Turkic
ZLSIL™ ve ZLCSIL™ Özel Silika Çözümleri ile Toz Akışkanlığını Artırın
Oluşturuldu 05.17
ZLSIL™ Özel Silika ve ZLCSIL™ Füme Silika'nın Akış Yardımcıları ve Topaklanma Önleyiciler Olarak Teknik Kılavuzu
Toz hammaddeleri gıda, ilaç, kimya, yapı malzemeleri ve daha birçok endüstride yaygın ve giderek artan bir şekilde kullanılmaktadır. Mükemmel akışkanlık, tozun doğru bir şekilde işlenmesi, silodan sorunsuz boşaltılması ve hassas dozajlama için temel bir ön koşuldur. Ancak, birçok toz doğası gereği oldukça yapışkan ve işlenmesi zordur. Bu arada, çevresel nem, sıcaklık, basınç ve diğer iklimsel veya operasyonel koşullardan etkilenen çoğu toz, depolama veya nakliye sırasında topaklanmaya son derece yatkındır, bu da uygulama zorluğunu daha da artırır.
Bu endüstri sorunlarını ele almak için, Zhongqi (Shandong) Silicon Materials Co., Ltd. tarafından geliştirilen ZLSIL™ özel silika ve ZLCSIL™ dumanlı silika serileri, yüksek verimli akış yardımcıları ve topaklanma önleyici ajanlar olarak hizmet vermektedir. Çeşitli toz sistemlerinde kötü akışkanlık ve kolay topaklanma sorunlarını hedef alarak çözmekte, toz ürünlerinin işlenmesi, depolanması ve taşınması için tam süreçte kararlı bir garanti sağlamaktadır.
Tozların akış davranışını doğru bir şekilde karakterize etmek için, endüstride yaygın olarak kullanılan çeşitli standart test yöntemleri bulunmaktadır, temel yöntemler aşağıdaki gibidir:
Bu, toz akışkanlığını karakterize etmek için klasik bir yöntemdir. Toz, bir elekten metal bir silindirin tepesine eşit şekilde düşürülür ve toz doğal olarak bir koni oluşturur. Parçacıklar koniye düştüğünde, koni açısına ve parçacık viskozitesine göre yapışır veya yuvarlanır. Parçacıklar birikmeye devam ettikçe, yerçekimi parçacıklar arası kohezyonu aşana kadar koni dikleşir ve nihayet sabit bir yüksekliğe ve eğime sahip bir koni oluşturur. Koni yüksekliği veya eğim açısı ölçülerek tozun "dinlenme açısı" elde edilebilir. Parçacık viskozitesi ne kadar güçlüyse, dinlenme açısı değeri o kadar yüksek olur ve toz akışkanlığı o kadar kötü olur. Tersine, daha düşük bir dinlenme açısı daha iyi toz akışkanlığını temsil eder.
Bu, farklı çıkış çaplarına sahip bir dizi huni kullanılarak tamamlanabilen, toz akışkanlığı için hızlı bir test yöntemidir. İki temel test modu vardır: biri, akışkanlık derecesini yargılamak için tozun ilgili kalibredeki huniden kesintisiz olarak akıp akamayacağını belirlemektir; diğeri ise tozun belirli bir çıkış çapına sahip huniden geçmesi için geçen toplam süreyi ölçmektir. Süre ne kadar kısaysa, toz akışkanlığı o kadar iyidir.
Bu daha hassas ve kullanımı kolay bir test yöntemidir. Test sırasında, toz elek yuvasına (en büyük açıklıklı elek üstte olacak şekilde) dökülür ve elek yuvası sabit bir süre boyunca sallanır. Toz, kendi akış özelliklerine göre alt eleklere çökecektir. Toz aşırı derecede yapışkanlığa sahipse, malzemenin çoğu üst elekte kalacaktır. Tozun akışkanlığı ne kadar iyiyse, elekten geçen ve çöken malzeme miktarı o kadar fazla olur ve nihayetinde elek tavasına düşen malzemenin oranı o kadar yüksek olur. Titreşimden sonra, her elek katmanındaki kalıntıların kütlesi tartılır, her katmanın kütlesi karşılık gelen eleğin katsayısı ile çarpılır ve toplanır ve nihai sonuç, toz akışkanlığının nicel ölçüm değeridir.
