。三角形中有四种线,线1 和三角形底边平行,与左斜边相交; 线2 和三角形左斜边平行,与右斜边相交; 线3 和右斜边平行,与底边相交; 线4 由三角形顶点出发,与底边相交。下面,我们以“三角坐标图”中区域7 的铁红颜料为例,说明一下使用“三角坐标图”确定砂磨机研磨漆浆组成的方法。
( 1) 过7 号区域之中点( 之所以取中点是为了叙述方便) ,做一条直线与线1 相平行,并和三角形左斜边相交于一点,读取读数为“46”,它表示在100 份( 质量) 研磨漆浆中,氧化铁红占46 份( 质量) ;
( 2) 过7 号区域之中点,做一直线和线2 相平行,并和三角形右斜边交于一点,读取读数为“34”,它表示在100 份( 质量) 研磨漆浆中,溶剂占34 份( 质量) ;
( 3) 过7 号区域之中点,做一直线和线3 相平行,并和三角形底边交于一点,读取读数为“20”,它表示在100 份( 质量) 研磨漆浆中,固体含量的树脂占20 份( 质量) ;
( 4) 连接三角形顶点和7 号区域之中点,做一条直线,向三角形底边方向延长并和底边交于一点,读取读数为“37”,它表示以上述固体树脂( 20 份质量) 与溶剂( 34 份质量) 混合而成的漆料固体含量为37%。
由此,我们便可以容易地求出,对氧化铁红而言,砂磨机研磨的研磨漆浆的适宜组成应( 见表1) 。
砂磨机研磨的研磨漆浆
研磨漆浆中漆料的固体含量为37%。如果用于配制该研磨漆浆使用的是固体含量为50%的醇酸树脂液,则得出研磨漆浆中各组分相对加料量( 见表2) 。

研磨漆浆中漆料的固体含量仍为37%。综上所述,不难看出,运用“三角坐标图”确定砂磨机的研磨漆浆组成是十分简捷的。实验证明其结果也是较准确的。
仍以氧化铁红为例,用50%固含的醇酸树脂来进行砂磨机研磨,依据此三角坐标图确定如上述漆浆组成,测得实际研磨效率如表3 所示。

可以看出,以此图确定的砂磨机研磨漆浆,实际研磨效果还是很好的,氧化铁红醇酸漆浆,砂磨机研磨一道细度可达到20~ 25 μm,研磨两道细度即可到10 μm 以下,且漆浆流动性很好,粘度也合适。
表4 是经过三角坐标图中各区域的中点,依照以上程序求出的各种颜料砂磨机研磨漆浆的组成。

这里需要说明的是,在“三角坐标图”中,每一种颜料都给出了一个区域,这是为了广泛适用于不同漆料而设计的。对于某种具体漆料,则需在区域内确定某一点,再进行以上的图解,取出相应的数值。实验证明,各区域的中点基本适合于“中油度醇酸树脂”,而对于树脂漆料、长油度醇酸树脂漆料,这些湿润性能较强的漆料,宜选择区域中偏上方的位置。相反,对于环氧树脂、丙烯酸树脂漆料,这些湿润性稍差的漆料,宜选择区域偏下方的区域。
无论如何,依选出来的图解点( 相当于以7 号区域讲述的“中点”) ,由“三角坐标图”中读取的研磨漆浆组成的结果,都需用实验予以验证。为使计算出的研磨漆浆组成比较准确实用,建议可以多选几个点进行读数,并以实验证明其准确性。这样,就能准确地计算出砂磨机研磨漆浆的适宜组成了。
3 结论
笔者本人根据此三角坐标图,配制了常见的一系列颜料的研磨漆浆,并上砂磨机进行实际研磨。结果证明,按此方法确定的研磨漆浆组成,颜料容易分散,生产效率高,对实际生产具有积的指导意义。