对液氮冷却系统的投资已被证明是解决粉末团聚问题的一个非常经济的解决方案。
研磨固体材料以生产粉末是许多工业中常见的制造188金宝搏bet官网步骤。在涂料工业中，188BET竞彩研磨可用于制备颜料和粉末涂料。本文重点介绍了一种成功应用于粉末涂料生产的解决方案。在粉末涂料工业中，有几种不同类型的聚合物基体。这些包括环氧树脂，环氧聚酯，聚酯，丙烯酸和聚氨酯。
每种材料都有自己的机械和物理性能，但是，当将它们中的任何一种从原料芯片转化为研磨粉末时，研磨过程本身的摩擦产生了足够多的热量，导致质量问题，因为部分熔化的粉末颗粒的团聚(“结块”)或热引起的研磨材料性能的变化。当环境温度较高时，这个问题更严重。
制造商的质量负担是双重的:
- 首先，有必要主动检查所有批次，在加工后立即检查，并在较短的储存期后再次检查;
- 第二，任何不合格的材料都需要重新处理，然后进行第二轮检查(可能导致额外的重新处理和重新检查)。
将这个问题最小化(或完全消除)所带来的经济和生产力效益是显而易见的。
描述的问题
在Spraylat，高通量研磨机与筛机结合使用，研磨原料芯片并收集适当大小的粉末——目标粒径范围为35至65微米，取决于产品。研磨和筛选设备本身并不罕见。
加工过的材料被收集到纸板箱、纤维桶和大的基板中，每个内衬一个塑料袋，每个基板的容量从50磅到1500磅不等。
加工区域的环境温度通常在75华氏度- 77华氏度之间，但在夏季可高达85华氏度。在加工容器中(即填充过程中)粉末的温度可以达到100°F。
起初，人们注意到(完全根据经验)，在炎热的日子里，在大的基板中包装时，团聚是有问题的。材料的质量与容器的核心绝缘，导致散热缓慢。由于长时间暴露在高温下，容器核心的材料会发生熔断，产生“不合格”的材料团块。容器外部环境温度过高，会加剧散热问题。
当加工后的粉末不符合质量标准时，必须重新加工。再加工对交货期、生产吞吐量和生产成本有明显影响。
最初的结果
根据现有的资料，首先尝试降低加工区域的环境温度。有效地包围这一地区根本不现实;环境空气冷却虽然部分有效，但被证明是不够的。
实验还进行了结合使用环境温度冷却和“预冷”材料。虽然注意到一些改进，但这些改进仍不足以消除持续批次检查或频繁批次再处理的需要。
Spraylat还操纵了材料本身的加工过程。挤压后，Spraylat改变了各种控制，以允许更好的预冷材料，在材料进入研磨阶段。这再次显示了改进，但还不够好。
这些初步调查的最终结果根本不是一个解决方案，而是可以最好地描述为“务实的变通”。修改了处理程序，要求持续监测收集容器核心的温度。如果在加工过程中的任何时候，温度超过82华氏度(远低于问题被观察到的温度)，容器就会被标记为再加工。没有额外测试的选择;唯一的选择是重新加工。
务实的解决方案在质量上取得了成功——始终符合质量标准。然而，它并没有解决交货时间、吞吐量或生产成本的问题。
他们确定，较冷材料的温度和环境的温度不会抵消在这一过程中产生的热量，实用的变通办法只能作为一种临时解决办法。因此，Spraylat考虑需要一种替代的解决方案，以一种既节约成本又不破坏工作流程的方式消除再加工。
考虑制冷剂
根据过去的经验，Spraylat的工程师知道低温液体(如氮气和二氧化碳)可以用于研磨应用，以降低地面材料的温度。
最初的努力集中在证明使用低温的好处，而不是在已经技术复杂的过程中添加另一种消耗品和变量的缺点:
- 所需的低温储存和处理设备的资本费用;
- 消耗性低温的持续费用;而且
- 额外复杂性的成本(培训、操作、维护、安全)。
Spraylat需要一个供应商/合作伙伴来帮助确定哪种低温冷却技术最适合这项工作，证明低温冷却方法是有效的，并最终设计出一个与Spraylat粉末生产过程无缝集成的解决方案。
MATHESON是一个愿意帮助Spraylat实现其目标的合作伙伴，最大限度地减少试验和演示的成本，并最终确定商业设备的设计和安装，同时也寻找最小化持续消耗成本的方法。MATHESON也是一个愿意协助培训、维护、安全和其他问题的合作伙伴。
选择致冷剂
有几种冷冻剂，其中最受欢迎的是二氧化碳和液氮。二氧化碳(CO2)是一种有效的冷却气体，但有一些固有的缺点。
- 作为一种温室气体(GHG)， Spraylat将被要求监测和报告二氧化碳的消耗和排放;
- 作为一种温室气体，二氧化碳既不是一个受欢迎的选择，也不符合Spraylat关于环境可持续性的政策;
