要稳定生产出符合规格的冷凝颗粒,必须对以下几个关键工艺参数进行精确控制和优化。这些参数相互关联,共同决定了颗粒的粒径、形态、晶体结构和机械强度。
1. 熔融温度与熔体性质:
影响: 熔融温度直接影响熔体的粘度和表面张力。温度过低,熔体粘度过高,会导致泵送阻力大、雾化不良(形成液滴或拉丝),甚至堵塞喷嘴。温度过高,虽然粘度下降利于雾化,但会增加能耗,并可能引发物料的热降解。此外,过高的温度可能导致液滴在固化前过度变形,或因其内部溶剂(如有)的闪蒸而产生空心颗粒。
控制策略: 熔融温度应设定在物料熔点以上一个合理的范围,以确保熔体具有良好的流动性和稳定性。通常需要通过实验绘制物料的温度-粘度曲线,以确定最佳的加工窗口。
2. 雾化参数(核心控制点):
这是决定颗粒粒径和分布的最直接因素。
对于振动喷嘴技术:
振动频率: 是核心控制参数。根据“主液流不稳定原理”,液流断裂成均匀液滴的频率与液流速度成正比。频率越高,产生的液滴越小,颗粒也越小。频率与流速必须匹配才能形成单分散液滴。
喷嘴孔径: 孔径决定了液流的初始直径。孔径越大,在相同频率下,产生的颗粒也越大。
振幅: 需要足够的能量来确保液流被清晰、稳定地“裁剪”。
对于压力式喷嘴: 主要通过调节泵送压力来控制液滴大小,压力越高,液滴越细,但粒径分布通常比振动喷嘴宽。
3. 冷却条件:
冷却介质温度与流量: 冷却气体的温度和流速决定了液滴的冷却速率。
冷却速率过快: 可能导致颗粒表面急剧固化形成硬壳,而内部仍为液态。随着内部冷却收缩,可能会形成空心球或凹陷。过快的冷却也可能导致产品形成不稳定的晶型或无定形态。
冷却速率过慢: 液滴在撞击底部前可能无法完全固化,导致颗粒变形、粘连(形成“哑铃状”颗粒)或结块。对于需要特定晶型的产品,缓慢的冷却可能有利于形成更稳定的晶体结构。
控制策略: 需要根据物料的凝固点、潜热和产量来调节冷却系统的制冷量和风量,确保液滴在塔内完成固化,并形成理想的固体形态。
4. 塔内气氛:
对于易氧化的物料,塔内需要充入氮气等惰性气体,并维持微正压,以隔绝氧气,防止产品在熔融态时被氧化变质。
5. 收集系统:
收集料斗的设计和颗粒的排出方式应避免对已固化的颗粒造成机械冲击和磨损,以保持颗粒的球形完整性和光滑表面,防止产生过多细粉。
综上所述,一个稳定优质的冷凝造粒过程,是熔体温度、雾化参数和冷却条件之间达到动态平衡的结果。






