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解析新形势下建筑涂料调色系统的选型与应用

http://www.coatings.hc360.com2017年02月08日08:52 来源:世名科技作者:高鹏T|T

本文作者:苏州世名科技股份有限公司软件工程师 高鹏

    慧聪涂料网讯:在新形势下,虽然建筑涂料市场前景良好,但生产企业在生产环节却面临着最严峻环保和成本压力。相关企业应提高认识,推行环境会计成本理念,在涂料生产、调色环节引进一体化设备,实现清洁化生产以营造可持续化发展空间。

    1.当前形势分析

    1.1建筑涂料市场前景良好

    据中国涂料工业协会最新数据统计,2014年1-8月,我国涂料行业总产量为1058.75万吨,已接近于2011年全年的总产量。其中,销售增长多数来源于建筑涂料,专家预计此后相当长一段时期内,建筑涂料市场增长都将保持高速,建筑涂料平均增幅在15%~20%,而工业涂料平均增幅只有3%~5%。显然,建筑涂料的增长被看好,但要将潜力变成现实,建筑涂料需要在新形势下加大产品研发和生产环节的投入。

    1.2史上最严环保法即将实施

    第十二届全国人大常委会第八次会议于2014年4月24日审议通过了修订后的《环境保护法》(以下简称《环保法》)。这是《环境保护法》实施25年来进行的首次重大修改,新《环保法》将于2015年1月1日起开始施行。

    新《环保法》首次将生态保护红线写入法律,加大惩罚力度以解决企业“违法成本低”的问题,进一步明确了政府对环境保护的监督管理职责,加强了公众对政府和排污单位的监督,强化了企业污染防治责任,加大了对环境违法行为的法律制裁,还就政府、企业公开环境信息与公众参与等方面作出了系统规定,此次修订的《环境保护法》是新中国历史上最严厉的部门基础法之一。

    当前,在大家高谈建筑涂料发展之道的时候,必须先得重新审视企业的生存问题。大多数涂料企业在生产的过程中,并不太重视清洁生产和节能减排方面的工作,特别是一些小的涂料企业,在生产过程中为了节省生产成本,抱着侥幸的心理,根本就没有进行清洁生产工作。但是,在新形势下这些企业的环境违法成本将大大增加。违法成本包括经济成本和法律责任成本,按照“按日计罚”的规定,企业如果出现违法排放污染物行为,将会面临巨额罚款,而且部分违法行为构成犯罪的,还需要承担刑事责任。因此,很多涂料企业将面临着因清洁生产和节能减排不过关而被淘汰出局的风险。

    1.3涂料原材料和生产成本不断上升

    在新《环保法》实施后,涂料行业必将受到下游产业所带来的产品升级压力和上游产业所带来的原材料成本上涨压力。就当下而言,国内钛白粉行业龙头今年已6次上调钛白粉价格,同时钛白粉行业还有环保趋严的长期约束。

    建筑涂料生产成本包括物料成本、人工成本、管理成本等等。目前,很多企业仍然使用传统的手工调色方式进行色漆生产,其调色过程好比“面点师傅和面”——面多了加点水,水多了再加点面,经过反复多次的尝试才能将颜色调好。这种方式很难控制遮盖颜料与着色颜料的平衡使用,导致涂料产品的物料成本上升,并且调色速度明显不够快,配方也不精确,很难适应涂料产业化的需求。

    传统调色的关键因素在于调色师。如今,80后、90后的年轻人逐渐成为社会各行各业的主力军,而在涂料行业,调色的工作环境脏乱、调色过程繁琐、工作时间无规律等情况导致新入行的年轻人数量寥寥。再加上现有调色师的水平差异甚大,优秀的调色师紧缺,使得调色师的工资水涨船高。在华东地区,经验较丰富的调色师的月薪已经涨到一万以上。

    2.调色系统及选型

    据中国涂料专家沈浩博士研究发现,中国涂料已有7000年的历史。这几千年来,为满足人们的需要,涂料的颜色都是经过调制而成。早期的调色方法是凭借人工经验添加颜料并以目测的方式完成,直到上个世纪90年代,电脑调色才被引入到中国。经过20年的发展,国内调色系统的发展已日趋成熟,具备广泛应用水平。

    2.1涂料调色系统的概念

    从某种程度上说,涂料生产包括基础漆的制备和调色两个主要过程,过程关系图见图2-1。制备过程是将树脂、颜填料助剂和水等材料按比例经过加工制成白色基料,而调色则是在白色基料中加入商品色浆使之变成涂料成品的过程。在涂料调色过程中,使用到的各种部件之和就是我们所说的调色系统。

解析新形势下建筑涂料调色系统的选型与应用

图2-1涂料生产过程关系图  

    涂料调色系统一般由软件、仪器、色卡、色浆、调色设备、混匀设备以及相关机械装置组成。在涂料的生产、流通及销售环节都可实现颜色调配,并因此将调色系统分为零售调色系统、库房调色系统和工厂调色系统。但是并没有严格的界限说在哪个环节必须用哪种调色系统,比如在涂料生产调色时,可以用库房调色系统也可用工厂调色系统,最终选用哪种调色系统应根据企业自身情况及发展诉求来确定。涂料调色系统采用包装桶内调色方式,相比传统的大缸调色方式,调色系统几乎没有涂料损耗和色漆余料,也没有污水排放,而且调色成本也有大幅的降低。

    2.2工厂调色工作模式

    在涂料生产制备环节的调色,我们称之为工厂调色。工厂调色系统按工作模式不同可分为库房和在线两种,库房调色是指在预灌装的基漆包装桶中注入色浆进行调色,而在线调色是根据色漆订单,以在线灌装、调色的方式生产,图2-2为工厂在线调色示意图。    

