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      1. 氧化鋯珠研磨介質廠家

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        鋯珠、鋁珠、玻璃珠對磨砂機的分散研磨性能影響

        作者:admin日期:2021-03-04閱讀
        物料研磨是油墨生產的重要環節,研磨質量的高可用物料的分散程度表示。研磨設備、研磨介質、研磨時間和研磨次數等因素影響著物料的研磨效果和效率。為了將磨砂機在油墨分散研磨得到地應用,本文分析了研磨介質(涉及不同介質類型、同類型介質的不同直徑)、研磨時間與研磨次數,以及臥式磨砂機、籃式磨砂機、球磨機和電動攪拌機等不同研磨設備對溶劑和水基油墨分散研磨的效果影響。研究結果表明,因介質比重較大,采用氧化鋯珠作為研磨介質時物料的研磨效果優于玻璃珠和氧化鋁珠;同類型研磨介質的直徑越小,顏料粒徑越小,研磨效果越好;研磨時間越長,或研磨次數越多,顏料粒徑越小,研磨效果越好;采用臥式磨砂機作為研磨設備的顏料研磨效果優于籃式磨砂機、球磨機和電動攪拌機。

        在油墨生產中,需要將物料預分散,然后利用研磨設備進行研磨,直到研磨細度達到工藝要求。
        顏料研磨是溶劑和水基油墨生產過程的重要環節。研磨設備依靠球、鋯珠等研磨介質通過不同運動對物料進行撞擊、摩擦和剪切,進而粉碎和分散物料[4]。油墨顏料研磨設備常用磨砂機。磨砂機可分為立式和臥式磨砂機兩大類[5]。與輥磨機、膠體磨等設備相比較,磨砂機具有生產效率高、運行成本、物料顆粒度細等特點[6]。
        油墨的生產質量取決于物料的分散性。物料分散性能又與研磨設備、研磨介質、研磨時間和研磨次數等因素密切相關。文獻[7]研究了顏基比、進料速度和研磨次數對油墨預分散性能的影響。文獻[8]以炭黑為分散相制備水性分散體系,測試了不同類型砂磨機、研磨方式下的研磨效果。文獻[9]研究了不同研磨介質直徑和研磨時間對油墨研磨效果的影響。
        為將磨砂機在油墨分散研磨得到地應用,本文研究了相關因素下油墨物料的研磨效果。本文先闡述了試驗采用的材料、儀器和測試方法,然后分析了研磨介質(涉及不同介質類型、同類型介質的不同直徑)、研磨時間與研磨次數,以及布勒臥式磨砂機、籃式磨砂機、球磨機和電動攪拌機等不同研磨設備對溶劑和水基油墨分散研磨的效果影響。
        1研究方法
        1.1材料和儀器
        (1)材料:水基油墨顏料聯苯胺黃;
        丙烯酸樹脂AZR(阿托茲公司);助劑為分散劑、消泡劑。
        (2)研磨設備:高速攪拌機(上海司樂儀器)、布勒臥式磨砂機(瑞士布勒)、籃式研磨機。
        (3)研磨介質:直徑為1.0~1.2mm、1.6~1.8mm和2.2~2.4mm的鋯珠(萍鄉金瑞新材料有限公司);氧化鋁珠(山東盛日股份有限公司);玻璃珠(河北馳野玻璃珠有限責任公司)。
        (4)測量儀器:MicrotracS-3500激光粒度分析儀(美國Microtrac有限公司);電子天平(梅特勒-托利多);器。
        1.2試驗內容及方法
        (1)測試內容。測試玻璃珠、氧化鋁珠和氧化鋯珠作為研磨介質時通過相應的研磨設備研磨一定時間后的顏料粒徑分布[10-13];測試3種直徑1.0~1.2mm、1.6~1.8mm和2.2~2.4mm的氧化鋯珠作為研磨介質時通過相應的研磨設備研磨一定時間后的顏料粒徑分布;測試直徑1.0~1.2mm氧化鋯珠作為研磨介質時,通過臥式磨砂機研磨30、60、90min和120min的等量油墨樣品后的顏料粒徑分布;測試臥式磨砂機、籃式磨砂機、球磨機和電動攪拌機等4種研磨設備下油墨顏料粒徑分布。
