油漆、油墨和涂料的制造过程遵循类似的步骤，从最初的混合到最终的包装或储存，都需要研磨和分散过程。在各个阶段， Rheonics 传感器找到了合适的用途。
Rheonics 提供用于粘度和密度的在线传感器，以监测和控制油漆、油墨和涂料所需的所有过程，具有无与伦比的再现性和可重复性，允许过程完全自动化，无需手动采样。
课程描述
油漆、油墨和涂料这三个术语在原材料和生产过程方面有一些共同点，但在具体性能、成分和最终应用方面有所不同。让我们简要回顾一下每一项的细节。
喷漆
是一种均匀的流体混合物，一旦涂在表面上就会凝固。它可用于对所应用的表面进行着色、保护或添加纹理。它有不同的颜色和特定的特性，例如高粘合水平、防水等，适合不同的最终应用。涂料由颜料、溶剂、树脂和其他添加剂组成。
涂料领域的一些市场领先公司是[4]：
- PPG工业公司
- 宣威
- 阿克苏涂料
- 日本漆
Ink
是一种液体或糊状溶液，主要用于印刷、绘图、书写或在表面上添加装饰性颜色。墨水主要由颜料和承载颜料的称为“载体”的粘合剂制成。还可以使用溶剂、树脂、蜡、染料和其他添加剂材料来定义墨水的厚度、粘度、干燥时间和干燥时的外观。
油墨领域的领先企业有：
- 盛威科
- 东洋油墨
- 太阳化学
- 火石集团
涂料
在本文中，涂层是指通过刷涂、喷涂、浸渍或滚涂来覆盖表面的任何流体。该术语可能与油漆类似，但涵盖更多类型，如乳液、瓷漆、清漆等。其性能也会根据最终的预期应用而相应变化。
不同行业的油漆、油墨、涂料
油漆、油墨和涂料用于多个行业，如下表所示。
表1：不同行业的油漆、油墨、涂料
油漆、油墨和涂料是如何制造的？
油漆、油墨和涂料的生产原材料相似。这些材料可以是颜料、溶剂、树脂、着色剂、粘合剂等。一般来说，颜料提供颜色，溶剂促进其应用，树脂定义干燥性能，添加剂改变每种产品的独特特性。例如，由于油漆将暴露或施加的工作条件和表面材料，汽车行业的油漆或涂料与船舶制造过程中使用的油漆或涂料完全不同。
这些流体有两种类型的基质，即水和溶剂。这些对流体的最终性能和产品的环境影响都有很大的影响。
水基液体： 水基（水性丙烯酸树脂和丙烯酸乳胶漆）液体是相对较新的解决方案。它们的主要优点是环保，并且由于 VOC（挥发性有机化合物）含量较低，因此在使用过程中不会因吸入而产生健康风险。一旦涂抹，它们确实需要更长的时间来干燥，但涂层表面也更容易随后清洁。
溶剂基液体： 溶剂基液体（称为醇酸树脂或油基）是过去一段时间已知的唯一选择。它们含有大量挥发性有机化合物（VOC），因此在使用时会表现出一些环境和健康风险。获得的涂层对环境具有更高的耐受性，因此这些类型的涂料可在需要时用于恶劣条件。
颜料
颜料是用于定义油漆、油墨和涂料的颜色（颜料工艺）、体积以及其他化学和物理特性的颜色固体。最常见的颜料类型是：
- 有机颜料
- 无机颜料
- 功能性颜料
- 特殊效果颜料
每个在混合时都有特定的行为。例如，有机颜料很容易在混合物中形成团聚体或固体块，而无机颜料则更容易分散。
这些产品的制造过程在广泛的生产流程中可能是相似的hart 查看如下。
- 该过程开始于 主要材料的混合。例如颜料（主要以部分细粒粉末形式提供）、树脂、溶剂以及油漆和涂料的其他添加剂。而对于油墨来说，混合物主要由连接料和颜料组成。
- 然后需要将混合物分散，这个过程通常称为 磨 但涉及更多步骤，如润湿和稳定。这里的目的是打破任何可能的固体块或团聚，并获得尽可能最好的流体。机械类型和研磨工艺因产品而异，将在以下章节中进行更详细的描述。
- 质量控制 并且可以根据最终产品的特定特性添加和混合更多材料。
- 包装 和分布。
油漆、油墨和涂料生产过程中的粘度和密度相关性
在油漆、油墨、涂料的整个过程中，在生产、包装和应用过程中，流体的粘度和密度具有很大的相关性。
