湿法研磨工艺的优化

湿法研磨工艺的优化在湿法珠磨过程中物料.研磨珠和机械设计如何相互协作布勒瑞士产品治理及工艺匸程总监罗伯特•肯翻译：布勒中国研磨与分散部高级销售经理文小威在涂料的生产中•湿法研磨是关键的工艺步骤。本文争论了影响产品质最及产最的因素。争论觉察生产中使用的研磨珠尺寸、密度、质量与珠磨机类型协作可极大提升产品的质量及产量。近年来油墨与涂料的质量要求有了格外大的提高。不仅颜色需要格外明媚，涂层也需要更高的耐久性。同时制造商也担当着很大的降本压力，价格往往成为原材料采购的主要打算因素。然而，即便配方转变或使用更经济的原材料，质量仍旧需要得到保证。在这个半衡中获得成功的关键足对珠磨机分敬匚艺的全面理解。只有通过产品特性、研磨珠和设备特点的优化结合才能实现最优的结果。分散如何影响颜色特性对于油墨生产商.悬浮液的颜色特性格外关键°色强度、光泽和透亮度很大程度上山湿法研磨匸艺打算并与粒径分布相关。颜料被研磨得越细，它们的总外表积就越大，继而增加了色强度。这也意味着实现规定的色强度需要的颜料越少，收益增加。为了实现更岛的光泽，悬浮体的粒径分布需要变得更窄。粒径不能差异过大。过大或过小的颗粒都会对光泽产生不利的影响。而且过小的颗粒更简洁重团聚，进而降低物料的流淌性。第三个重要的颜色特性，透亮度，也由粒径分布打算。举例来说，家具漆中使用的氧化锌就需要被研磨到格外细.这样才能让可见光通过的同时吸取紫外线。在珠磨机中团聚的颗粒通过床紧、撞击和剪切力的有效结合被研曆。油墨和涂料的生产都是典型的分散任务，剪切力在其中都扮演着重要的角色。研磨珠相对运动对研磨珠中间的膜状物料产生剪切力。为了实现更大的剪切比例,研磨珠需要进展猛烈的运动。加工效率很大程度上取决于珠磨机类型。对于粘性物料,推举使用更重的研磨珠。全容积珠磨机适合大尺寸的研磨珠对于全容积珠磨机〔图1〕来说，运动和静止部件间的空间相对较大。因此搅拌器对积存的硏磨珠仅能产生少量的湍动，获得的动能有限。假设系统使用稍大的直径0.5至2亳米的研磨珠，单个研磨珠仍旧可获得较高的动能。为了确保获得和使用小研磨珠一样数量的机械撞击，涂料生产商也能转变物料的粘度，比方将颜料含量从20%增加至25%o或者转变研磨珠的密度来增加机械摩擦的数量。不同研磨珠的密度各不一样。比方硅酸钻珠的密度为侮升4.1公斤；氧化皓珠次之，为每升6公斤；钢珠最重，为7.5公斤每升。依据物料的粘度，也可使用其它类型的材质。对于粘性物料，推举使用更重的研磨珠，由于密度更大，可以将研磨珠携带的能量更多地传递到产品上。研磨珠越小，效率越高当油墨制造商使用环形间隙珠磨机〔图2〕时，状况就不同了。研磨区域内穿插排布了棒销。这使得研磨珠实现了很高的移动速度并带来了格外好的有效研磨。这些更小的研磨珠有着格外多的优势。如在研磨区域内有更多的研磨珠，更高的研暦珠总外表积和更多的撞击。这也是为什么在环形间隙珠磨机内的机械摩擦冲击数量更多。机械摩擦越多，团聚体翻开得越快。刃外，硏磨珠需要更少的加速度即可实现需要的研磨强度。单位能量消耗也能相应降低。假设研磨1吨的悬浮料，可降低30%的总能量消耗。另外一个优势则是在同样能量消耗的前提下产量更高：同样生产周期内可提高50%的产最。然而小研磨珠也带来其它挑战：需要通过一个离心系统与物料进展分别。