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颜料分散设备:高速分散机的结构和工作原理

发布时间:2019-08-28 12:00:00

为了获得经济有效的分散方法,涂料生产过程中通常采用四个步骤。

(1)预分散用搅拌机将颜料与设备内的部分涂料混合,制成属于半成品的混合色浆,称为混合色浆。

(2)研磨分散液通过各种研磨设备使混合浆分散,得到颜料色浆。

(3)在带有搅拌器的混漆罐中,将剩余的油漆和其他添加剂和溶剂添加到颜料糊中,必要时调整颜色以满足油漆的质量要求。

(4)净化包装通过不同的过滤器除去机械杂质和粗颗粒,然后包装成成品。

过去油漆的生产主要是间歇生产,但现在有了连续生产。适合连续生产的设备,特别是粉碎分散设备,近年来发展迅速。彩色涂料的生产工艺一般分为研磨分散设备。最常用的是研磨分散技术、辊式研磨和球磨分散技术。彩色涂料的生产通常根据所生产的品种组成专业的生产线,以避免不同品种之间的干扰。

颜料分散体的制造和使用分为三个阶段:预混合、将干燥颜料混合到涂料中并消除结块;施加足够的剪切应力分离颜料聚集体;稀释到涂料中,将颜料分散体与剩余成分混合。在配方中形成涂料。

预混以混合为主,起粗分散作用。过去,涂料的粉磨分散设备主要是辊式粉碎机,配套的预混设备是各种类型的搅拌机。近年来,研磨分散设备以研磨机为主,其配套设备也改为高速分散机,是目前使用最广泛的预分散设备。

在提升和旋转后,可依次使用高速分散机和2至4个固定容器。高速分散机机身装有液压升降和旋转装置。液压升降装置由齿轮油泵组成,提供压力使机头上升。下降时依靠自重,下降速度由行程节流阀控制。旋转装置可将机头旋转360度。

高速分散机的关键部件是锯齿圆盘叶轮。叶轮的高速旋转使搅拌槽内的漆浆呈现滚动循环,产生较大的涡流。位于浆体顶部的颜料颗粒迅速地螺旋式下降到漩涡底部。在叶轮边缘2.5-5厘米处形成湍流区。在这一区域,颜料颗粒受到强烈的剪切和冲击,使其迅速分散到涂料中。在该区域以外,形成上下流动梁,使涂料浆充分回收和翻转。如图5-6所示。

高速分散机运行初期,颜料仍堆积在油漆顶部。此时,低速搅拌后,叶轮转速增大,叶轮周向转速增大。

只有达到20米/秒左右才能达到满意的分散效果,但速度不宜太快,否则会引起油漆飞溅,使叶轮暴露在空气中,增加功耗。一般叶轮的圆周速度约为25-30 m/s。分散阶段约需15分钟。当速度降低时,添加剩余的成分,使油漆变薄。在乳胶漆的生产中,乳胶不能进入分散阶段,因为大部分胶乳经过高剪切后会发生凝胶,应在低速减薄阶段添加油漆。

为了实现叶轮下部的层流流动,一方面叶轮的周向速度不应过大,另一方面,应适当增加油漆膏的粘度,减小叶轮的位置。为了获得层流,通常情况下,粘度越高,施加在集料上的剪切应力越大,分散速度越快。粘度应设置在电机的峰值功率。

为了尽可能提高效率,应尽量增加颜料的用量。只要溶剂型涂料能稳定分散而不发生絮凝,所用粘合剂中树脂含量越小越好。Daniel流动点可用于估计树脂/溶剂比,然后确定涂料/颜料比,以在电机的峰值电流强度下运行,从而在高剪切速率下具有合适的粘度。为了提高乳胶漆的粘度,常加入水溶性聚合物分散乳胶漆。

在使用高速分散机时,离心力将物料推到槽的边缘。如果磨料是具有适当尺寸和操作条件的牛顿流体,则整个材料均匀混合,并反复通过圆盘边缘附近的剪切区。但如果磨料是剪切稀化的,由于剪切力低、粘度高,槽边材料的上端会粘在壁上,使混合不完全。有些磨料含有使最终涂层剪切变薄的颜料。为解决墙体粘结问题,分离后可缓慢加入剪切稀化效果的颜料。减少粘壁问题的一个好方法是沿槽内壁上部缓慢转动刮刀,槽内高速盘快速转动。

与其它分散设备相比,高速分散机投资少,运行成本低,无需预混,同一罐可完成稀释漆,换色清洗更方便,有盖罐的溶剂损失小,主要缺点是其优点是对颜料集料施加的剪切应力较低,只能用于易分离的颜料。

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