油漆、油墨和涂料的特性，与粘度和密度相关
粘度和密度是油漆、油墨和涂料的重要特性，因为它们定义了以下关键特性：
- 表面光洁度
- 层数和最终厚度
- 粘着
- 涂料转移效率
- 涂层沉积
- 环境与工作场所安全
- 比重
- 固体浓度
- 流体厚度
实时监控oring 在线管理油漆、油墨和涂料的粘度和密度，使用户能够：
避免手动采样： 离线仪器和测量方法大多比较杂乱、费时、精度低，不适合全程历史回顾。仅将离线工具用于质量控制程序，但允许使用实时在线过程粘度计实现完全自动化，从而实现过程的完全自动化。
减少错误： 完整监控oring 流体粘度的测量可以检测可能导致流体特性发生显着变化的所有变化。及早发现会导致及早采取行动以减少错误。
更严格的控制： 实时监控oring 粘度允许用户改进控制系统。在线读数意味着测量时流体条件没有延迟或变化（温度、压力和流量的变化影响非牛顿流体的粘度），这是离线粘度计的常见限制。 Rheonics 集成控制系统还可以通过添加系统计算出的少量溶剂来实现令人难以置信的严格控制。查看更多关于 墨视 和 绘画轨迹 系统。
提高质量： 用户可以在严格监控的基础上符合产品规格和性能要求oring 粘度，并且可以轻松比较之前的工作，从而提高最终产品的质量。
Rheonics 在线密度和粘度计传感器
Rheonics 提供用于粘度和密度的在线传感器，以监测和控制油漆、油墨和涂料所需的所有过程，具有无与伦比的再现性和可重复性，允许过程完全自动化，无需手动采样。
Rheonics SRV 测量粘度和温度，而 SRD 在线测量密度、粘度和温度。这些坚固的传感器旨在适应不同的环境，同时保持高精度、可重复和可再现的读数。
Rheonics SR 型传感器允许用户：
- 在油漆、油墨和涂层过程中连续在线测量粘度和密度。
- 避免在传感器使用寿命期间需要重新校准。
- 避免实际过程条件下流体的采样和测量、输出粘度和密度的延迟。
- 获得高精度和重复性的读数。
- 领导努力完成流程自动化。
安装 Rheonics 油漆、油墨和涂层工艺中的传感器
Rheonics SR 型传感器在油漆、油墨和涂料的整个生产过程和最终应用的多个点使用。 SRV 和 SRD 传感器探头有以下基本安装要求：
安装的基本注意事项 Rheonics 管道中的 SR 型传感器：
即使使用可能无法确保连续流动的隔膜泵，SRV 和 SRD 也可以安装在管道中。
始终需要考虑的重要一点是，传感器探头的传感区域不应被遮挡，并且应仅被感兴趣的流体包围。
SRD 传感器探头具有与传感尖端相对于流线的方向相关的要求。这与管道中的垂直安装有关。在这里查看更多内容： SRD液力端定向安装。
对于温度比环境温度高或低 15°C 的流体，SRD 应插入 100mm，以确保密度读数的高精度。在这里查看更多内容： 确保 SRD 谐振器中的热平衡，以实现密度精度。
油漆、层和涂层往往会形成层，在这种情况下，应定期检查和清洁探头。 SRV 传感器能够检测何时需要清洁。
安装的基本注意事项 Rheonics 储罐或容器中的 SR 型传感器：
对于安装在储罐或容器中，大多数情况下可用空间足以确保传感区域（图 4）不受阻碍。传感器探头应与墙壁、搅拌轴等保持足够的距离。这里重要的是，将传感元件放置在最低液位以下，以免在整个过程中丢失任何数据。储罐中的安装可以从储罐的顶部、墙壁或底部进行。
一些考虑因素是：
不建议将 SRD（密度和粘度计）用于混合罐，因为该过程会给读数增加太多噪音。 SRD 可以安装在储罐（静态流体）或混合过程的再循环管线中。
确定现有端口以重复使用以安装探头。
使传感器探头远离潜在的碰撞。