Bu yöntem daha gelişmiş bir test prosedürüne sahiptir ve test verileri, silonun tasarım boyutunu doğru bir şekilde hesaplamak ve pürüzsüz toz boşalmasını sağlamak için kullanılabilir. Jenike'nin klasik teorisine göre, konsolidasyon gerilimi ile dökme malzeme mukavemeti arasındaki oran olan ffc, toz akışkanlığı olarak tanımlanır. Schultze tarafından önerilen halka şeklinde kesme hücresi, test doğruluğunu daha da iyileştirmek için klasik kesme hücresinin optimize edilmiş bir çözümü olarak sektörde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Zimmermann gibi bilim adamlarının araştırmalarına göre, çekme dayanımı testi, düşük yoğunluklu bir durumdaki tozun kohezyonunu ölçmek için temel yöntemdir. Test sırasında, ince bir vazelin filmi tabakasına sahip bir prob, tozun düz yüzeyiyle temas eder ve sabit bir hızda kaldırılır. Yüksek hassasiyetli bir çekme dayanımı test cihazı, tozun üst katmanını alt katmandan ayırmak için gereken kuvveti kaydeder. Kuvvet değeri ne kadar küçükse, toz kohezyonu o kadar düşük ve akışkanlığı o kadar iyidir.3 Akış Yardımcılarının Etki Mekanizması
Tüm toz parçacıkları van der Waals kuvvetleri aracılığıyla birbirine yapışır. Ultra ince parçacıklar için van der Waals kuvvetlerinin etkisi, parçacık ayrışmasını ve toz akışını teşvik eden yerçekiminden çok daha büyüktür, bu da ince tozların genel olarak zayıf akışkanlığının temel nedenidir.
Akış yardımcıları, ana toz parçacıklarının yüzeyine eşit olarak kaplanabilen, parçacıkların yüzey pürüzlülüğünü artıran ve yüzey pürüzlülüğündeki artışın iki toz parçacığı arasındaki çekim kuvvetini önemli ölçüde azaltabilen son derece ince partikül boyutuna sahip toz malzemelerdir. ZLSIL™ özel silika ve ZLCSIL™ dumanlı silika, ana toz parçacıklarının yüzeyine mükemmel şekilde uyum sağlayıp kaplayabilir, parçacıklar arasındaki etkileşim kuvvetini etkili bir şekilde izole edebilir ve parçacıklar arası çekimi büyük ölçüde azaltabilir, bu da onları yüksek verimli akış yardımcıları ve topaklanma önleyici maddeler olarak öne çıkaran temel avantajdır.
Bu kılavuzda "topaklanma", tozun uzun süreli depolama nedeniyle zamanla akışkanlığının sürekli olarak azalması ve hatta aşırı durumlarda genel bir katı blok oluşturması olgusunu ifade eder. Karşılık gelen "topaklanma önleyici", uzun süreli depolama sırasında iyi toz akışkanlığını sürekli olarak koruyabilen bir akış yardımcısı ürünü anlamına gelir.
Düşük dozajda en iyi akış iyileştirme etkisini elde etmek için, akış yardımcısı ana tozun yüzeyine ince bir şekilde dağıtılmalıdır. ZLSIL™ özel silika ve ZLCSIL™ dumanlı silika, basit bir karıştırma işlemiyle bu ince dağılımı kolayca sağlayabilir ve pulluk kesmeli karıştırıcılar, kürek karıştırıcılar veya şerit karıştırıcılar dahil olmak üzere karıştırma ekipmanlarıyla uyumludur.