        (2)測試方法。室溫條件下,按一定顏基比將顏料、分散劑和助劑混合,經預分散后置入相應的研磨設備,加入相應的研磨介質以一定速度進行研磨,在規定佳時間內抽取油墨顏料樣品;采用激光粒度儀測試油墨粒徑及其分布,以95%的油墨顏料大粒徑的方式分析不同研磨方式的研磨效果。
        2試驗結果及分析
        分析研磨介質(涉及不同介質類型、同類型介質的不同直徑)、研磨時間與研磨次數,以及布勒臥式磨砂機、籃式磨砂機、球磨機和電動攪拌機等不同研磨設備對溶劑和水基油墨分散研磨的效果影響。2.1研磨介質
        2.1.1不同類型研磨介質
        選取直徑在1.0~1.2mm范圍內的玻璃珠(比重2.4)、氧化鋁珠(比重3.85)和氧化鋯珠(比重6)作為研磨介質,在其他試驗條件相同的情況下采用臥式磨砂機研磨等量油墨,研磨時間90min。采用激光粒度儀來測量顏料粒徑大小,分析不同類型的研磨介質對油墨研磨效果的影響,具體結果見圖1。
        不同類型的研磨介質對油墨研磨效果的影響
        結合圖1,分析不同類型研磨介質時的研磨效果如下:
        (1)采用比重較大的研磨介質時,顏料粒徑要小,研磨效果好。玻璃珠(比重2.4)、氧化鋁珠(比重3.85)和采用比重為6的氧化鋯珠作為研磨介質時,油墨95%的粒徑小于1μm;采用比重為3.85的氧化鋁珠作為研磨介質時,油墨95%的粒徑小于2μm;采用比重為2.4的玻璃珠作為研磨介質時,油墨95%的粒徑小于3μm。
        (2)研磨效果、研磨粒徑大小與研磨介質的類型相關,主要是密度和表面光滑程度。氧化鋯珠比重大于玻璃珠比重,且其表面光滑。在研磨介質速度和直徑相同的條件下,研磨介質比重越大、球體越大,研磨過程中與顏料顆粒充分接觸,互相碰撞摩擦所產生的分散剪切力大,分散效率高,研磨效果好。
        2.1.2不同研磨介質直徑
        選用三種直徑1.0~1.2mm、1.6~1.8mm及2.2~2.4mm的氧化鋯珠作為研磨介質,在其他的研磨條件相同的情況下,采用臥式磨砂機對等量的顏料進行研磨90min,通過激光粒度儀測量研磨后的顏料粒徑。分析不同類型的研磨介質對油墨研磨效果的影響,具體結果見圖2。
        鋯珠、鋁珠、玻璃珠對磨砂機的分散研磨性能影響(圖2)
        圖2同類型研磨介質不同直徑時顏料粒徑分布特征Fig.2Pigmentparticlesizedistributioncharacteristicsofdifferentdiametersofthesametypeofgrindingmedia結合圖2,分析同類型研磨介質不同直徑時的研磨效果:
        (1)采用小直徑的氧化鋯珠作為研磨介質時,顏料粒徑要小,研磨效果好。采用直徑1.0~1.2mm的氧化鋯珠作為研磨介質時,油墨95%的粒徑小于1μm;采用直徑1.6~1.8mm的氧化鋯珠作為研磨介質時,油墨95%粒徑小于1.52μm;采用直徑2.2~2.4mm的氧化鋯珠作為研磨介質時,油墨95%的粒徑小于1.6μm。與此同時,采用直徑1.6~1.8mm和2.2~2.4mm的氧化鋯珠研磨效果較為接近。
        (2)直徑小的研磨介質在磨砂機筒內相互碰撞發生剪切作用幾率要高。研磨珠直徑越小,同容量體積下數量多碰撞幾率高;研磨過程中研磨介質的作用面積大,對顏料分散剪切作用力大,油墨粒徑分布越窄,研磨后的顏料粒徑整體變小且小粒徑顏料數量較多,研磨效果和效率高。直徑較大的研磨介質,因比表面積小、作用面積小使得對顏料的分散剪切作用力小,油墨粒徑的分布較寬且較大粒徑的數量較多。
        2.2研磨時間與次數 
        2.2.1研磨時間