油漆、层和涂层往往会形成层，在这种情况下，应定期检查和清洁探头。 SRV 传感器能够检测何时需要清洁。
将传感元件放置在最低液位以下。这可以通过在低于最低液位的端口中的墙壁或底部安装来完成，或者通过改变长插入探针的插入长度从顶部安装来完成。
在某些应用中，罐或容器中需要粘度读数，一旦装满，粘度读数就会不断变化。在这些情况下，传感器探头安装并固定在外部物体上，这样它们就可以一一浸入不同的水箱中。应注意不要撞击传感元件，并在两次浸泡之间需要时清洁探头。这 TMA-34N 附件 在这些情况下是一个经过验证的良好解决方案。
APC 适应性过程连接 允许长探针具有可变的插入长度。它可用于环境压力条件以确定更好的插入长度，特别是在早期测试期间。
储罐中的流体可能没有正确定义的流量，这可能会增加读数的噪音。通过使用传感器中的一些滤波器仍然可以获得基线读数。
A。混合过程
混合过程是油漆、油墨和涂料制造的起点。该混合物使用水或溶剂基液体作为主要成分，然后与颜料、粘合剂等添加剂混合。
油漆、油墨和涂料的初始混合通常在罐或容器中进行。这些水箱内部有相当大的空间，并配有小型混合器以防止液体沉淀。有足够的空间从顶部、墙壁或底部安装传感器。
常见的解决方案是从顶部或开放式水箱的盖子中安装探头。安装可以通过 TMA-34N, an SR-X5长插或 SR-X8 电视筒 用于更长的插入。
图 5：SRV 长插入式粘度计，传感元件位于液位下方
图 6：在混合罐中的安装b.分散过程
这些流体的大部分分散过程涉及混合流体中颜料的润湿、研磨和稳定（几乎同时进行）。该过程用于打破任何可能的固体块或团聚体，并使混合物尽可能薄且均匀，从而获得更高的质量、颜色、强度和光泽。
润湿混合物意味着用液体替换流体中截留的空气或固体。该流体需要低表面张力以有利于解聚或研磨。分散液的特性取决于所使用的颜料类型。
研磨用于分离或分散混合的流体。在这里，流体需要承受比团聚体的吸引力更高的力才能将其破碎。这是通过机械能，通过剪切流体或通过固体颗粒与流体的碰撞来完成的。
研磨后，有时需要稳定流体，以避免沉淀、色移或絮凝（固体在液体中的粘附），从而导致再次附聚。
在此过程中可以使用不同的方法和机械。
对于某些涂料，工业可以使用 高速分散罐，配有单轴或多轴溶解器 分解混合物。这些混合器设计用于溶解具有非常高粘度的流体，并受益于高速旋转的多个轴或盘以获得高剪切力。
由于刮刀、夹套墙等原因，高速分散罐内部空间有限，应仔细检查以找到足够的空间安装SRV（不建议在这些罐中安装SRD，而是将SRD安装在再循环管线）。通常，如果有足够的空间并且可以避免沉积物，则可以从顶部安装 SRV（采用长插入型）或从底部安装。
其他一些油漆和油墨也可以使用 珠磨机或珍珠磨机。 这些机器在滚筒或室内使用垂直或水平旋转刀片、圆盘或类似物，小颗粒或珍珠可以自由移动。在操作中，旋转会导致珍珠彼此之间以及与流体的碰撞。结果，附聚物因冲击而破碎，形成均匀的稀薄流体。
珠磨机加工后可以测量涂料的粘度和密度，以验证是否达到了预期值。这需要在线安装。油漆、油墨和涂料的常见示例有：
IFC-34N 流通池: 这是油漆、油墨和涂料生产过程中用于 3/4” (DN20) 生产线中的 SRV 和 SRD 的常见流通池。探头与流体平行安装，建议让流体逆着传感器探头尖端。
- 场效应管-15T-15T：该流通池基于缩短的 1.5 英寸 (DN38) T 形件。传感器探头与流体平行放置。
- Varinline 外壳： 这些专为无法并行安装的小型管道（DN 25 和 DN40）而提供。需要避免肘部。可能需要修改插头以确保传感区域不被阻塞。
对于 DN50 或更大管线中的安装，其他一些 Rheonics 可以使用附件，但安装更容易，因为有足够的空间让传感区域被流体包围。
