High-shear dispersion process and emulsion stability control in the production of high-performance heavy-duty anti-corrosion coatings

Pengenalan: Proses penyebaran – proses teras bagi cat anti-kakisan berat

Pembuburan ricihan tinggi merupakan proses kritikal pertama yang menentukan prestasi akhir dalam pengeluaran cat anti-kakisan berat. Pembubaran yang tidak mencukupi menyebabkan pembekuan dan pemendapan pigmen, manakala pembubaran berlebihan merosakkan rantai molekul resin. Objektif teras: pigmen terpenuh nyahagregat, pembentukan lapisan antara muka resin-pigmen yang stabil, tiada pemendapan keras semasa tempoh penyimpanan.

I. Hidrodinamik dan Parameter Proses Pemperlahanan Sisiran Tinggi

Kelajuan linear cakera serakan secara langsung menentukan daya ricih. Sistem epoksi disyorkan 18-25 m/s. Di bawah 18 m/s tidak dapat memecahkan aglomerat pigmen, melebihi 25 m/s menyebabkan kenaikan suhu ricih (3-5°C/min), mempercepat pra-tindak balas. Formula kelajuan linear: V=π×D×N/60. Penserakan pigmen mengikuti tiga peringkat pendakapan→pemecahan→penstabilan. Untuk sistem epoksi kaya zink disyorkan pempembaur kopolimer blok polimer tinggi dengan kumpulan pengikat berasid (2%-5%).

II. Pemilihan Agen Anti-pendakian dan Strategi Kestabilan

Cat dasar epoksi zink kaya (ketumpatan serbuk zink 7.14 g/cm³) disyorkan menggunakan komposit bentonit organik + lilin poliamida (masing-masing 1.0%) untuk mencapai tiada mendakan keras pada 50°C/30 hari.

III. Pelarasan Proses dan Penyelenggaraan Peralatan Musim Sejuk dan Panas

Musim sejuk (35°C): Kurangkan kelajuan talian kepada 18-22 m/s, suhu air penyejuk jaket dikawal pada ≤55°C. Sistem berasaskan air: Tegangan permukaan air tinggi (72.8 berbanding 25-30 mN/m) memerlukan agen pengbasahan berkesan, haba pendam penyejatan besar (2260 berbanding 350-500 kJ/kg), kenaikan suhu kecil membolehkan kelajuan putaran ditingkatkan kepada 28 m/s. Penyelenggaraan peralatan: Kehausan gigi (>2000j) mengurangkan kecekapan 30%-50%, eksentrisiti (>0.5mm) menghasilkan zon mati. Disyorkan memeriksa setiap 500j dan mengganti cakera serakan setiap 1000j.

Pendalaman teknikal: Keekonomian kejuruteraan dan sains parameter bagi proses serakan

Proses serakan bukan sekadar isu teknikal—ia merupakan **pemacu teras kepada kos pembuatan**. Mengambil contoh kilang cat anti-kakisan berat dengan pengeluaran tahunan 3,000 tan: penggunaan tenaga bagi proses serakan menyumbang 35%-45% daripada jumlah penggunaan tenaga. Strategi pengoptimuman—(1) Menggunakan kawalan kelajuan berubah frekuensi menggantikan kelajuan tetap—melaraskan kelajuan cakera serakan secara automatik berdasarkan kelikatan cat—boleh menjimatkan tenaga 20%-30%; (2) Air penyejuk jaket tangki serakan dipanaskan awal bahan kelompok seterusnya melalui pertukar haba—kadar pemulihan haba >60%—menjimatkan gas asli >RM100,000 setahun; (3) Menjadualkan produk sewarna untuk dihasilkan secara berterusan dalam tangki serakan yang sama—mengurangkan kekerapan pencucian—mengurangkan pembaziran pelarut pencucian >20 tan setahun. “Titik ekonomi optimum” proses serakan bukanlah optimum teknikal—tetapi **kos gabungan terendah bagi teknikal + tenaga + pencucian + buruh**.

Pemprosesan berlebihan yang menyerakkan kualiti adalah pembaziran biasa—selepas masa penyebaran melebihi titik penyebaran optimum—setiap tambahan 1 minit penyebaran—penggunaan tenaga meningkat tetapi kehalusan tidak bertambah—dan suhu cat terus meningkat—yang mungkin menyebabkan pra-tindak balas resin dan degradasi bahan tambah. Kilang harus mengambil sampel dan menguji kehalusan setiap 5 minit semasa proses penyebaran, melukis “lengkung kehalusan-masa”, dan menghentikan penyebaran dengan segera apabila lengkung memasuki zon plateau—bukan dilaksanakan mengikut masa tetap.