        選取直徑1.0~1.2mm的氧化鋯珠作為研磨介質,在其他試驗條件相同的情況下采用臥式磨砂機研磨等量油墨,在研磨30、60、90min和120min等4個時間點抽取等量油墨樣品。采用激光粒度儀來測量顏料粒徑大小,分析不同研磨時間對油墨研磨效果的影響,具體結果見表1。
        不同研磨時間的油墨研磨效果
        結合表1,分析不同研磨時間的油墨研磨效果:研磨時間越長,顏料粒徑越小,研磨效果越好。研磨30min后油墨95%的粒徑小于1.58μm;研磨60min后油墨95%的粒徑小于1.13μm;研磨90min后油墨95%的粒徑小于0.97μm;研磨120min后油墨95%的粒徑小于0.76μm。
        2.2.2研磨次數
        本次試驗選取直徑為1.0~1.2mm的氧化鋯珠作為研磨介質,在其他試驗條件相同的情況下采用臥式磨砂機研磨等量油墨,按照1遍研磨、2遍研磨、3遍研磨和4遍研磨的方式進行試驗,采用激光粒度儀來測試上述4種方式的顏料粒徑分布,分析不同研磨時間對油墨研磨效果的影響。具體結果見表2。
        結合表2,分析不同研磨次數的油墨研磨效果:
        鋯珠、鋁珠、玻璃珠對磨砂機的分散研磨性能影響(圖4)
        (1)研磨次數越多,顏料粒徑越小,研磨效果越好。研磨1遍后油墨95%的粒徑小于1.16μm;研磨2遍后油墨95%的粒徑小于1.07μm;研磨3遍后油墨95%的粒徑小于0.95μm;研磨4遍后油墨95%的粒徑小于0.88μm。
        (2)隨著研磨次數的增加,研磨過程中與顏料顆粒充分接觸,小粒徑油墨數量增多,粒徑分布范圍變窄;油墨進長時間研磨后,顏料被連結料分散得越充分,分散性越好,研磨效果好。
        2.3不同研磨設備因作用方式不同,不同的研磨設備對油墨研磨效果影響較大。采用布勒臥式磨砂機、籃式磨砂機、球磨機和電動攪拌機對等量油墨研磨,其中研磨介質選取直徑為2.2~2.4mm的鋯珠。研磨2h后,采用激光粒度儀來測量顏料粒徑大小,分析不同研磨時間對油墨研磨效果的影響,具體結果見表3。
        鋯珠、鋁珠、玻璃珠對磨砂機的分散研磨性能影響(圖5)
        結合表3,分析采用不同研磨設備對油墨研磨效果影響:
        (1)研磨效果從高到,依次為臥式磨砂機、籃式磨砂機、球磨機和電動攪拌機。其中,采用臥式磨砂機研磨2h后,油墨95%的粒徑小于1.38μm;采用籃式磨砂機研磨2h后,油墨95%的粒徑小于3.27μm;采用球磨機研磨2h后,油墨95%的粒徑小于8.57μm;采用電動攪拌機研磨2h后,油墨95%的粒徑小于12.12μm。
        (2)由于布勒臥式磨砂機功率較大,產生較大的剪切力,能夠超微細化油墨顏料顆粒。相較于布勒臥式磨砂機和籃式磨砂機,電動攪拌機研磨顏料的過程無法,顆粒不能充分受力,導致研磨效果較差。
        3結語
        研磨設備、研磨介質、研磨時間和研磨次數直接影響物料的分散性能,即顏料顆粒度分布。本文在一定的試驗材料、儀器和測試方法下,研究了玻璃珠、氧化鋁珠和氧化鋯珠作為研磨介質時的顏料粒徑分布;直徑為1.0~1.2mm、1.6~1.8mm和2.2~2.4mm的氧化鋯珠作為研磨介質時的顏料粒徑分布;氧化鋯珠作為研磨介質、采用臥式磨砂機研磨30、60、90min和120min時間后的顏料粒徑分布;研究了臥式磨砂機、籃式磨砂機、球磨機和電動攪拌機等4種研磨設備下油墨顏料粒徑分布。
        研究結果表明,因介質比重較大,采用氧化鋯珠作為研磨介質時物料的研磨效果優于玻璃珠和氧化鋁珠;同類型研磨介質直徑越小,顏料粒徑越小,研磨效果越好;研磨時間越長,或研磨次數越多,顏料粒徑越小,研磨效果越好;采用臥式磨砂機作為研磨設備的研磨效果優于籃式磨砂機、球磨機和電動攪拌機。
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