这也总味着研解珠不能太轻，否则他们就会粘在筛网上。密度达6公斤每升的氧化错珠因此被广泛使用。为什么研磨珠质量是格外重要的因素市面上供给的研曆珠有格外多种的尺寸，满足不同的珠磨机和不同的研磨任务〔见图3〕。除了研磨珠的尺寸和密度，其质量也是需要考量的因素。湿法研磨是能量密集的工艺。在一个搅拌式珠磨机内，研磨珠的撞击相对猛烈。全容0.53.55千瓦每升。这些对硏磨珠的性能和研磨腔内使用的材质提出了特别要求。假设研磨珠承受了较差的原材料，当磨损产生时，研磨珠的粗糙农面就会对设备的部件产生损害。而且，研磨珠会不均匀的磨损，变成扁平状。这会对分散结果产生不利影响。为了确保产品稳定的高质量，对于一些特定的研磨工艺，需要使用高等级原料制成的研磨珠。假设研磨珠均匀磨损，产品质最就能保持税定并延K设备的使用寿命。不是任何时候都需要用高质量的研磨珠产品特性、研磨珠和设备技术间的相互作用通常是很简单的。如在生产二氧化钛时，5001000升的全容积珠磨机。该工艺就要求相对较大的如0.8丄0毫米的研磨珠。山于其磨损不会对悬浮液质量造成影响,一般会推举使用氧化链材质的研磨珠。能量密度仅为0.1-0.2千瓦每升，一些低档的研磨珠也能使用。由于研磨区域内衬了聚氨酯塑料，因此粗糙的研磨珠农面也不会产生任何曆损。处于经济性的考虑：对于1000升容量的设备，硏磨珠的本钱也是格外大的一个因素。研磨珠与设备材质需要与产品契合f200纳米左右的极低粒径。同时，悬浮液不能包含任何磨损性物料，否则喷墨打印机的喷头可能会被堵塞。对于该应用，承受陶瓷或塑料内衬的环形间隙珠磨机与直径0.1-0.2毫米的高质量氧化钻研磨珠协作证明格外高效。岛质量的陶瓷能确保研磨珠均匀磨损，始终保持圆形。这也j。换句话说，一个优化的分散工艺取决于多种因素。在表1中对局部因素进展了总结。假设制造商需要处理的配方，可对这些因素进展考虑。假设必要则进展调整，如更改使用的研磨珠。仅仅只有全部这些参数相互协作，湿法研磨的工艺效率可更高,产品可到达需要的特性。“我们始终推举钺稳定或钙稳定氧化钻珠”三个问题市场上研磨珠的供给商格外多。在选择合格供给商时是否困难或仅仅依靠价格来打算？市场上丄要有两种原料，U本产陶瓷粉末和中国产陶瓷粉末。粉末经过加工后再通过烧结法或熔融法制成研磨珠。换句话说，研磨珠的加工方法不同，其质量也不一样。是否有硬指标帮助选择使用何种研磨珠？就我们的研磨设备范尉而言，我们总是推举张或钠稳定的氧化错珠。这些研磨珠有极高的密度和耐磨性能。拓密度有助于通过离心力将研磨珠从物料中分别出来。而且，高耐磨性能也可降低珠磨机的磨损。什么是选择全容积或环隙珠磨机的关键考虑因素？这取决于批量大小、敏捷性和研磨要求。假设客八需要使用单台设备生产不同的产品或颜色，小研磨腔的设备〔环隙式〕则更适宜。假设物料本身要求使用更小的研磨珠时，小研磨腔也更适宜。另-•方面，曲生产大批量单位能量消耗较低的物料时，全容积珠磨机这比较适宜。1全容积珠磨机研磨腔示意图图2环隙式珠膺机研磨腔示意图3研磨珠粒径尺寸广泛，此处进展放大比照000000800pm 200pm 50pm产品粘度范圉0.2-50[mPA.S]产品粘度范圉0.2-50[mPA.S]最小研磨珠密度P[g/cm3】1.0〔聚合物〕60〔如“Draison“铁/絶稳定系列Wh最小•最大30*300微米20-20