涂料生产机械设备现状分析
一、粉末涂料的生产设备
粉末涂料的制造过程，更接近于塑料加工工艺而不同于一般的涂料制作工艺，粉末涂料的制造技术是基于塑料和微粉化工业广泛使用的设备，因此、粉末涂料工厂的设计完全不同于一般的液体涂料。
粉末涂料的生产包括以合理的顺序连接的不同工段工作（包括预混合步骤的准备时间、主设备的准备时间和质量控制时间）。通常规模较小的粉末涂料工厂生产过程可以是不连续的，对于具有较高生产能力的工厂来说，通常是将各个单独的工序集合成连续的生产工艺。
图 1.1 描述了现代化工厂连续生产粉末涂料的设计示意图。分别称出各物料，然后投到预混器中进行予混合，混和均匀的物料再以均匀的速度进行挤出，在进入到粉碎机前，必须将挤出的物料冷却和破碎成粒状，最后的生产步骤包括粒子分级，并把超大的颗粒返回到粉碎机中循环使用。生产粉末的设备布置可以因生产线的产能和产品的类型不同而不同。
1.1 预混合
在热熔混合前、将粉末涂料的各种组分进行预混合是决不可忽视的重要过程，这个步骤对粉末涂料的性能起着决定性的作用。特别是那些用量很少的助剂和着色颜料，如果预混和不充分，是不能够在第二阶段的热熔挤出过程中得到补偿的。热熔挤出是一个连续的过程，在整个挤出过程中保证均一的喂料速度是保证产品质量的先决条件。如果第一步骤中的预混和不充分将导致涂膜组成不均一，从而造成涂层表面的流平不好、机械性能差、涂层表面颜色不均一、光泽度低、表面有缺陷等。
图 1.1 ：粉末涂料连续生产装置
一般来说粉末涂料的原料都是固体状的，只有当所需要混合的各种成分都具有同样的大小才能在预混合阶段获最好的效果，但这显然是不可能的，因为树脂和颜料两者的粒度差了几个数量级，少量的助剂，如流平剂或催化剂的加入，我们可以通过使用制作母料技术加以克服。
为了防止基料被过分粉碎，采取适当的混合时间是非常重要的。预混合后基料的理想粒度应该在 2 -4 毫米，如果颗粒太小，在挤出工序的喂料期间将倾向于流化，如果颗粒太大则需要增加功率才能使预混合料在混合机中流动。
混合机的选择依据是混合强度、换色频率、以及操作工艺是连续生产还是间歇生产，因为更换品种的清洁时间对整个生产操作至关重要，因此粉末涂料工厂生产的配方的品种也会影响混合机的选择。对于要经常换色的生产线，应首选高速预混合机或容器预混合机，因为他们很容易清洗且混和时间较短，只需 2 ～ 3 分钟，对于不经常换色的生产线，螺条混合机是很有优势的，它只要很低的投资，且每批产量大。
除操作工艺以外，为了制造一致性能的涂膜或对混合设备本身的损耗考虑，我们必然特别关注混合机的结构，混合机需要适当的构造设计。特别重要的提出是，在混合机工作期间，它可能会被突然的原因停止或者有意地停下来，检查运转过程。对于这种情况下驱动装置必须能承受满负荷反复起动这个最基本的要求。比较好的装配是直流电动机，它能比一般的正常起动提供2-3倍的附加扭矩。当这种驱动装置还不能满足要求时，可以使用带有不同直流驱动装置（如滑动环、液力联轴器和离心式离合器或者使用 V 形带传送的间接装置）。
目前常用的粉末涂料高速混合机是干法制粉工艺非常有效的混合设备，这个类型的典型款式是广泛使用的“ Mixaco ”容器混合机。这种类型的混合机用于快速混合，即粉末、球状颗粒、和含有填料的黏性液体、颜料或其他助剂，可在 10 秒到几分钟内完成混合。它的设计允许混合机头部容易为多个容器同时使用，每次一个。当需要频繁换色时，混合设备头部很容易且快速地被清理干净。混合转子以 5m /s 的圆周速度运转，也可生产双速型的混合机，转子的圆周速度分别为以 5m /s 和 10 m /s 。
预混合步骤的操作顺序是将一批物料加到容器中后，将容器推到混合头的下面，然后容器在气动作用下升高，并且根据容器型号由手动或气动作用促进夹具自动锁紧混合头。经由一个齿轮传动装置将头部反向装进容器中的混合位置，在这个位置中，头部视为混合室。混合转子设计在反向的操作位置，靠离心作用将材料抛到混合室中和容器壁上。当物料上升并接触到容器的倒转锥形区域时，会退到混合回转轴上。这个流动模式在几秒钟之内发生并且在混合周期内连续运转，因此能使物料混合均匀。计时混合周期完成之后，将混合机倾斜，卸下容器。混合机便可为另外的一个容器使用。
