การเพิ่มการยึดเกาะของผงส่งผลต่อการไหลอย่างไร?

การเพิ่มการยึดเกาะของผงจะลดความสามารถในการไหลของผงลงอย่างมาก กลไกพื้นฐานเกี่ยวข้องกับการรบกวนสมดุลของแรงระหว่างอนุภาค การจัดระเบียบโครงสร้างจุลภาคใหม่ และการเปลี่ยนแปลงในการตอบสนองทางกลในระดับมหภาค จากข้อมูลจากการศึกษาหลายสาขาวิชา สามารถสรุปผลกระทบของการยึดเกาะต่อความสามารถในการไหลได้ดังนี้:

I. กลไกการทำลายล้างของความเหนียวที่เพิ่มขึ้น

1. ความไม่สมดุลของแรงระหว่างอนุภาค

การเพิ่มการยึดเกาะจะเพิ่มแรงแวนเดอร์วาลส์ แรงไฟฟ้าสถิต และแรงสะพานของเหลวระหว่างอนุภาค ทำให้เกิดการก่อตัวของกลุ่มที่เสถียร

ตัวอย่างเช่น เมื่อแรงยึดเกาะของผงเซอร์โคเนียนาโนเพิ่มขึ้น 30% มุมพักจะเพิ่มขึ้นจาก 35° เป็น 45° และเวลาการไหลจะเพิ่มขึ้น 50%

การเพิ่มขึ้นของการยึดเกาะทุก ๆ 1 mN/m ความสามารถในการบีบอัดจะเพิ่มขึ้น 8–12%

ในระบบ PVC-CPE เมื่อปริมาณแคลเซียมคาร์บอเนตเพิ่มขึ้น 5% ความพรุนระหว่างอนุภาคจะลดลง 20% และเวลาการไหลจะเพิ่มขึ้น 40%

ผลการล็อคระดับจุลภาค

ความเหนียวแน่นที่สูงขึ้นทำให้อนุภาคสร้างโครงสร้างแบบเครือข่ายหรือโซ่ซึ่งขัดขวางการเลื่อนตัวของอนุภาค

ตัวอย่างเช่น หลังจากปรับปรุงความเหนียวแน่นของผงแมกนีเซียมออกไซด์แล้ว การยึดเกาะจะเพิ่มขึ้นจาก 0.8 kPa เป็น 1.5 kPa และฟังก์ชันการไหล (FF) จะลดลงจาก 4.5 เป็น 2.8

II. ผลที่สังเกตได้ของการเพิ่มการยึดเกาะ

III. กรณีศึกษา: ความเหนียวแน่นเทียบกับความสามารถในการไหลในวัสดุทั่วไป

1. ผงนาโนเซอร์โคเนีย

เมื่อขนาดอนุภาค <50 นาโนเมตร พื้นที่ผิวจำเพาะ >30 m²/g และแรงยึดเกาะ >1.2 mN/m ดัชนีการไหล (FI) จะ <30 การเติมซิลิกาไมโครไนซ์ 0.5% จะลดการยึดเกาะลง 40% ทำให้ FI เพิ่มขึ้นเป็น 45

2.ผงยา(พาราเซตามอล)

ความเหนียวดั้งเดิมทำให้มีมุมพัก 52° เมื่อเติมแมกนีเซียมสเตียเรต 1% ลงไป มุมพักจะลดลงเหลือ 38° ทำให้การไหลดีขึ้นจาก "แย่มาก" เป็น "ดี"

3. พีวีซีผสมแห้ง

เมื่อปริมาณ CaCO₃ เกิน 15% ความพรุนระหว่างอนุภาคจะลดลงต่ำกว่า 0.35 และความน่าจะเป็นของการโค้งงอของถังจะเกิน 60%

กลยุทธ์ทางอุตสาหกรรมเพื่อรับมือกับปัญหาการยึดเกาะที่เพิ่มมากขึ้น

1. เทคโนโลยีการดัดแปลงพื้นผิว

การขัดเชิงกล: การใช้เครื่องบดรังผึ้งเพื่อขัดพื้นผิวของผงโพลีเอทิลีนแบบเชื่อมขวาง (XLPE) ช่วยลดความหยาบของพื้นผิว (Ra) จาก 1.2 μm เหลือ 0.8 μm และลดการยึดเกาะได้ 30%

การเคลือบทางเคมี: หลังจากที่ผงแมกนีเซียมออกไซด์ได้รับการบำบัดด้วยกรดสเตียริก มุมสัมผัสจะเพิ่มขึ้นจาก 30° เป็น 110° และแรงยึดเกาะจะลดลง 45%

2. การควบคุมสารเติมแต่ง

3. การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์กระบวนการ

การทำเม็ดสองขั้นตอน: กดผงกาวละเอียดล่วงหน้าให้เป็นเม็ดขนาด 1–2 มม. จากนั้นทำเม็ดใหม่อีกครั้งให้เป็นอนุภาคขนาด 3–5 มม. โดยลดจุดสัมผัสลงเหลือ 80%

การอบแห้งแบบไล่ระดับ: สำหรับผงที่ไวต่อความชื้น ให้ใช้การอบแห้งแบบแบ่งขั้นตอนที่อุณหภูมิ 40°C → 60°C → 80°C ปริมาณความชื้นจะลดลงจาก 3% เป็น 0.5% และการยึดเกาะจะลดลง 70%

V. วิธีการเฝ้าระวังและเตือนล่วงหน้าสำหรับการยึดเกาะ

1. เทคโนโลยีการตรวจจับแบบออนไลน์

เครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาคและการยึดเกาะด้วยเลเซอร์: ตรวจสอบการกระจายขนาดอนุภาคและการเปลี่ยนแปลงการยึดเกาะแบบเรียลไทม์ ปรับปริมาณยาช่วยการไหลแบบไดนามิก

Thermogravimetric–FTIR (TG-FTIR): วิเคราะห์ว่าความสามารถในการยึดเกาะที่เพิ่มขึ้นนั้นเกิดจากสิ่งเจือปนที่ดูดซับบนพื้นผิวหรือไม่ (เช่น ผลิตภัณฑ์ไพโรไลซิส CPE ในระบบ PVC)

2. ตัวบ่งชี้การแจ้งเตือนการไหล

เกณฑ์การยึดเกาะที่สำคัญ: สัญญาณเตือนจะเกิดขึ้นเมื่อแรงยึดเกาะ > 1.5 mN/m (สำหรับผงนาโน)

ความหนาแน่นแบบไดนามิก (Dρb): ความเสี่ยงจากการไหลสามารถระบุได้เมื่อ Dρb < 1.6 g/cm³

บทสรุป

การเพิ่มการยึดเกาะจะช่วยลดการไหลของผงได้อย่างมากโดยการเปลี่ยนแปลงสมดุลของแรงระหว่างอนุภาคและโครงสร้างจุลภาค ในทางปฏิบัติทางอุตสาหกรรม จำเป็นต้องแก้ไขปัญหานี้โดยการปรับเปลี่ยนพื้นผิว การควบคุมสารเติมแต่ง และการปรับปรุงกระบวนการ ขณะเดียวกันก็ใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีการตรวจสอบออนไลน์เพื่อการจัดการการยึดเกาะแบบไดนามิก