Смешивание порошков широко распространено в компаниях многих отраслей, включая фармацевтику, производство современных материалов и химическое машиностроение. Этап смешивания в смесителе порошков имеет решающее значение для многих процессов, поскольку его основная цель — добиться равномерного распределения всех компонентов. Хотя смешивание порошков может показаться простым, на самом деле это сложный процесс.

Проблемы в порохе

Основными проблемами в смесительных машинах для порошков являются сегрегация и агломерация, которые напрямую связаны с текучестью и размером частиц порошков в смеси. Прежде чем углубляться в эти вопросы, полезно получить базовые знания о текучих свойствах порошков.

Характеристики смешивания порошков

На основе По свойствам текучести порошки можно разделить на две основные категории:

(1) Фсыпучие порошки: порошки, которые не слипаются.

(2) Связные порошки: порошки, которые прилипают друг к другу и образуют агломераты, которые не может быть хорошо диспергирован в процессе смешивания.

На образование агломератов могут влиять несколько факторов, такие как влажность, статический заряд и межчастичные силы.

Кроме того, по мере уменьшения размера частиц увеличивается тенденция порошков к связыванию; другими словами, более мелкие частицы, как правило, более связны, в то время как более крупные частицы текут более свободно.

Как происходит сегрегация порошка в дозе?

Расслоение (или сегрегация) порошка — одна из самых серьёзных проблем в смесительной машине. Сыпучие порошки подвержены значительно более высокому риску сегрегации по сравнению со связными смесями. Расслоение обычно происходит по одному из трёх механизмов: просачивание, вибрация или транспортировка.

Перколяция происходит, когда под действием гравитации более мелкие частицы затягиваются в пустоты. Эта форма разделения обычно происходит, когда порошковая смесь имеет широкий диапазон размеров частиц.

Вибрация возникает с течением времени, когда более мелкие частицы вибрируют и движутся под более крупными. Подобно просачиванию, вибрация возникает, главным образом, когда работает машина для смешивания порошков, и смешанный порошок содержит как крупные, так и мелкие частицы.

Перемещение происходит за счёт столкновения частиц порошка друг с другом во время транспортировки. Во многих случаях более крупные частицы имеют тенденцию перемещаться к краям контейнера, в то время как более мелкие — ближе к центру.

Подобные ситуации могут возникнуть на любом этапе смешивания, а также при транспортировке и хранении порошковых материалов.

Чтобы предотвратить сегрегацию, компании обычно стремятся минимизировать время между этапом смешивания порошков в смесительной машине и следующим процессом, а также внедряют специальные процедуры по обработке материалов.

Как происходит агломерация порошка?

Агломерация — ещё одна проблема, часто возникающая при смешивании порошков в когезионные смеси. В когезионных порошках агломераты представляют собой комки порошковой смеси, которые при неправильном диспергировании могут привести к неравномерному перемешиванию в контейнере. Во многих случаях для разрушения этих агломератов в когезионных смесях требуется измельчение или просеивание. Кроме того, более крупные частицы порошка можно покрыть более мелкими частицами в сухом виде, чтобы уменьшить силы взаимодействия между частицами и тенденцию к образованию агломераций.

Из-за интенсивности и механизмов смешивания традиционные методы смешивания порошков, используемые в порошковых смесителях, такие как сдвиг, диффузия и конвекция, эффективны только для определённых типов порошковых смесей. Они часто очень медленные и неэффективные, не позволяя достичь полной однородности.

Более того, эти традиционные методы, как правило, не позволяют одновременно смешивать как сыпучие, так и когезионные порошковые смеси. Поэтому исторически выбор технологии смешивания в смесительной машине зависел от конкретных свойств порошка, включая текучесть и размер частиц.

Как добиться равномерного смешивания порошков?

Резонансные смесительные системы произвели революцию в области смешивания порошков. Они способны смешивать порошки более равномерно и быстро, чем любые другие смесители, заслужив репутацию самых совершенных систем смешивания порошков на сегодняшний день.

Как правило, технология резонансного смешивания (БАРАН) позволяет тщательно смешивать порошки практически любого размера, свойств и морфологии, включая как сыпучие, так и когезионные порошки, всего за 30 секунд. Высоковязкий смеситель БАРАН для порошков легко справляется с когезивными материалами и пастами, которые не поддаются другим смесителям. Вязкость, мера сопротивления жидкости течению, выражается в сантипуазах (сП) и является одним из свойств, влияющих на сложность достижения однородности смеси.

Вещества с низкой вязкостью (такие как вода и другие жидкости) обладают меньшим сопротивлением и текут быстрее. Вязкость воды составляет 1 сантипуаз (сП).

Высоковязкие вещества (такие как мёд или дёготь) менее деформируемы и текут медленнее. Вязкость мёда составляет от 2000 до 10 000 сП. Некоторые высоковязкие вещества могут достигать вязкости в сотни миллионов сантипуаз.

Пасты и высоковязкие смеси состоят из твёрдых частиц в жидкой матрице. Чем меньше жидкости в матрице, тем выше вязкость — до сотен миллионов сантипуаз, — что приводит к тому, что внешний вид и свойства смеси приближаются к свойствам твёрдых тел.

Найти машину для смешивания высоковязких порошков, которая работает быстро и обеспечивает равномерное смешивание, когда-то было практически невозможно... до сих пор.

Резонансное смешивание

Резонансное смешивание позволяет легко смешивать высоковязкие материалы со скоростью и однородностью, недоступными традиционным порошковым смесителям. Высоковязкие смесители БАРАН используют акустическую энергию для быстрого и равномерного смачивания, включения и обширного перемешивания по всей матрице. БАРАН ускоряет эти процессы, вызывая неустойчивость Фарадея — явление, при котором на границах материалов разной плотности образуются инвазивные "пальцы", а также инкапсулируются "полости". Благодаря быстрому смачиванию, включению и смешиванию, БАРАН позволяет достигать высокой однородности и высокой вязкости гораздо быстрее, чем традиционные технологии.