Kes Industri: Pengajaran Kitar Semula Bernilai Jutaan Akibat Pembauran Tidak Baik

Satu projek pengecatan struktur keluli – selepas penggunaan cat dasar zink kaya epoksi muncul liang jarum padat (>50 biji/m²) Siasatan di tapak mendapati parameter semburan adalah normal – persampelan dan ujian mendapati kehalusan cat >50μm (piawai <30μm) – penjejakan punca – masa serakan bagi kumpulan tersebut dipendekkan kepada 20min (piawai 25min/akibat mengejar jadual) + kelajuan linear cakera serakan hanya 18m/s (piawai 22m/s/cakera serakan haus tidak ditukar) – gabungan dua faktor menyebabkan serakan pigmen tidak mencukupi. Akhirnya projek tersebut perlu keseluruhan semburan pasir semula + pengecatan semula kos pembaikan semula adalah 3 kali ganda kos pengecatan asal – melebihi 2 juta yuan.

Soalan Lazim

Q1: Mengapa berlaku pembentukan buih yang banyak semasa proses serakan?Kedudukan cakera serakan terlalu tinggi menyebabkan udara terjerut, kelajuan linear >25m/s menyebabkan kesan pencairan, agen permukaan mengurangkan tegangan. Penyelesaian: laraskan kedalaman rendaman ke 1/3 di bawah permukaan cecair, kurangkan kelajuan putaran, tambah 0.1%-0.3% agen anti-buih.

Q2: Bagaimanakah untuk menentukan sama ada pigmen telah terdispersi sepenuhnya? Pengukur kehalusan papan calar adalah yang paling langsung. Pengukur kehalusan Hegman (0-8 tahap) atau kilauan filem basah calar—apabila kilauan tidak lagi meningkat dengan penyebaran, itulah penamatnya.

Q3: Apakah punca “pemekaran semula” cat dasar zink kaya epoksi?(1) Dos agen penyebar tidak mencukupi atau kumpulan pengikat tidak sepadan dengan baik; (2) Suhu penyimpanan >40°C mempercepatkan gerakan Brownian; (3) Kelembapan mikro mencetuskan pengoksidaan permukaan serbuk zink.

Q4: Bagaimanakah pelarasan proses penyebaran untuk musim sejuk dan musim panas?Musim sejuk: Pra-panaskan resin pada 25-30°C, tingkatkan kelajuan talian kepada 22-25m/s, lanjutkan 5-10min. Musim panas: Kurangkan kelajuan talian kepada 18-22m/s, kawal suhu air penyejuk jaket pada ≤55°C.

Q5: Apakah perbezaan antara serakan anti-kakisan berat berasaskan air dan berasaskan pelarut?Ketegangan air tinggi memerlukan agen pengbasahan yang cekap; haba pendam penyejatan besar dan kenaikan suhu kecil membolehkan kelajuan putaran ditingkatkan; sistem pencegahan mendak berbeza (disyorkan silika udara atau pemekat PU menggantikan bentonit organik).

Q6: Mengapa perlu membuang buih pada kelajuan rendah? Turunkan kepada 200-500rpm selama 5-10min, buih akan keluar pada ricihan rendah, pada masa yang sama masukkan pelarut seterusnya untuk mencairkan.

Q7: Adakah serbuk zink bertindak balas dengan resin epoksi semasa penyebaran?Suhu normal (80°C dan apabila terdapat air atau bahan berasid, ia mungkin teroksida atau membebaskan hidrogen. Kawal suhu dengan ketat ≤55°C.

Q8: Mesin pencampur paksi tunggal vs paksi berkembar, mana yang patut dipilih? Paksi tunggal sesuai untuk kelikatan rendah (85% VS), disyorkan menggunakan tiga paksi planet.

Q9: Bagaimana untuk menjangka kestabilan penyimpanan melalui ujian pemendapan?Ambil 100mL dalam silinder berukur, 50°C/7 hari. Penentuan: larutan jernih atas <5%, mendakan di bahagian bawah boleh dikacau, perbezaan kehalusan atas-bawah <5μm. Ketiga-tiga item mesti lulus sebelum dibenarkan keluar.

Q10: Kesan haus cakera serakan? Hujung gigi haus (>2000j) kecekapan menurun 30%-50%; eksentrik (>0.5mm) menghasilkan zon mati. Disyorkan memeriksa setiap 500j, mengganti setiap 1000j, dan menentukur kepusatan setiap bulan.

