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1、52004年第2期 1序言 亚光涂料以其自然、 高贵、 优雅的外观效果而得 到极其广泛的应用。亚光涂料中大多采用微粉化的 沉淀二氧化硅作消光剂,其消光机理如图1所示, 即:涂料中的消光剂在涂膜干燥固化后,在涂膜表面 产生肉眼看不出的微粗糙度。粗糙的表面使入射的 光线产生漫反射,从而使表面产生亚光效果。 图1消光剂消光机理 二氧化硅消光剂的消光性能除取决于其孔隙体 积(或称孔容)外,粒径分布也非常重要。 只有使消光 剂的粒径与涂料的干膜厚度达到最佳配合,才能使 涂料产生最佳的消光效果。粒径较小的消光剂使涂 层的表面手感较好,但消光效率差;比较粗的消光剂 消光效率高,但会使涂层表面较粗糙。现在,普
2、遍使 用的消光剂要求最大粒径不超过8m,平均粒径2m 左右。 消光剂的粒度分布,由粉碎加工工艺决定。目 前,国内生产厂家大多采用扁平式气流粉碎机进行 粉碎加工。但在粉碎加工过程中,普遍存在一个问 题,即:一次粉碎后,平均粒径偏粗,且仍有一部分粒 子 (2 5 %) 的粒径大于8m。因此,很多厂家采用 对消光剂进行二次粉碎的方法来克服上述问题。但 二次粉碎不仅使粉碎加工的成本成倍增加,而且又 使得消光剂的平均粒径偏小,消光效率下降。 针对上 述问题,我们设计了一种余气分级器应用于消光剂 的粉碎过程中,并对使用情况进行了研究。 2设计 2. 1基本原理 余气分级器是根据旋风分离器的基本原理而设 计
3、的一种结构简单、且没有额外动力消耗的的分级 设备,它利用扁平式气流粉碎机出口的高速气流(我 们称之为 “余气”)的动能来实现对消光剂的分级。 如图2所示,消光剂经气流粉碎机粉碎后,高速 气流夹带消光剂粉体沿切向进入余气分级器。余气 分级器的结构见图3所示,在余气分级器内,粉体颗 粒随气流作螺旋运动,并在筒体中形成外旋流和内 旋流 1 。 忽略粉体粒子之间的相互碰撞及静电引力 , 其运动规律将由作用于粒子的重力、离心力及气流 磨擦阻力决定。 当颗粒粒径较大时,粒子受到的离心 力大于气流磨擦阻力,其径向运动方向朝向壁面,并 在与壁面接触后失去动能,在重力的作用下从下出 口排除;而当颗粒的粒径较小时
4、,粒子受到的离心力 不足以克服气流磨擦阻力,粒子将进入内旋流区域, 并随气流从上出口排出。通过对余气分级器的合理 设计,可使粒径小于8m的粉体从上出口排出,成 为合格产品;而大于8m的则从下出口排出,然后 返回重新粉碎。 图2余气分级气流程示意图 单元设备 消光剂制备中余气分级器的设计与应用 朱海清 (江南大学,无锡214036) 摘要结合消光剂的制备,介绍了余气分级器的工作原理及设计计算,并对其应用情况进行了分析。 关键词消光剂粒径余气分级器 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 6化
5、工 设 备 与 管 道第41卷 图3余气分级器结构简图 2. 2设计计算 在余气分级器内,粒子受到的气流磨擦阻力及 离心力均与粒径有关。理论上,存在一个临界粒径 dc,粒径小于dc的消光剂将进入上旋流,从上出口排 出;反之,则从下出口排出。 临界粒径的大小与分级器的结构参数、气体粘 度、 气体密度、 粉体密度及气体进口速度等有关,即: dc=f ( D 0,De,c,vj ,N) 其中:D0 圆筒体内径; De 上出料口内径; 气体粘度; c 粉体密度; 气体密度; vj 气体切向速度; N 气体旋转圈数。 参照文1 dc= 3 R (c-)vjN (1 - R D0 )(1) 其中: R =
6、 (D0- De) / 4 + De/ 2 取: D0= 1000mm;De= 450 mm;R = 362. 5 mm; vj= 40m/ s;N= 5. 6 空气的物性参数= 1. 810 - 5kg/ s m; = 1. 205kg/ m 3 消光剂密度 c= 1000kg/ m 3 代入(1)式中得:dc7m 3应用 表1中的数据为消光剂经气流粉碎机一次粉碎 后的粒度分布; 表2中的数据为使用余气分级时,分级器上出 料口排出的消光剂的粒度分布。 粒度测试仪器:南京化工大学NSK C- 1B Photo Size Analyser 表1 粒径m 体积%累积体积% 0. 02. 040.
7、2640. 3 2. 04. 034. 7675. 1 4. 06. 09. 7484. 8 6. 08. 07. 4592. 3 8. 010. 04. 6096. 8 10. 012. 02. 2899. 1 12. 014. 00. 8599. 9 14. 00. 01100 切割粒径D50= 2. 96m 表2 粒径m体积%累积体积% 0. 02. 047. 0547. 0 2. 04. 051. 1498. 1 4. 06. 01. 2399. 4 6. 08. 00. 57 99. 9 8. 010. 00. 00 10. 00. 01100 切割粒径D50= 2. 12m 数据显
8、示,经扁平式气流粉碎机一次粉碎后,还 有7. 7%左右的消光剂粒子的粒度大于8m,使消 光剂的性能受到影响。 使用余气分级器后,其上出料 口排出的消光剂在粒度分布上能够满足要求。 该余气分级器在广东一消光剂生产企业投入了 实际应用,并取得了良好的效果。加装余气分级器 后,不再需要把消光剂全部进行二次粉碎,只需把分 级器下出料口的物料返回重新粉碎。 这样,不仅使产 品质量得到了保证,而且大大降低了工人的劳动强 度,并使粉碎加工的能耗降低了30%以上。 参考文献 1除尘设备设计,化工设备设计全书编辑委员会编,上海科学技 术出版社,1985年11月 2“旋风分离器非稳态流场的简化分析”,化工机械,2002/ 3 VOL30 3“谈谈消光剂的选择”,涂料工业,1998/ 3 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 3Vol. 41 No. 2 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.