- 二氧化碳也可能对工人的安全构成威胁，因为它比氮重，更难以排放;
- 二氧化碳的供应受季节性分配的影响，其定价受到供应链中断和附加费的影响;和< br >
- 二氧化碳呈微酸性，可能与粉末材料发生反应或影响粉末质量。
氮没有二氧化碳的任何缺点，由于其作为冷却气体的有效性、可用性、稳定的供应链和零环境影响，被确定为首选的低温剂。氮气约占大气空气的79%，而且液化氮很容易获得，所以供应不是问题。像二氧化碳一样，氮是一种简单的窒息剂(不支持生命)，但它是一种轻得多的气体，更容易排放。
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液化氮的最后一个优点是，它被广泛应用于许多制冷和冷冻方面。它很容易储存，处理液氮的设备很容易获得，而且价格便宜。氮相对于二氧化碳的明显优势使氮成为Spraylat应用的首选冷冻剂。
同样谨慎的是，MATHESON考虑了消耗的低温蒸汽的要求，并建议在通风不良的工作空间安装氧气缺乏监测器(带报警器)。
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作为第一步，Matheson提供了一个演示系统、液氮产品和必要的设备，以连接氮供应到演示系统，以及连接Matheson的系统到Spraylat的设备。试验结果超出了Spraylat的预期(图1和图2)。
MATHESON系统在几种不同类型的筛机中表现良好，从预期温度设定点将粉末温度保持在+/-0.2°F内。
试验结果与MATHESON在规定时间内快速开发出设计良好的解决方案的记录相结合，为Spraylat提供了必要的经济理由，使Spraylat对结果充满信心。
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系统设计考虑
液氮从筛机进料喉道内注入工艺中(图3)。注嘴的确切位置和氮气的具体流量取决于筛机的配置和工艺本身的变量。详细的计算超出了本文的范围，但下面将介绍一般的注意事项。
当粉碎过程开始预冷筛内部时，氮气注入系统被激活，在接受任何研磨粉末之前。液氮注入的速率取决于被加工粉末在筛出时的温度。用热电偶来监测粉末温度。采用主动比例控制器来调节氮的投加量。这可以防止过冷，减少废气浪费。用一个单独的热电偶和温度控制器来监测筛温，以确保不过冻。
为了获得有效的冷却，液氮喷射器直接位于粉末进料管的中心，并指向粉末流动的方向。这允许粉末和冷氮流体之间有足够的接触时间，这是发生在两者之间的传热所必需的。
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在常压下-320.4°F时，液氮从液相变为气相。当氮气被注入到滤网上游的粉末饲料中时，氮气会迅速变成气相。混合粉末与冷的液相氮之间的短暂接触足以冷却粉末。进一步的冷却是由冷氮蒸汽实现的，它的作用是“冷却”筛和粉末输出溜槽中的直接大气。
一般来说，为了将粉末温度降低10°F，氮消耗率约为每1磅粉末0.1磅液氮。
重要的是，氮流量对最终温度的影响不是线性的，它受许多变量的影响(如研磨吞吐量、粒度等)。低温流体进入粉末流的速度、粉末进料速度和材料性能将决定可用的冷却量和粉末的最终温度。筛出时的目标粉温为75°F。较高的初始粉末温度或较高的磨粉率需要较高的液氮注入速率。如果粉末的初始温度较低，或者如果研磨机进料速率较低，那么冷却粉末所需的氮就较少。
除了工艺特定和安全方面的考虑之外，易于使用、清洁和维护也同样重要，并被纳入系统设计中。
结果
在使用液氮冷却之前，再处理对生产进度和成本有不利影响。由于多条生产线每小时生产500到2000磅的粉末，每天灌装几十个1500磅的基领主，当一个集装箱需要再加工时，这意味着每个集装箱至少损失了10 - 30分钟的生产时间，加上分析、调度、拆包装和文件编制所需的时间，以及再加工和再包装的额外成本。由于生产的需要，有调度冲突和很少的时间留给维护，清洁或产品更改。
对液氮冷却系统的投资被证明是解决粉末团聚问题的一个非常经济的解决方案。随着液氮系统的到位，由于颗粒团聚的质量故障为零。生产线调度更容易、更可靠。交货时间更短，更可预测。
由于液氮的优化使用，持续运行成本很低。在计算了安装系统的资本费用之后，估计这些系统的回收期不到两年;在此之后，继续使用液氮系统将使运行成本持续节省。
欲了解更多信息，请访问www.mathesongas.com和www.spraylat.com。
