Вы тратите недели на настройку процесса измельчения. Показатель D50 на анализаторе выглядит идеально. Неделю спустя ваш клиент производит партию и звонит вам по поводу нестабильных результатов. Обычно причиной является агломерация порошка. В порошках с размером частиц менее 30 мкм частицы ведут себя не так, как в сыпучих материалах. Они слипаются, образуют комки и теряют те самые свойства, которые вы в них заложили. Это негативно сказывается на выходе готовой продукции, ее характеристиках и прибыли.
Вот что на самом деле является причиной этого, и какие методы диспергирования эффективны на практике.
Три физические силы, лежащие в основе агломерации порошка.
1. Силы Ван дер Ваальса
Если измельчить материал до микро- или нанометрового масштаба, расстояние между частицами резко сократится. В этом диапазоне силы Ван дер Ваальса — слабые на макроуровне — становятся сильнее гравитации. Частицы притягиваются. Они удерживаются друг за друга.
Кроме того, поверхностные водородные связи и адсорбированная вода действуют как молекулярный клей. После их образования вы имеете дело уже не просто с рыхлыми частицами, а с связанными кластерами.
2. Электростатический заряд
Шлифовка вызывает трение. Трение генерирует заряд. Свежие поверхности излома несут положительные или отрицательные заряды, и эти заряды не остаются сбалансированными.
Нестабильные заряженные частицы стремятся к стабильности. Они находят противоположные заряды, соприкасаются на острых краях или углах и сцепляются друг с другом. Во многих системах сухого помола одно только статическое электричество может снизить эффективную производительность на двузначное число процентов.
3. Влага в воздухе
Следите за относительной влажностью. Как только она превысит... 65%, Между частицами конденсируется водяной пар. Эти микроскопические жидкие мостики притягивают частицы друг к другу за счет капиллярной силы, которая сильнее, чем можно было бы ожидать.
Именно поэтому на большинстве предприятий по производству порошковых материалов сушка используется в качестве предварительной обработки. Если её пропустить, то на всех этапах обработки вам придётся бороться с избытком влаги.
Методы дисперсии
Единого решения не существует. Правильный подход полностью зависит от того, находится ли ваш порошок в виде суспензии или в сухом состоянии.
Жидкофазная дисперсия
| Метод | Механизм | Плюсы | Минусы | Типичное использование |
|---|---|---|---|---|
| Механическое измельчение (фрезеровка, высокоскоростное перемешивание) | Физическая сила разрушает кластеры. | Простота, стандартная комплектация. | После прекращения сдвига частицы снова слипаются; это может привести к разрушению хрупких материалов. | Первоначальное разрушение крупных агломератов |
| Химические вещества (поверхностно-активные вещества, полимеры, электролиты) | Изменяет поверхностный заряд или создает стерическое препятствие. | Долговременная стабильность — частицы остаются разделенными. | Требуется тестирование для подбора диспергирующего вещества в соответствии с химическим составом порошка. | Керамические суспензии, чернила для катодов батарей, покрытия. |
| Ультразвуковой | Кавитация генерирует ударные волны и микроструи. | Работает с наноразмерными агломератами без добавок. | Сложно масштабировать за пределы стадии исследований и разработок; перегрев может иметь негативные последствия. | Лабораторные работы, высококачественные мелкосерийные партии. |
Практический вывод: В большинстве промышленных систем с жидкостями одной лишь механической силы недостаточно. Вы разрушаете кластеры в смесителе, и они снова образуются в резервуаре. Добавление подходящего химического диспергатора обеспечивает устойчивость разделения. Именно такое сочетание — механическое + химическое — мы рекомендуем чаще всего.
Газофазная (сухая) дисперсия
| Метод | Механизм | Плюсы | Минусы | Типичное использование |
|---|---|---|---|---|
| Термическая сушка | Удаляет жидкие мостики путем испарения влаги. | Простой и необходимый для большинства сухих процессов. | Устраняет только агломерацию, вызванную влагой; не помогает при статическом напряжении. | Предварительная обработка сухих порошков |
| Механическое оборудование (пневматическая мельница, классификатор) | Высокоскоростной газ или вращающиеся детали создают сдвиговые и ударные воздействия. | Работает в потоке во время измельчения/классификации. | Частицы немедленно снова агломерируются после выхода из машины. | Линии непрерывного производства |
| Электростатический заряд (коронный разряд) | Придает всем частицам одинаковый заряд, поэтому они отталкиваются. | Высокоэффективен для монодисперсных облаков. | Требуется специализированное оборудование; сложнее контролировать. | Порошковое покрытие, электростатическая классификация |
При сухих процессах не стоит игнорировать классификатор. Хорошо настроенный воздушный классификатор активно отфильтровывает агломераты из конечного потока продукта. Зачастую это проще исправить, чем пытаться диспергировать материал после завершения процесса.
Какой маршрут вам следует выбрать?
Сначала ответьте на эти четыре вопроса:
- Влажно или сухо? Если вы производите суспензию, используйте химическое и механическое литье. Если вам нужен сухой порошок, сосредоточьтесь на эффективности сушки и работы классификатора.
- Какой у вас размер частиц? При размерах частиц менее 1 микрона более актуальными становятся ультразвуковые или электростатические методы. При размерах более 1 микрона обычно достаточно механических и химических методов.
- Какова ваша пропускная способность? Механические и химические процессы позволяют производить тонны продукции в час. Ультразвуковые технологии пока этого не позволяют.
- Вы переносите пищевые добавки? Если важна чистота (фармацевтика, электроника), следует избегать химических диспергаторов и полагаться на физические методы.
Выберите тот вариант, который соответствует ограничениям вашего технологического процесса.
Эпический порошок
Эпический порошок,Более 20 лет опыта работы в индустрии ультратонких порошков. Активно содействуем развитию ультратонких порошков, уделяя особое внимание процессам дробления, измельчения, классификации и модификации ультратонких порошков. Свяжитесь с нами для бесплатной консультации и индивидуальных решений! Наша команда экспертов стремится предоставлять высококачественные продукты и услуги для максимальной эффективности обработки ваших порошков.
Если вы столкнулись с агломерацией и не уверены, какой метод подходит для вашего материала, мы можем помочь. Отправьте нам образец порошка. Мы обработаем его на нашем лабораторном оборудовании (струйные мельницы, классификаторы, модификаторы поверхности), измерим эффективность диспергирования и предоставим вам рекомендации по процессу, подкрепленные данными. Бесплатно. Без обязательств. Только реальные цифры.
Связаться с нами для испытания материала: https://www.epicmilling.com/contact-us/
Или ознакомьтесь с нашим ассортиментом оборудования: https://www.epicmilling.com/powder-machinerй/
“Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться с онлайн-представителем службы поддержки EPIC Powder». Зельда По любым дополнительным вопросам обращайтесь.”
— Джейсон Ван, Инженер