Soalan Lazim: Tambahan Soal Jawab Teknikal Mendalam

Q11: Bagaimanakah perbezaan standard teknologi ini di dalam dan luar negara mempengaruhi eksport produk?Standard domestik (GB) dan standard ISO/ASTM mempunyai perbezaan dalam kaedah ujian dan nilai penentuan kelayakan. Sebagai contoh, ujian kabus garam—GB/T 1771 (setara dengan ISO 7253) keadaan ujian adalah secara asasnya sama dengan ASTM B117—tetapi sistem penarafan (ISO 4628 berbanding ASTM D610/D714) mempunyai perbezaan—produk eksport mesti menanda kedua-dua standard antarabangsa yang sepadan secara serentak apabila menyediakan laporan ujian, jika tidak pelanggan luar negara tidak dapat membuat penilaian perbandingan. Adalah disyorkan agar TDS (Helaian Data Teknikal) produk eksport menyenaraikan secara serentak petunjuk dwi-standard GB dan ISO/ASTM—untuk meningkatkan kepercayaan pelanggan antarabangsa.

Q12: Bagaimanakah untuk mengesahkan kesan perkhidmatan jangka panjang teknologi ini dalam projek sebenar?Ujian pecutan makmal (kabus garam/QUV/kakisan kitaran) memberikan data perbandingan relatif——tetapi tidak dapat sepenuhnya menggantikan ujian pendedahan luaran sebenar. Disyorkan——(1)memasang rak pendedahan luaran di lokasi kilang dan lokasi pelanggan tipikal (seperti pantai C5-M/kawasan perindustrian C4)——memeriksa penampilan salutan/kelekatan/perubahan ketebalan filem setiap tahun——membina pangkalan data perkhidmatan luaran milik syarikat sendiri;(2)bekerjasama dengan universiti/institut penyelidikan——menggabungkan data syarikat dengan penyelidikan akademik——meningkatkan kebolehpercayaan data.

Q13：Perkara yang perlu diberi perhatian oleh perusahaan kecil dan sederhana semasa membeli bahan mentah/peralatan berkaitan?(1)Kestabilan kelompok pembekal lebih penting daripada harga seunit—disyorkan untuk meminta pembekal menyediakan data COA >10 kelompok—menilai turun naik kelompok (CpK);(2)Pembelian peralatan—teliti rakan industri yang telah menggunakan peralatan tersebut >2 tahun untuk memahami kebolehpercayaan jangka panjang dan kualiti perkhidmatan selepas jualan—bukan sekadar merujuk data demonstrasi daripada pembekal peralatan;(3)Bahan mentah kritikal (resin/agen pengeras)—kekalkan sekurang-kurangnya 2 pembekal yang layak untuk mengelakkan risiko bekalan tunggal.

Q14: Status dan trend transformasi digital dalam bidang ini? Transformasi digital industri cat berkembang daripada “aplikasi titik” (automasi peralatan/proses tunggal) ke arah ”integrasi sistem” (rantaian penuh ERP+MES+PMS). Pada masa ini, ”pelaburan ROI tertinggi” bagi digitalisasi kilang cat kecil dan sederhana ialah sistem pencampuran automatik + pendigitalan data kawalan kualiti — tempoh pulangan pelaburan 1-3 tahun — merupakan arah yang disyorkan dahulu. Trend masa depan — AI + penderia mencapai pengoptimuman parameter proses masa nyata — seterusnya mengurangkan turun naik kualiti antara kelompok.

Q15：Bagaimanakah jurutera cat baharu boleh menguasai teknologi ini dengan cepat?(1)Teori dan amalan berjalan serentakJangan hanya membaca literatur tanpa menyentuh pengeluaran sebenar—jangan juga hanya bergantung pada pengalaman tanpa mempelajari teori;(2)Wujudkan“arkib kes kegagalan”Setiap aduan pelanggan/keabnormalan pengeluaran/kegagalan salutan—rekodkan punca akar dan proses penyelesaian—ini adalah bahan pembelajaran yang paling berkesan;(3)Belajar daripada pembekalKakitangan teknikal pembekal resin/bahan bantu/pewarna adalah pembawa ”pengetahuan terselubung” dalam bidang tersebut—berbincang lebih dengan mereka mengenai penyelesaian masalah tertentu.

