Sấy chân không bột nhão pigment và thuốc nhuộm: giữ sắc độ và chất lượng hạt

Bánh ép pigment và thuốc nhuộm được sấy dưới chân không để bảo vệ màu và kích thước hạt: điểm sôi thấp hơn cho phép sấy mẻ ở nhiệt độ tránh được lệch sắc độ và vón cục cứng, và thùng kín giữ bụi cùng dung môi bên trong. Máy phù hợp tùy thuộc vào bánh ép: máy sấy cánh khuấy, bừa hoặc đĩa cho bột nhão ướt, máy sấy tấm thẳng đứng cho bột rời và máy sấy trống cạo cho bột nhão đặc được sấy liên tục thành vảy.

Bối cảnh nhanh: vì sao pigment khó sấy

Pigment được bán nhờ màu sắc, độ mạnh và khả năng phân tán, không chỉ nhờ độ khô. Quá trình sấy có thể làm hỏng cả ba.

• Lệch sắc độ. Nhiều pigment hữu cơ và thuốc nhuộm đổi sắc hoặc mất độ mạnh nếu bị giữ quá nóng, hoặc nếu dạng tinh thể thay đổi.
• Vón cục cứng. Khi nước rời bánh ép, các hạt liên kết tại điểm tiếp xúc. Sấy quá nhanh hoặc quá nóng, bột tạo thành cục cứng không phân tán được khi sử dụng cuối.
• Bụi. Bột pigment khô mịn, nhẹ và dễ bay lên không khí. Tổn thất khi xử lý và mức phơi nhiễm của người vận hành là điều đáng quan tâm.
• Giai đoạn dính, dẻo. Nhiều bánh ép đi qua giai đoạn keo dính trên đường từ bột nhão thành bột, bám vào thành và cánh khuấy.
• Dung môi. Một số pigment ướt dung môi chứ không chỉ nước, khiến hệ thống chân không kín là lựa chọn an toàn hơn.

Sấy dẫn nhiệt chân không giải quyết trực tiếp những vấn đề này. Về vật lý của việc vì sao chân không cho phép sấy mẻ ở nhiệt độ thấp, xem điểm sôi của nước dưới chân không. Về cách chọn máy tổng thể, xem thiết bị sấy chân không: cách chọn theo vật liệu.

Hình dạng bánh ép quyết định máy sấy

Máy sấy bừa, cánh khuấy và đĩa của SINOTHERMO nêu dải nguồn nhiệt 50–200 °C, còn máy sấy tấm nêu nguồn nhiệt dưới 200 °C. Đây là dải nguồn nhiệt, không phải nhiệt độ sản phẩm; sản phẩm vẫn gần điểm sôi ở mức chân không của bạn chừng nào còn chất lỏng tự do.

Kiểm soát sắc độ

Sắc độ được bảo vệ bằng cách kiểm soát nhiệt độ sản phẩm và thời gian ở nhiệt độ đó, chứ không phải bằng tên máy.

1. 1.Tìm nhiệt độ an toàn cho màu. Chạy một thử nghiệm nhỏ trong phòng thí nghiệm: sấy mẫu ở vài nhiệt độ và so sánh sắc độ và độ mạnh với mẫu chuẩn. Nhiệt độ cao nhất không có lệch đo được là giới hạn của bạn.
2. 2.Đặt chân không từ giới hạn đó. Dùng bảng áp suất–điểm sôi để chọn áp suất tuyệt đối có điểm sôi thấp hơn giới hạn.
3. 3.Chia bậc nhiệt. Bắt đầu bằng nguồn nhiệt vừa phải khi mẻ còn ướt, rồi điều chỉnh khi sản phẩm nóng lên ở giai đoạn tốc độ giảm, lúc nhiệt độ của nó tiến gần nhiệt độ nguồn nhiệt.
4. 4.Theo dõi điểm kết thúc. Sấy quá mức lãng phí năng lượng và có thể làm cứng các cục kết. Dừng ở độ ẩm khách hàng quy định.

Kiểm soát cục kết và kích thước hạt

• Khuấy nhẹ nhàng. Khuấy chậm, đều làm mới bề mặt mà không nghiền hay trét. Máy sấy hai côn đảo mà không có cánh khuấy trong sản phẩm.
• Tránh làm sốc bề mặt. Thành rất nóng trên bánh ép ướt tạo lớp vỏ giữ ẩm rồi sau đó vỡ thành cục cứng. Bắt đầu với môi chất gia nhiệt vừa phải.
• Lên kế hoạch đập tơi. Một số pigment được nghiền sau khi sấy. Quyết định xem có nghiền sau đó không, vì nó thay đổi mức vón cục bạn có thể chấp nhận.
• Kiểm tra kích thước hạt trước và sau. Đo phân bố kích thước hạt trên mẫu đã sấy, không chỉ độ ẩm.

