При разработке высокоэффективных покрытий, таких как покрытия для древесины, кожи, рулонной стали и тонкопленочные покрытия, в качестве основных добавок для регулирования блеска, улучшения тактильных ощущений и повышения физических свойств пленки используются кремнеземные матирующие агенты. Однако производители покрытий предъявляют к этим агентам строгие требования: высокая матирующая способность, превосходная прозрачность пленки и отличная способность к повторному диспергированию для предотвращения образования твердых частиц.
Для производства кремнезема «покрывающего качества», отвечающего этим требованиям, хотя предшествующий процесс химического осаждения или гелеобразования имеет решающее значение, ключевыми факторами, определяющими конечное распределение частиц по размерам (PSD), пористость и прозрачность, являются последующее физическое измельчение и классификация. В этой статье рассматривается, как оптимизировать производственную линию, в частности, с помощью передовых методов измельчения кремнезема покрывающего качества с использованием сверхтонкого оборудования для создания высококачественных матирующих агентов.
I. Основные требования к эксплуатационным характеристикам матирующих агентов
Для производства высококачественного диоксида кремния, пригодного для нанесения покрытий, необходимо прежде всего уточнить ключевые показатели:
- Высокая прозрачность (низкая дымка)Прозрачность достигается за счет точного контроля размера и распределения частиц:
- Размер частиц обычно контролируется в диапазоне 3–10 мкм (D50).
- Избегайте крупных частиц (>15 мкм), вызывающих рассеяние света.
- Избегайте попадания ультрамелкой пыли (<1 мкм), которая усиливает дымку.
- Отличная диспергируемостьПревосходная диспергируемость обеспечивает:
- Быстрое смачивание в смоляных системах.
- Отсутствие агломерации или плавания.
- Низкое маслопоглощение.
- Контролируемая эффективность матированияЭто зависит от:
- Пористая структура (удельная площадь поверхности).
- Ширина распределения частиц по размерам (PSD).
- Шероховатость поверхности.
Суммируя: Размер частиц определяет прозрачность, структура определяет способность к матированию, а диспергируемость определяет эффективность применения.
II. Влияние структуры сырья на характеристики мата
Матирующие агенты для покрытий обычно производятся с использованием осажденного или гелеобразного диоксида кремния и характеризуются следующими свойствами:
- Пористая структура (диаметр пор 10–50 нм).
- Высокая удельная площадь поверхности (300–800 м2/г).
- Склонность к образованию «мягких агломератов».
Эти мягкие агломераты после сушки образуют крупные частицы (десятки микрон) и должны быть деагломерированы путем измельчения. Однако внутренняя пористая структура должна оставаться неповрежденной в течение этого процесса.
Противоречие:
- Недостаточное измельчение → Плохая диспергируемость.
- Чрезмерное шлифование → Разрушение пористой структуры → Снижение эффективности сцепления.
Поэтому выбор оборудования для измельчения кремнезема, пригодного для нанесения покрытий, имеет решающее значение.
III. Ключевые производственные процессы: сверхтонкое шлифование и прецизионная классификация.
После сушки фильтрационные осадки из диоксида кремния представляют собой нерегулярные агломераты, требующие глубокой обработки. В настоящее время в основных производственных линиях используются либо струйные мельницы, либо системы со встроенными классификаторами (например, пневматические классификаторы).
Технология струйной обработкиСекрет высокой прозрачности
Струйные мельницы (с псевдоожиженным слоем или дисковые) используют сверхзвуковые потоки воздуха для столкновения частиц под высоким давлением.
- Низкотемпературное измельчение: Расширение сжатого воздуха создает охлаждающий эффект. Это крайне важно для модифицированного воском диоксида кремния, поскольку низкотемпературная среда предотвращает плавление воска (имеющего низкую температуру плавления) и засорение оборудования.
- Эффект самошлифовки: Частицы сталкиваются друг с другом, не внося металлических примесей и обеспечивая высокую чистоту и белизну.
- Крайняя классификация: Встроенная высокоскоростная турбина строго отфильтровывает крупные частицы (D100 > 20 мкм), обеспечивая получение гладкой пленки без зернистости.
Системы воздушных классификаторов (ACM): баланс между стоимостью и эффективностью.
Принцип работы ACM основан на механическом ударе в сочетании с внутренним классификационным колесом.
- Преимущества: Интегрированное измельчение и классификация, снижение энергопотребления и непрерывное производство.
- Проблемы: Сильное ударное воздействие может повредить пористую структуру или привести к образованию чрезмерного количества мелких частиц.
- Оптимизация: Снижение линейной скорости вращения ротора и увеличение скорости вращения классификационного колеса могут улучшить результаты измельчения кремнезема для нанесения покрытий.
Шаровые мельницыНе рекомендуется в качестве основного инструмента.
Шаровые мельницы часто вызывают загрязнение среды, неконтролируемый расход энергии и разрушение конструкции, что приводит к широкому распределению частиц по размерам. Они подходят только для первичного грубого дробления или для получения продуктов невысокого качества.
IV. Специализированный дизайн для повышения производительности
Защита пористой структуры
Способность кремнезема к матированию тесно связана с объемом его пор. Чрезмерное давление во время шлифовки кремнезема для покрытий может разрушить эти поры.
- Оптимизация процессов: Используя частотное преобразование для управления объемом воздуха и скоростью подачи, мы достигаем эффекта «слабое воздействие, сильная классификация», что позволяет быстро выводить качественные частицы из зоны измельчения.
Обработка поверхности на месте (модификация воском)
Для получения «легкодиспергируемых» агентов воск часто добавляют на стадии измельчения. В высокоэнергетическом поле ультратонкого измельчения диоксида кремния для покрытий молекулы воска равномерно покрывают поверхность диоксида кремния. Это улучшает диспергируемость и повышает устойчивость покрытия к царапинам.
Достижение узкого распределения частиц по размерам (PSD)
Вторичные процессы классификации дополнительно удаляют «слишком мелкие» частицы. Хотя они не ухудшают прозрачность, они значительно увеличивают вязкость покрытия и негативно влияют на выравнивание.
V. Заключение и рекомендации для отрасли
Производство высокопрозрачных, легко диспергируемых матирующих материалов — это не просто покупка оборудования; это точное регулирование «силовых полей» и «полей воздушного потока».
- Выбор оборудования: Для дорогостоящих применений (например, покрытия для мобильных телефонов, УФ-покрытия) всегда выбирайте струйную мельницу с высокоточной классификацией.
- Предотвращение загрязнения: Поскольку диоксид кремния обладает абразивными свойствами, оборудование следует футеровать керамикой или износостойкими материалами с высокой молекулярной массой, чтобы предотвратить металлическое загрязнение, вызывающее пожелтение пленки.
- Цифровое управление: Современные производственные линии должны быть оснащены системой онлайн-мониторинга размера частиц для корректировки параметров в режиме реального времени.
Компания Epic Powder, являясь ведущим экспертом в области обработки порошков, (Порошок Циндао Эпик Компания Machinery Co., Ltd. предоставляет специализированные инженерные услуги для кремнеземной промышленности, от автономных установок до полностью автоматизированных линий. Наша специализированная лаборатория по шлифованию кремнезема для покрытий предлагает бесплатное тестирование образцов, чтобы помочь вам найти идеальный баланс между эффективностью нанесения покрытия, прозрачностью и себестоимостью производства.
Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться с представителем Zelda Online по любым вопросам.
— Опубликовано Эмили Чен
