一、为什么要做包覆改性(以碳酸钙非金属矿粉举例,先介绍原理,再说设备)?
碳酸钙是应用广泛的无机材料,通常用作填料被广泛用于食品,医药,造纸,塑料,涂料,饲料等等行业。其中在塑料行业,优质的改性重钙粉,带来好的分散性和相容性,提升塑料产品的综合性能,同时也带来成本的降低。
完美改性重钙粉 高质量母粒
要获得高质量的塑料母粒,完美的改性活化效果是关键
超细钙粉填充量可达 88%,提升填充量,降低成本
低质量母粒 改性差的重钙粉
碳酸钙粉在塑料母粒生产工艺中,经常会在搅拌槽的滤网和挤压造粒的滤网堵料,生产经常需要停机,更换滤网,清洗滤网。这几乎是所有母粒生产企业面临的问题,且不可避免,即便进口造粒挤压机,都会有这个问题,相比国产设备,只是滤网堵塞的时间长短而已。
滤网堵塞
如果采用完美的改性重钙粉,会大幅降低堵塞的时间,减少停机时间,增加生产效率。
二、改性工艺有哪些?
首先我们来了解表面包覆改性的基本原理,以硬脂酸为例,它其实是在每一个碳酸钙粉体表面包裹上硬脂酸, 且不会多层包覆。与此同时,在碳酸钙粉末与粉末之间又保留一定量的游离硬脂酸,以保证颗粒之间的润滑度。如下图:
完美的改性重钙粉,呈现的效果如下:
一开始的改性设备行业基本都采用批次式普通加热搅拌罐,这样的改性效果差,效率低,改性剂浪费严重。
之后过渡到批次式加热高速搅拌混合机,相比上一代,提升了改性效果,改性剂添加量也降低,效率增加,但是无法连续式生产。
连续式加热慢速混合螺杆机,工艺整体提升,解决了连续式生产的问题。
之后的工艺发展,国内和国外都选择高速冲击式的机械融合法为研究路径。
结果具体呈现的设备还是有所不同:
国内以三转子改性设备, 以三个品字形的改性筒组成,如下图:
早期时候,中国高端矿物粉体,几乎被欧米亚Omya、英格瓷、 矽比科Sibelco等国际矿业巨头垄断。国内厂商对矿物深加工技术认识匮乏,且进口设备价格特别昂贵。因此,市场上开始出现有设备厂商寻求低成本的改性工艺,于是出现了三转子改性设备。虽然是用于满足中低端改性要求,但该设备的出现非常有意义,促使了国内粉体厂商踏入改性粉的市场。
实际上,在高端重钙粉的实际应用市场中,中国国内厂商还是处于劣势地位。比如透气薄膜,高档卫生用品,医用行业等等。
三、如何达到满意的改性效果?
在非金属矿物的改性过程中,其实要实现三方面的融合转换:
CaCo3钙粉 + 硬脂酸 + 能量
同时,在工艺上必须实现实现精准反馈控制,比如精准称重法和工艺恒温法,以实现物料和改性剂准确配比。兼顾大颗粒团聚的筛选和解聚,以极低的硬脂酸用量比例(0.4%-0.8%),实现每一个颗粒完美包覆。
国际先进的改性技术,还是德国阿尔派改性针盘磨工艺,达到99%以上的改性率。几乎垄断了所有国际矿业巨头的粉体改性工艺。德国阿尔派的第三代改性针盘磨工艺,在亚洲地区涵盖了韩国、马来西亚,日本等厂商。这些厂商也几乎垄断了高端的材料应用市场。
产品综述:
CW宽腔盘磨是一种冲击式磨机,磨腔内两块钉盘相反方向高速运转,最高相对速度可达250m/s。物料不宜超过莫氏硬度3。产品的细度通过调节钉盘转速来实现。两块钉盘相对运转时之间会产生向心力,因而即使是湿料,粘性物料同样也可以处理。同时该设备清洗非常方便,只需打开磨门即可。CW宽腔针盘磨十分适用于结晶或针状颗粒以及制药和食品行业用的脂状或油状物料的研磨加工。
此设备宽大的研磨室可防止内部涂层和堵塞问题的产生。相较于其他研磨技术此设备的能量需求更低。取决于物料的不同,在某些情况下可降低50%以上。颗粒的超细化是由磨盘的高转速来实现的。通过调整参数几乎可满足所有的研磨要求。旋转方向,磨盘转速,风量和进料速率等研磨条件的组合可依要求定制。该设备可以使用液氮进行低温粉碎。
工作原理:
原物料在两侧针盘磨之间的腔体中进行超细研磨。 在长期运行中,采用防尘结构来保护轴承。
产品特点:
宽广的研磨室结构设计使产生的热量能够有效地排放,并防止粘合堆积。由两个针型磨盘相对运行产生的高速度可以进行超细研磨。
适合莫式硬度系数低于3的物料,并且物料杂质含量不到0.1%(硅、氧化锆、陶瓷等)。
无筛网结构是处理高磨损和高粘度物料的理想选择。
应用领域:
行业 | 典型应用 | |||
化工 | 塑料 | 高聚合物 | ||
制药 | 维他命 | |||
食品 | 蛋白 | 香料 | ||
矿物 | 碳酸钙 | 填料 | 硬脂酸 | 改性 |