Chọn giữa cánh khuấy, bừa, đĩa và trống cạo cho pigment

Ba máy có khuấy dùng chung một nguyên lý (bề mặt gia nhiệt cộng khuấy dưới chân không) nhưng khác nhau về bề mặt gia nhiệt và cách xử lý.

• Máy sấy bừa. Bừa chậm đảo mẻ trên lớp áo gia nhiệt. Đây là máy đơn giản nhất và phù hợp với bánh ép không quá dính, nơi không cần năng suất cao nhất.
• Máy sấy cánh khuấy. Cánh rỗng hình nêm mang môi chất gia nhiệt và thêm bề mặt dẫn nhiệt ngoài lớp áo, nên sấy nhanh hơn máy sấy bừa. Lựa chọn đầu tiên tốt cho bánh ép dính.
• Máy sấy đĩa. Đĩa rỗng thêm nhiều bề mặt gia nhiệt hơn nữa; trang sản phẩm mô tả hiệu suất gia nhiệt cao hơn máy sấy bừa hoặc cánh khuấy với nhiều vật liệu. Rất phù hợp với mẻ lớn hơn khi thời gian chu kỳ quan trọng; xem máy sấy đĩa chân không: sấy bằng đĩa rỗng cho bột nhão.
• Máy sấy trống cạo. Một quy trình màng mỏng liên tục. Phù hợp với bột nhão đặc khối lượng lớn mà sản phẩm có thể ra dạng vảy rồi nghiền. Sản phẩm tiếp xúc nhiệt thời gian ngắn, có thể hữu ích với thuốc nhuộm nhạy nhiệt, nhưng màng phải khô sạch khỏi trống, nên thử nghiệm pilot rất quan trọng.

Nếu chưa chắc, máy sấy cánh khuấy là điểm khởi đầu thường dùng cho thử nghiệm pilot, và kết quả cho biết có nên chuyển sang đĩa hay trống hay không.

Cần đo gì trong thử nghiệm sấy pigment

Thử nghiệm hữu ích hơn khi bạn quyết định trước sẽ đo gì. Với pigment và thuốc nhuộm, danh sách thường dùng là:

1. 1.Độ ẩm và chất bay hơi ở nhiều thời điểm, để dựng đường cong sấy.
2. 2.Màu (chênh lệch màu so với mẫu chuẩn, độ mạnh và sắc độ) sau khi sấy.
3. 3.Phân bố kích thước hạt trước và sau khi sấy.
4. 4.Khả năng phân tán trong môi trường sử dụng cuối, nơi cục kết lộ ra.
5. 5.Khối lượng riêng xốp và mức bụi của bột đã sấy.
6. 6.Thời gian chu kỳ và cấu hình chân không, gia nhiệt đã dùng.
7. 7.Chất lượng nước ngưng, nếu xử lý nước thải là mối quan tâm.

Thống nhất giới hạn chấp nhận cho từng mục trước khi bắt đầu thử nghiệm. Như vậy kết quả quyết định máy, chứ không phải ý kiến.

Bụi và kiểm soát phát tán

Sấy chân không là quá trình kín. Bột đã sấy ở trong thùng cho đến khi xả, và không có dòng khí thải lớn cuốn pigment mịn ra ngoài. Với thuốc nhuộm độc hoặc gây mẫn cảm, đây là lợi ích lớn về an toàn cho người vận hành. Hãy lên kế hoạch đường xả, chẳng hạn xả kín vào thùng chứa hoặc vào máy nghiền, để lợi ích không mất ở bước cuối.

Dung môi và nước thải

Nếu bánh ép mang dung môi, bình ngưng bắt giữ để thu hồi, rẻ hơn và an toàn hơn thải ra không khí. Với bánh ép gốc nước, nước ngưng là nước có thể mang hạt mịn hoặc thuốc nhuộm hòa tan; hãy xử lý nó như nước thải và tách khỏi nước sạch. Hệ thống chân không nên có bình ngưng và bộ lọc bụi giữa thùng và bơm; xem chọn kích thước bơm chân không và bình ngưng cho máy sấy chân không. SINOTHERMO có thể cung cấp máy sấy như một dây chuyền hoàn chỉnh với hệ thống chân không, bình ngưng, bộ gia nhiệt hoặc làm lạnh và điều khiển.

Một ví dụ tính toán

Các con số mang tính minh họa, không phải dữ liệu khách hàng.

Một bánh ép pigment hữu cơ độ ẩm 60 phần trăm được sấy theo mẻ. Pigment lệch sắc độ trên 90 °C trong thử nghiệm phòng thí nghiệm, và khách hàng cuối muốn độ ẩm dưới 1,5 phần trăm. Máy sấy đặt ở mực nước biển.