与缓慢运动的搅拌机相比，高速混合机有几个优点，使他们成为粉末涂料制造中非常诱人的混合设备。这种机器的一个显著特征是用非常短的混合时间便可达到极高的混合效果，甚至是少量的着色颜料亦可很容易地被预混合，并能被均匀地分散。因为快速混合作用有利于充分展色，为获得淡雅优美的色彩，可以降低所使用的颜料用量，从而能达到节约的目的。少量的液体也能被均匀分散，对于液体助剂来说就不需要再花昂贵的经费去制作母料。总之，可快速清洗、加上几个混合容器可公用一个混合头的优点，以及短的混合时间至少在预混和阶段消除了频繁换色所产生的问题。
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2 熔融挤出
粉末涂料的混合包括几个步骤，而这些步骤都分别在独立的设备中完成。在这个步骤生产中，基料和固化剂（不一定有）被熔融并进行分子级的混合，颜料团被破碎成原始粒子并和添加剂一起被均匀地分散在熔融的基料 / 固化剂混合物中，同时颜料粒子的表面被熔融的基料所润湿。
原则上有三种机器可用于热熔挤出。尽管也能使用象 Z 型叶片捏合机和能加热的双辊研磨机这样的简单机器，但最主要的设备还是挤出机。
熔融基料所需要的能量，一部分来自于挤出机内壁和要挤出的物料之间的热传递，另一部分热量是由于机械的高剪切梯度所产生的。
将颜料团破碎分散混合是一个需要很高能量的过程，而将颜料的原始粒子均匀地分散到全部熔融的基料中进行混合所需的能量相对较少。
有人曾经研究过挤出过程中颜料团的解聚集机理，指出分散过程的效果取决于分散过程的所谓的有效挤出体积的能量密度。对于一个指定体积流量的挤出机，所消耗的全部能量与剪切速率和停留时间成正比[9]。
常用于生产制作粉末涂料的机械设备：单螺杆挤出机，双螺杆挤出机,行星螺杆挤出机。三种挤出机都可以在无压力情况下进行操作，在其螺筒的壁上有一些可供加料的开口。可通过螺杆设计的变化表征体系的特性，在双螺杆挤出机中应用传输、空挡、和反向传输的捏合块，在共捏合机中采用了传送、半传送或者多种捏合结构（改变捏合块的数量、捏合块之间的间隙和壁上的销钉）,或者在行星式螺杆挤出机中采用连续旋转过程来影响混合和捏合操作。
可以简单的描述了挤出机生产粉末涂料的过程。预混合容器被放置在计量台上，作为计量单元的一个喂料装置。计量单元可以保证用容积式流量表计量的预混合物均匀地，连续地通过螺旋加料器口传送到挤出机中。为了要保护下游的设备元件，预混物料在计量之后先经过一个金属探测器。对于所有型号的挤出机，套筒区域和螺杆都是由水控制温度的。因此，可以先将挤出机的温度预热到被加工树脂熔点以上 10 到 20 ℃来加速设备的启动。一旦熔融的材料从螺筒中流出，将热控制器切换到冷却模式以带走多余的热量。结果，物料在分散混炼时产生的机械热量就被移走了。这反过来又会加速分散混炼过程，并保证累积热适度，这是该类型机器的典型特征。通常不希望出现影响产品质量的放热峰，尤其是在处理快速固化粉末涂料时，依靠这种操作原理可以排除放热峰。电子控制的加热 / 冷却单元可以将温度精确地控制在预设的温度内
根据被挤出产品的类型，可以使用两种方法来加热螺杆和螺筒。一个系统由水组成的，水在螺杆的内侧循环，其温度由独立的仪器控制。另一个是由电加热和冷却水组成的联合系统，可直接控制套筒内的温度。在最近生产的挤出机内，用外形与捏合销钉相同的热电偶替换一个或多个捏合销钉，可以更精确地控制内部加工温度。
在挤出的时候，需要能量用于打碎细级分颜料和填料所形成的聚集团。然而靠高的冲击压力形成的能量可能导致局部过热，和使粉末涂料固化形成凝胶粒子。为了要避免这些影响，用“弱化”力取代高冲击能，提供适度的能量，即使是快速挤出或者低温固化粉末涂料都能够安