- 场效应管XXT: 2”、2.5”、3”或更大的流通池，带有用于传感器探头的缩短端口。
- FTP-XXT-15T: 2”、2.5”、3”或更大的线轴件（1.5”） Tri-Clamp 传感器探头端口。
- WOL-34NL: 3/4” NPT 焊接接头，适用于等于或大于 2.5” 的管线。
- HAW-12G: G 1/2 焊座适用于 2 英寸或更大的管线。它允许齐平安装传感器探头。
在其他一些情况下， 三辊研磨机 用来。它由三个沿不同方向旋转的大型钢辊组成。研磨机被供给流体，并在流体通过辊时剪切团聚物或块状物。
产生的流体存储在罐中，SRV 和 SRD 传感器可以像标准混合罐一样从顶部或墙壁安装在其中。
在线均质机 用于混合和研磨涂料等流体，它们可以与其他研磨设备配合使用，或者对于某些涂料来说可能就足够了。
SRV 和 SRD 传感器可以安装在直列混合泵的上游或下游。按照前面描述的内联安装进行操作。
在线和离线读数的相关性
虽然很明显， Rheonics-SR传感器主要用于在线读数以实现过程控制，客户可以将值与离线仪器和传统测量进行比较，原因如下：
质量控制
重复使用以前的数据——用户熟悉粘度值，并且希望在使用新传感器时保持相同的数字。这是一个常见的错误。
粘度和密度的相关性应分开处理. 对于粘度，用户应考虑以下事项：
无论传感器或测量技术或方法如何，牛顿流体的粘度值都应该相同。 Rheonics 使用 用于传感器工厂校准的牛顿 NIST 可追踪液体，如果客户想要测试传感器的校准，建议使用这些相同的液体。
非牛顿流体的粘度，例如油漆、油墨和涂料，不能与单个值关联。不同的技术或粘度测量方法将输出不同的值，因为流体的粘度取决于测量条件（例如流速、剪切速率、温度等）。这意味着与 SRV 或 SRD 粘度读数相比，旋转粘度计或察恩杯对于油漆、油墨和涂料具有不同的粘度值。
客户能够根据传统方法绘制 SRV 或 SRD 粘度测量结果并使用 Rheonics 缩放工具 获得一个 相关值 除了SR-粘度值。对于油漆、油墨和涂料，客户已经能够找到 SRV 和 SRD 粘度与传统使用的 Zahn 杯之间的线性相关性，请记住这种相关性仅适用于相同的流体。
离线仪器可以补充 SRV 和 SRD 传感器的在线读数。
了解更多：
关于 SR 的密度读数D、用户应考虑以下几点：
密度是一般值或绝对值，无论测量技术和流体类型（牛顿和非牛顿流体）如何，都应该相同。
如果流体未正确混合或者流体在一段时间后开始沉淀，密度可能会在流体状态（静态或移动）之间发生变化。
替代在线过程密度计和粘度计
与涂料制造的其他常见测量方法相比，在线测量密度和粘度具有优势。
表 2：在线粘度计和替代离线工具的比较
| 在线粘度计 | 流出杯即察恩杯 | 旋转粘度计 | |
|---|---|---|---|
| 优点 | 粘度值的高精度和重复性 跟踪流体的稠度 测量整个过程 在真实条件下测量流体 有效过程控制的基石 | 常用方法 比较简单 低价位 | 最常见的解决方案 它已成为质量控制的“标准” 转速可以改变 |
| 缺点 | 如果产生沉积物或油漆层，则需要清洁 - 探头易于清洁。 | 准确度和重复性极低 容易出现人为错误 手续杂乱 | 耗时的 不适合用于控制目的 程序复杂 错误百分比普遍较高 (20%) |
实时监控对比oring 文书
Rheonics 传感器基于平衡扭转谐振器，请参阅此处的测量原理： 白皮书
这项技术有多种 优点 与市场上其他在线仪器相比，如音叉粘度计、科里奥利密度计、振动管等。
表3：基于不同技术的各种密度计的比较。
| 特征： | 测量技术 | |||||
| 平衡扭转谐振器 | 转叉 | 振动管 | 超声 | 微波 | 辐射 | |