ZLSIL™ ve ZLCSIL™ ürünlerinin farklı modelleri farklı dağılım özelliklerine sahiptir. Würzburg Üniversitesi'nden Profesör Zimmermann'ın ekibi bu etki üzerine derinlemesine araştırmalar yapmıştır. Deneyde, mısır nişastası model matris olarak kullanılmış ve farklı modellerdeki ZLSIL™ ve ZLCSIL™ ürünleri ile endüstri standardı trikalsiyum fosfat (TCP) akış yardımcısı, Turbula® karıştırıcı kullanılarak farklı karıştırma süreleri boyunca mısır nişastası ile karıştırılmıştır. Son olarak, sistemin akışkanlığı çekme mukavemeti testi ile değerlendirilmiştir.
Təcrübi nəticələr göstərdi ki, qısa müddətli qarışdırmadan sonra sınaqdan keçirilən bütün axıcılıq köməkçiləri qarğıdalı nişastasının axıcılığını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər, onlardan ZLSIL™ D 17 kimi hidrofob məhsullar xüsusilə görkəmli yaxşılaşdırma təsirinə malikdir. Lakin, qarışdırma müddəti çox uzun olduqda, sistemin axıcılığı yenidən azaldı. Əsas səbəb, axıcılıq köməkçisinin qarğıdalı nişastasının səthində həddindən artıq yayılması, nəticədə hissəcik səthinin hamarlığının azalması və axıcılıq modifikasiya effektinin itirilməsidir.
Nemli tozların zayıf akışkanlığının temel nedeni, toz parçacıklarının yüzeyinde bulunan sıvı filmin (sıvı su, sulu çözelti veya yağ olabilir) parçacıkları birbirine bağlamasıdır. Akış yardımcıları, parçacık yüzeyindeki sıvı filmi emerek akışkanlığı iyileştirebilir.
Sıvı emilimini verimli bir şekilde sağlamak için akış yardımcılarının yüksek poroziteye sahip olması ve kılcal etki yoluyla sıvıyı gözenek yapısına emebilmesi gerekir. Bu, ZLSIL™ özel silikanın yüksek porozite özellikleriyle nemli toz sistemleri için mükemmel bir akış yardımcısı olmasının temel nedenlerinden biridir. Ancak, karıştırma koşulları yardımcının performansını doğrudan etkileyecektir: silika aglomeratları alt mikron seviyesine kadar aşırı derecede polimerize edilirse, gözenek yapısı bozulacak ve emilim kapasitesi büyük ölçüde azalacaktır. Başka bir deyişle, kuru toz sistemlerinde yardımcının verimliliğini artırabilen ince dağılım, nemli toz sistemlerinde yardımcının verimliliğini azaltacaktır.
Bu nedenle, nemli toz sistemleri için yüksek poroziteye ve daha güçlü mekanik stabiliteye sahip silika ürünleri daha uygundur. Zhongqi (Shandong) Silicon Materials Co., Ltd., bu senaryo için farklılaştırılmış çeşitli ZLSIL™ özel silika ve ZLCSIL™ dumanlı silika ürünleri geliştirmiştir; bu ürünler, farklı baz tozların akış modifikasyon ihtiyaçlarıyla doğru bir şekilde eşleşebilir.
Nəzarətli bir təcrübə, nəmli natrium xlorid qarışığını ev sahibi toz kimi istifadə edərək, nəmli duz sisteminin özünün çox zəif axıcılığa malik olduğunu göstərdi, huni metodu ilə 7 axıcılıq dərəcəsi ölçüldü. 0,6% ZLSIL™ 22 S və ya ZLSIL™ 50 S əlavə edildikdən sonra, qarışdırmanın 1 dəqiqəsi ərzində sistemin axıcılığı 2 axıcılıq dərəcəsinə qədər artırıla bilər. Lakin, qarışdırma müddəti uzandıqca, silisium həddindən artıq yayıldı, porozite azaldı və sistemin axıcılığı yenidən pisləşdi. Qarışdırma intensivliyindən asılı olaraq, ZLSIL™ 22 S-in həddindən artıq qarışdırma təsiri bir neçə dəqiqə ərzində baş verə bilər, halbuki ZLSIL™ 50 S, qarışdırma müddətinin uzanması səbəbindən performans pozğunluğu olmadan uzun müddət yüksək effektivliyi qoruya bilər. Eyni zamanda, təcrübə göstərdi ki, kəsmə qüvvəsini azaltmaq və qarışdırma sürətini və intensivliyini azaltmaq ZLSIL™ 22 S-in effektiv təsir müddətini əhəmiyyətli dərəcədə uzada bilər.