Cadangan Aplikasi Kejuruteraan dan Pelaksanaan

Persediaan sebelum kerja dan penilaian risiko

Sebelum pembinaan rasmi dimulakan, tiga kerja persediaan mesti diselesaikan: (1) Pengesahan keadaan bahan asas—mengesan kadar kelembapan bahan asas (konkrit <4%/keluli tiada filem air kelihatan), gred rawatan permukaan (sembur pasir Sa2.5/karya tangan St3) dan pencemaran garam (klorida titik embun +3°C)—ketiga-tiga memenuhi syarat barulah boleh dibina—mana-mana satu melebihi had akan menghasilkan kecacatan tidak boleh balik semasa proses pengerasan salutan; (3) Pengesahan kelompok cat—menyemak nombor kelompok cat, tarikh pengeluaran dan laporan ujian COA—mengesahkan cat dalam tempoh jaminan kualiti dan petunjuk utama (kelikatan/kehalusan/masa pengerasan) memenuhi keperluan.

Titik kawalan utama semasa proses pembinaan

Semasa proses pembinaan, perlu memantau dan merekod secara berterusan parameter berikut: (1) Ketebalan filem basah (WFT/pengukur ketebalan filem basah/sekurang-kurangnya 5 titik setiap 10m²) untuk setiap lapisan cat — hubungan penukaran antara WFT dan ketebalan filem kering sasaran (DFT) ialah DFT = WFT × pecahan pepejal isipadu (%) — jika didapati WFT menyimpang, segera laraskan parameter semburan; (2) Masa pengeringan/pempolan setiap lapisan cat — sistem epoksi memerlukan kering permukaan (2-4j/23°C) → kering keras (6-12j) → pempolan lengkap (7 hari) — pencelupan lapisan seterusnya mesti dilakukan dalam tetingkap cat semula optimum lapisan sebelumnya (biasanya 4-24j selepas kering permukaan) — cat semula terlalu awal → penembusan pelarut antara lapisan dan pengelupasan asas/terlalu lewat → penurunan lekatan antara lapisan; (3) Rekod berterusan keadaan persekitaran pembinaan — rekod suhu/kelembapan/titik embun setiap 2j — disimpan sebagai sebahagian daripada dokumen siap bina.

Penerimaan kualiti dan dokumen siap bina

Penerimaan muktamad sistem salutan hendaklah berdasarkan standard penerimaan yang dipersetujui dalam kontrak (seperti ISO 12944/SSPC-PA 2/GB 50205)——projek penerimaan utama termasuk: (1) ketebalan filem kering (DFT/setiap 10m²≥5 titik/sebarang titik tunggal≥80% nilai nominal/purata dalam 100-120% nilai nominal); (2) pengesanan lubang jarum (kaedah span basah500μm/sifar lubang jarum); (3) kelekatan (kaedah tarikan ISO 4624/≥nilai reka bentuk/mod kegagalan diutamakan sebagai kegagalan kohesif); (4) pemeriksaan penampilan (tiada titisan/tanpa kulit oren/tanpa zarah/kilauan seragam). Semua data pengesanan penerimaan hendaklah disusun sebagai dokumen siap bina yang mengandungi laporan pengesanan+rekod pembinaan+nombor kelompok cat+rekod persekitaran——sebagai garis asas data untuk tempoh jaminan kualiti 25 tahun sistem salutan——tempoh arkib≥5 tahun.

Bacaan berkaitan

• Bagaimana memilih cat pencegah karat industri? Kuasai tiga faktor utama pencegahan karat logam untuk memanjangkan jangka hayat peralatan
• Analisis Kegagalan Sistem Salutan Anti-Kakisan Industri Berat: 17 Mod Kegagalan Tipikal daripada Pengelupasan Salutan hingga Penembusan Bahan Asas dan Penyelesaian Radikal
• Aplikasi sebenar sistem penapisan tepat berbilang peringkat automatik dalam kawalan ketulenan cat industri
• Kesan sistem kawalan suhu mikro tepat tinggi reaktor terhadap hasil sintesis agen pengeras poliuretana

Ringkasan

Pembauran ricihan tinggi merupakan proses teras merentasi disiplin pelbagai bidang seperti mekanik bendalir, kimia koloid dan kejuruteraan peralatan. Barisan pengeluaran pembauran automatik kilang salutan Xinkem New Materials dilengkapi dengan kawalan suhu dalam talian dan sistem pelarasan kelajuan berfrekuensi boleh ubah, serta setiap kelompok salutan dilaksanakan secara ketat mengikut piawaian proses dan aliran kawalan kualiti.