图2-2工厂在线调色示意图

图2-2工厂在线调色示意图 

    工厂在线调色系统中,根据色漆的颜色、遮盖和膜厚等参数,调色软件自动计算出清漆、白漆、色浆的添加比例,生产管理软件根据调色配方、桶数、色漆净重数等信息生成生产单,最后由工控装置控制灌装、调色、压盖、混匀等机械设备按预设程序自动运行来完成生产。库房调色是在线调色的一部分,两者的区别与联系见表2-1。

表2-1库房调色与在线调色的区别

表2-1库房调色与在线调色的区别

    2.3工厂调色系统的选型

    近几年,工厂调色在国内发展很快,条件较好的企业陆续在引进相关设备以解决涂料清洁化生产难题。但就目前使用的效果来看,各企业的状况却差异很大。像南京某公司,拥有6、7人的调色团队,每天调色数百桶,已坚持桶内调色十余年,被业界公认为调色系统成功应用的典范;通化某厂去年引进自动调色系统,2~3人即可操作,每天生产色漆近10吨,在东北涂料界引起不小动静。而在中山、杭州、桐乡、宝鸡、六安、重庆、天津、威海、青岛、洛阳等地有些厂的情况却不乐观,引进的调色系统要么是使用不理想,要么是不能正常工作,再要么就是闲置不用。究其原因发现,很多企业在没有深入了解和完整评估的情况下,决策者就引进了调色系统。通俗的说,大部分是被“忽悠”了。

    一般来说,成功的引进调色系统需要几个步骤。首先,要弄清楚为什么要买调色系统。企业当前面临到哪些问题,比如是环保问题、调色问题、劳动力问题还是管理问题等等,弄清楚了自己的问题,才好想办法去解决。其次,买什么样的调色系统。需要做好相关的了解和比较工作,包括主要设备的性能、涂料与色浆的配伍性、色浆的性价比等等。最后才是方案评估及供应商选择。调色系统的最终选型是否合适关乎到系统能否正常运用,其关键要素包括以下几点:

    (1)涂料产品种类及产能

    建筑涂料种类很多,按涂膜层的状态不同可分为平面涂料、表面呈砂粒状装饰效果的彩砂涂料(或称为真石漆)和凹凸花纹装饰效果的复层涂料。由于测色设备的限制,目前调色系统可完全解决平涂产品的调色应用,而对于含有不规则颗粒物体的涂料调色则不适用。根据当前调色量及发展预估量来选择合适的系统,我们建议每天调色量小于5吨,且颜色和批次较少的企业选用库房调色模式的系统,反之,则需要选用工厂在线调色模式的系统。

    (2)色浆的评估

    色浆是调色系统的主要耗材,选择是否得当直接关系到调色系统能否长期运行。调色系统用色浆的主要评估因素包括:

    色空间覆盖——色谱齐全,覆盖无盲区

    耐候性——涂料装饰性能的保障

    稳定性——批次、体积着色力稳定,供货及物流保障

    环保性——环保指标要求,超低VOC、不含APEO

    干结湿性——24h干结测试,达到3级以上

    相容性——需通过机搅和手搅的评估

    性价比——关键指标,关系着物料成本的高低

    (3)配套条件

    调色系统应用的配套条件包括企业的硬件环境和软件环境。硬件环境是指调色系统运行需要的物质条件,包括涂料生产的成套设备、调色系统安装的场地以及固定的工作人员。软件环境则是需要建立保障调色系统良好运行的流程和管理制度,包括完善的原材料检测和控制、成熟且稳定的生产工艺以及相关的流程和制度。还有一点就是企业管理层的支持,调色系统的过程有别于传统调色方式,在系统运行初期,可能人员培训、考核机制、生产流程等方面需要管理层的沟通和协调。

    (4)系统集成商

    调色系统集成商是指将调色过程所用到的设备、软件、工控等各种部件有机结合起来,并提供相关培训和服务的供应商,而非单纯的设备供应商。就像大家熟知的汽车和电脑,其产品就是集成化的产物,消费者不必要知道个中零部件是哪儿产的,有什么性能,选择时只需要根据需求选择对应的配置即可。调色系统也一样,涂料企业很难弄清楚各个设备间是如何通讯的,如何才能协调工作。如果一不小心,买了一堆设备回家,往车间一摆,结果是用起来麻烦,成了中看不中用的摆设。因此,选择对的系统集成商是非常非常关键的。

    3.在线调色系统的应用效果

    3.1生产清洁化

    调色过程包括打样和生产两个环节。打样时,软件计算和修正的配方都是用精密电子秤称量,搅拌用调墨刀,刮卡用湿膜制备器,过程中使用的工具都可以用粗纸即可擦净。生产时,基础漆和色浆直接注入到包装桶中。整个调色过程没有冲洗废水,只产生少许固体废弃物,正真的实现了清洁化生产。

    3.2过程自动化

    在线调色系统采用先进的工控装置和监控软件,将系统各个部件有机的联接起来,使涂料生产整个过程全部由机械设备自动完成。生产过程的自动化减少了劳动力的使用数量,并且大大降低了其劳动强度。

    3.3管理信息化

    系统配套了调色软件、管理软件和监控软件,这些软件依托于大型数据库,通过网络进行数据共享。可实现配方、物料、订单的统计分析以及报表生成等管理效果,还可以与企业ERP衔接,从而实现生产管理的信息化。

    4.结语

    中国传统的涂料生产方式是“三高一低”,即高污染、高劳动强度,高使用率和低效率。通过在线调色系统的应用,可以实现生产清洁化、过程自动化和管理信息化,达到我们所希望的“三低一高”,也就是低污染、低劳动强度、低劳动力使用率和高效率的生产。

责任编辑:陈嘉珍

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