Sıvıların toz pudrayı yapışkan hale getirmesi su bazlı ve yağ bazlı kategorilere ayrılabilir. Su bazlı sıvı sistemleri için, sıvıyı emerek akışkanlığı iyileştirmenin yanı sıra, hidrofobik silika da etkili modifikasyon için kullanılabilir; bu, higroskopik maddeler için özel, yüksek verimli bir akış yardımcısı olduğu kanıtlanmıştır. Hidrofobik silika, su filmini emmez, ancak su filminin üzerinde asılı kalarak parçacıklar arasındaki stabil mesafeyi korur ve daha düşük ekleme seviyesinde akışkanlık iyileştirmesi sağlayabilir; verimliliği kendi emme kapasitesi ile sınırlı değildir.
Hidrofobik silikanın aşırı karıştırmaya karşı da hassas olduğu unutulmamalıdır. Aşırı kesme kuvveti uygulanırsa, ürün su ile ıslanabilir ve modifikasyon etkisini kaybedebilir. Silikanın hidrofobikliği ne kadar güçlüyse, aşırı karıştırmaya karşı hassasiyeti o kadar düşük olur. Kontrollü deney, nemli sodyum klorür sistemi için, %0.4 hidrofobik ZLCSIL™ D 10 ve ZLCSIL™ D 17 eklendikten sonra tuzun akışkanlığının hemen iyileştirilebildiğini göstermiştir. Ancak, uzun süreli karıştırmadan sonra, aşırı kesme enerjisinin neden olduğu silikanın ıslanması nedeniyle sistem akışkanlığı giderek bozulmuştur. Bunlardan, ZLCSIL™ D 17'nin aşırı karıştırma etkisi 3 dakika içinde meydana gelebilirken, ZLCSIL™ D 10 daha güçlü bir aşırı karıştırma önleme yeteneğine sahipti ve verilen kesme hızında akış modifikasyon etkisinde herhangi bir azalma olmaksızın 12 dakikaya kadar karıştırılabilirdi.
Ana toz ile karıştırma sırasında akış yardımcılarının depolimerizasyon davranışı, kuru ve nemli toz sistemlerinde tamamen farklı etkiler üretmektedir:
1. Kuru sert toz sistemlerinde, akış yardımcılarının polimerizasyonunun bozulması, ana toz parçacıklarının yüzeyini daha kapsamlı bir şekilde kaplamaya yardımcı olur, böylece silika akış yardımcısı olarak modifikasyon verimliliğini artırır.
2. Nemli toz sistemlerinde, akış yardımcılarının aşırı polimerizasyonunun bozulması, silikanın gözenek yapısını yok edecek, gözenekliliği azaltacak ve böylece silika akış yardımcısı olarak modifikasyon verimliliğini zayıflatacaktır.
Buna dayanarak, farklı toz sistemleri türleri için farklılaştırılmış karıştırma süreçleri ve uygun silika modelleri seçilmelidir.
Yağlar, mumlar ve emülgatörler gibi yumuşak malzemelerin tozları, elleçleme ve nakliye sırasında işlenmesi son derece zordur. Özellikle uzun süreli depolama veya uzun mesafeli nakliye sırasında bu tür tozlar ciddi şekilde topaklanmaya çok yatkındır; ürün sıcaklık dalgalanması ortamlarına maruz kaldığında (örneğin deniz taşımacılığı senaryolarında), topaklanma sorunu daha da kötüleşir. Bu nedenle, bu tür tozların uzun mesafeli nakliyesi ve uzun süreli depolanması için etkili topaklanma önleyici yardımcı maddeler şarttır.