| 密度范围 | 0-4克/立方厘米 | 0-3克/立方厘米 | 0-3克/立方厘米 | 测量流体中的声速 0-4克/立方厘米 | 测量总固体量 1%-50%TS 0-2克/立方厘米 | 0-1克/立方厘米 |
| 密度精度 | 0.001 g / cc （0.0001 g / cc和更好的证明） | 在规定条件下为 0.001 g/cc 或更好 | 最佳条件下为 0.001 g/cc 或更高 | 0.005 g / cc | 0.005 g / cc | 0.01 g / cc |
| 粘度等级和影响 | 高达 10,000 cP 同时测量流体动力粘度 | 最高50 cP 高粘度流体 (0.004 cP) 时误差增加 (200 g/cc) | 每种粘度流体都需要校准 | 没有测量 | 没有测量 | 没有测量 |
| 压力等级和影响 | 0至15,000 psi（1000 bar） 完全补偿 无需校准 | 0至3000 psi（200 bar） 效果显着，不予补偿 | 0至750 psi（50 bar） | 0至1500 psi（100 bar） | 0至1500 psi（100 bar） | 0至3000 psi（200 bar） |
| 温度额定值和影响 | -40至300°C 0.1℃稳定性 传感器质量小 等温条件可实现出色的密度精度 工厂与现场条件没有差异。 | -50至200°C 无内置温度传感器 稳定性低于 1°C 传感器质量巨大 需要外部温度测量 | 最高150°摄氏度 0.1℃稳定性 传感器管包裹在带有受控加热器的绝缘材料中 快速变化的温度导致测量误差较大 | 0到150°C | 0到150°C | 0至400°C |
| 流动条件 | 静态或流动。流量对传感器操作没有影响。 | 需要定义明确的流态。 每个管道直径都需要一个大适配器。 | 静态或流动。需要流量补偿。 | 单相流体。受气泡、固体或其他杂质存在的影响。 | 静态或流动。 无流速影响。 耐受流体中的杂质 | 单相流或多相流。不受杂质影响。 |
| 装置 | 市场上最小的在线过程密度传感器 (1” x 2.5”) 提供多种过程连接 | 每个管径都需要一个大适配器 大型传感器 (2” x 10”) | 不适合大管径 大型传感器系统（10”x20”） | 外部和侵入式变体 大而重的传感器 小型线路需要独特的外壳 | 外部 大而重的传感器和外壳 适用于 2” 或以上管道 | 外部 对于小管道，发射器和发射器需要放置得更远 需要校准 |
| 罐体安装 | 公链兼容 | 公链兼容 | 不兼容 | 款式兼容但存在押金问题 | 不兼容 | 不兼容 |
| 变种 | 可定制长度（齐平、短和长）和设计（∅30 mm 标准阀体和 ∅19 mm 变体） | 长度可定制 | 不包含 | 不包含 | 不包含 | 适应直管和弯管 |
| 单位成本 | $ | $$ 由于堵塞和重新校准需要经常清洁 | $ $ $ | $$ 使用液体校准来定义基线 | $$ 需要基线校准 | $ $ $ 基线校准 放射源管制规定 |
| 安装工作量 | 0 至低 零维护 无需现场校准 自清洁设计 | 高 经常堵塞，需要清洁 需要定期重新校准 | 中 需要调试校准 | 中 需要调试校准 | 中 需要调试校准 | 高 |
| 维护 | 如果传感元件上没有沉积，则无 | 传感器上的涂层失效和沉积物 | 频繁校准 | 频繁校准 | 频繁校准 | 频繁校准 |
| 客户的终生成本 | $ | $ $ $ | $$$$$ | $$ | $ | $$ |
| 弱点 | 不包含 | 巨大的壁效应，需要针对每种流动条件的特殊适配器 | 安装体积大 需要重新校准 | 对流量条件过于敏感 | 精度低 | 最后一张准确率 |