1. 1.Giới hạn nhiệt độ: 90 °C cho mục tiêu điểm sôi an toàn thấp hơn nhiều, chẳng hạn 60 đến 70 °C, tương ứng khoảng 20 đến 30 kPa áp suất tuyệt đối.
2. 2.Máy: bánh ép lúc đầu dính và ướt, nên máy có khuấy như máy sấy cánh khuấy hoặc đĩa chân không là lựa chọn tự nhiên.
3. 3.Nguồn nhiệt: nhiệt độ nước nóng hoặc dầu tải nhiệt vừa phải lúc đầu, tăng sau nếu sắc độ cho phép.
4. 4.Điểm kết thúc: sấy đến độ ẩm quy định rồi dừng; xả qua đường kín tới máy nghiền.

Giá trị thực phụ thuộc vào pigment, nên bước tiếp theo luôn là một thử nghiệm.

Mở rộng quy mô và tính đồng nhất giữa các mẻ

Người mua pigment mong mỗi lô giống lô trước, nên công thức sấy phải lặp lại được. Ghi lại cấu hình chân không, nhiệt độ môi chất gia nhiệt, tốc độ khuấy, mức nạp và độ ẩm điểm kết thúc cho mỗi mẻ, và giữ nguyên khi chuyển từ pilot sang sản xuất. Diện tích truyền nhiệt trên mỗi kilogram mẻ thay đổi theo quy mô, nên thời gian chu kỳ không tăng tuyến tính; hãy ước tính từ dữ liệu pilot và xác nhận ở các mẻ sản xuất đầu tiên. Giữ mẻ ở mức nạp cố định, vì mức nạp khác nhau làm thay đổi cả thời gian sấy lẫn lịch sử nhiệt của pigment, và theo đó là sắc độ.

Cần gửi gì kèm yêu cầu báo giá

• Loại và hóa học của pigment hoặc thuốc nhuộm, hữu cơ hay vô cơ
• Độ ẩm bánh ép và dung môi nếu có; độ ẩm mục tiêu
• Nhiệt độ sản phẩm tối đa an toàn và cách xác định
• Cỡ mẻ hoặc công suất
• Yêu cầu về kích thước hạt hoặc khả năng phân tán
• Giới hạn độc tính hoặc phơi nhiễm bụi
• Nguồn nhiệt và nước làm mát sẵn có

Những sai lầm thường gặp cần tránh

1. 1.Sấy ở nhiệt độ cố định mà không thử sắc độ.
2. 2.Làm thành quá nóng khi bánh còn ướt, tạo lớp vỏ.
3. 3.Sấy quá mức vượt độ ẩm mục tiêu.
4. 4.Bỏ qua bụi khi xả. Máy sấy kín nhưng xả hở sẽ mất lợi ích.
5. 5.Quên xử lý nước ngưng.
6. 6.Chọn máy từ catalogue mà không thử nghiệm pilot.

Thử nghiệm trước khi chốt thông số

Hành vi của pigment đặc thù cho từng loại. SINOTHERMO thực hiện thử nghiệm pilot có phí, để bạn kiểm tra sắc độ, cục kết và thời gian sấy trên chính bánh ép của mình. Yêu cầu thử nghiệm pilot. Kết quả thuộc về bạn và có thể dùng với bất kỳ nhà cung cấp nào. SINOTHERMO chế tạo và bán thiết bị, không cung cấp dịch vụ sấy gia công.

Câu hỏi thường gặp

Bột nhão pigment được sấy như thế nào?

Bánh ép thường được sấy trong máy sấy dẫn nhiệt chân không có khuấy, như máy sấy cánh khuấy, bừa hoặc đĩa, hoặc liên tục trên máy sấy trống cạo. Bột rời có thể hoàn thiện trong máy sấy tấm hoặc hai côn chân không.

Vì sao sấy pigment dưới chân không?

Chân không hạ điểm sôi, nên mẻ khô ở nhiệt độ thấp hơn. Điều này bảo vệ sắc độ và độ mạnh, và thùng kín giữ bụi cùng dung môi.

Làm sao tránh cục kết cứng trong pigment đã sấy?

Tránh thành rất nóng trên bánh ướt, khuấy nhẹ nhàng, dừng ở độ ẩm mục tiêu và lên kế hoạch đập tơi hoặc nghiền nếu cần.

Máy sấy chân không có thu hồi được dung môi từ bánh ép pigment không?

Có. Bình ngưng bắt giữ hơi dung môi để thu hồi.

Nên sấy pigment ở nhiệt độ nào?

Tùy pigment. Hãy tìm nhiệt độ cao nhất không lệch sắc độ trong thử nghiệm phòng thí nghiệm, rồi đặt chân không sao cho điểm sôi thấp hơn nhiệt độ đó.

SINOTHERMO có cung cấp dây chuyền hoàn chỉnh không?

Có. Chúng tôi có thể cung cấp máy sấy kèm hệ thống chân không, bình ngưng, bộ gia nhiệt hoặc làm lạnh và điều khiển.

SINOTHERMO có cung cấp dịch vụ sấy gia công không?

Không. SINOTHERMO chế tạo và bán thiết bị sấy và cung cấp thử nghiệm pilot có phí.