Yumuşak veya termoplastik tozlar, sıcaklık yükseldiğinde veya basınç altında parçacık deformasyonuna uğrar ve birbirine yapışır. Silika, yumuşak toz parçacıklarının yüzeyine eşit olarak kaplanarak bir izolasyon tabakası oluşturabilir ve parçacıkların birbirine yapışmasını önleyebilir. Ancak, sert toz sistemlerine kıyasla, özellikle uzun süreli topaklanma önleyici etkiyi elde etmek için daha yüksek miktarda silika eklenmesi gerekir: genellikle yumuşak toz sistemlerinde silika ekleme miktarı %5'e kadar çıkabilirken, sert toz sistemleri genellikle talebi karşılamak için %1'den az bir ekleme miktarına ihtiyaç duyar.
Temel neden, topaklanma önleyici ajanın bir kısmının depolama sırasında yumuşak toz parçacıklarının yüzeyine nüfuz edebilmesi ve bunun sonucunda yüzey yalıtım verimliliğinin azalmasıdır. Yeterli miktarda topaklanma önleyici yardımcı madde ekleyerek, yumuşak toz parçacıklarının yüzeyinde sürekli olarak yeterli miktarda yardımcının kalmasını sağlayabilir ve uzun süreli topaklanma önleyici ve akış modifikasyon etkilerini sürdürebiliriz.
Karıştırma süreci akış yardımcılarının nihai performansında belirleyici bir rol oynamaktadır ve karıştırma ekipmanları ile süreç parametreleri, farklı toz sistemlerinin özelliklerine göre doğru bir şekilde eşleştirilmelidir:
3. Kuru sert tozlar için, karıştırma yoğunluğu, silika aglomeratlarını tamamen depolimerize etmek, yardımcı maddeyi ana tozun yüzeyinde homojen bir şekilde kaplamak ve tam karıştırma ile daha iyi akış modifikasyon etkisi elde etmek için yeterince yüksek olmalıdır.
4. Nemli toz sistemleri için, aşırı karıştırma yoğunluğu silikanın gözenek yapısını kısmen bozacak, böylece onun topaklanma önleyici ve akış modifikasyon performansını azaltacaktır, bu nedenle nazik bir karıştırma süreci gereklidir.
5. Yumuşak toz sistemleri için, karıştırma yoğunluğu, tozun yumuşama özelliklerine ve parçacık dayanımına göre ayarlanmalıdır, aşırı kesme kuvvetinin yumuşak tozun parçacık yapısına zarar vermesini önlerken, silikanın homojen dağılımını sağlamak gerekmektedir.
Farklı karıştırma ekipmanlarının uygulanabilir senaryoları aşağıdaki gibidir:
• Tumble blender: son derece nazik karıştırma etkisi sağlayabilir, özellikle ultra-yumuşak tozların işlenmesi için uygundur.
• Konik karıştırıcı (örneğin Nauta karıştırıcısı): aynı zamanda nazik karıştırma özelliklerine sahiptir, toz parçacıklarına minimum zarar verir, ancak daha uzun bir karıştırma süresi gerektirir.
1. Paddle karıştırıcı: karıştırma süreci naziktir ve aynı zamanda makro ölçekte mükemmel karıştırma homojenliği sağlayabilir. Yumuşak tozlar ve higroskopik tozlar için ideal bir seçimdir ve silika'nın gözenek yapısını tamamen koruyabilir.
2. Plow shear karıştırıcı: daha yüksek karıştırma enerjisi, ancak yine de yeterince nazik, akış yardımcılarını yumuşak tozların yüzeyine bastırmaz, birçok farklı toz türü için uygundur, daha kısa gereken karıştırma süresi ile, gerçek ihtiyaçlara göre esnek bir şekilde ayarlanabilir: higroskopik tozlar için karıştırma süresi kısaltılabilir ve kuru sert tozlar için uygun şekilde uzatılabilir.
3. Şerit karıştırıcı: daha yüksek karıştırma yoğunluğu ve büyük kesme kuvveti, özellikle sert kuru tozların işlenmesi için uygundur.
Sprey kurutulmuş ürünlerin akış modifikasyonu için özel bir proses optimizasyon şeması vardır: silikayı ham madde bulamacından ayırıp doğrudan sprey kurutucuya eklemek, silikanın sıcak hava akışının etkisi altında yeni parçacıkların yüzeyine eşit şekilde dağılmasını sağlayabilir ve sprey kurutulmuş tozun mekanik gerilimden kaynaklanan hasarını tamamen önleyebilir, bu da bu tür ürünlerin akış modifikasyonu için verimli bir şemadır.
Temel Boyut | Kuru Sert Tozlar | Nemli Sert Tozlar | Yumuşak Tozlar |
Uygun Silika Türü | Kolayca dağıtılabilen silika | Yüksek mekanik stabilite, yüksek emicilik silikası | Kolayca dağıtılabilen silika |
Önerilen Eklenme Seviyesi | Düşük eklenme seviyesi, genellikle <%1 | Sistemin sıvı içeriğine göre esnek bir şekilde ayarlanmış eklenme seviyesi | Yüksek eklenme seviyesi, özellikle uzun süreli topaklanma önleme gereksinimleri olan sistemler için %5'e kadar |
Karıştırma Süreci Gereksinimleri | Yüksek yoğunluklu tam karıştırma | Düşük kesmeli hafif karıştırma | Orta düzeyde karıştırma: yumuşak toz parçacık yapısına zarar vermeden silikanın tam dağılımını sağlayın |
Sənaye tətbiqlərində toz məhsulları çox vaxt eyni anda bir çox xüsusiyyətlərə malikdir. Məsələn, meyvə və tərəvəz tozları nişasta kimi sərt və quru, nəmlənməyən komponentləri və şəkər kimi nəmlənən komponentləri ehtiva edə bilər; süd tozu nəmlənən laktoza və yağ əsaslı yumşaq komponentləri ehtiva edə bilər. Bu kompozit sistemlərin axın davranışı, yuxarıdakı cədvəldəki tək sistemlərin xüsusiyyətlərini mürəkkəb şəkildə birləşdirəcəkdir, buna görə də hədəfli həllər hazırlanmalıdır.
Zhongqi (Shandong) Silicon Materials Co., Ltd., müşterinin özel malzeme özelliklerine ve uygulama senaryolarına göre özel ürün seçimi ve proses optimizasyon hizmetleri sunabilir ve süreç boyunca müşterilere ZLSIL™, ZLCSIL™, ZQSIL™ serisi ürünler için tam teknik destek ve uygulama rehberliği sağlayabilir.
Zhongqi (Shandong) Silicon Materials Co., Ltd. Yüksek kaliteli gıda ve ilaç eksipiyan sınıfı silika AR-GE, üretim ve satışında uzmanlaşmıştır. Ana markalar: ZLSIL™, ZLXIDE™, ZLCSIL™. Ürünler, küresel gıda standartlarına uygundur ve küresel gıda ve ilaç işletmeleri için uyumlu yüksek performanslı formülasyon çözümleri sunmaktadır.
Merkez ofisimizden ve üretim tesisimizden tam süreç teknik desteği ve özelleştirilmiş hizmetler mevcuttur.
İletişim: Tel +86 53188737397 | Email Levin@silicaplant.com
Teknik belgeler ve uygulama desteği talep üzerine mevcuttur.
Buradaki tüm bilgiler ve yayınlanan içerik yalnızca referans amaçlıdır, doğruluk veya eksiksizlik garantisi yoktur. Ürün kullanım sonuçları için herhangi bir garanti verilmemektedir. Ürünlerin yanlış kullanımı veya bilgilere güvenilmesinden kaynaklanan herhangi bir sorumluluk kabul edilmemektedir. Ürün fiyatlarını ve özelliklerini önceden bildirimde bulunmaksızın ayarlama hakkını saklı tutarız. İhlal konuları için kaldırma talebinde bulunmak üzere bizimle iletişime geçin.
İletişim
Bilgilerinizi bırakın ve sizinle iletişime geçeceğiz.
Telefon
WeChat
WhatsApp