تأثير خرزات الزركونيا، خرزات الألومنيوم، والخرزات الزجاجية على تشتت وطحن أداء طواحين الرمال

يعتبر طحن المواد عملية مهمة في إنتاج الحبر، وتمثل درجة تشتت المواد جودة الطحن. تؤثر عوامل مثل معدات الطحن ووسائط الطحن ووقت الطحن وعدد دورات الطحن على تأثير الطحن وكفاءة المواد. لتطبيق الطاحونة بفعالية في تشتت الحبر والطحن، تحلل هذه المقالة تأثير وسائط الطحن (بما في ذلك أنواع الوسائط المختلفة والأقطار المختلفة من نفس النوع)، ووقت ودورات الطحن، ومعدات الطحن المختلفة مثل طاحونة الرمل الأفقية، وطاحونة السلة، وطاحونة الكرة، والتركيب الكهربائي على تشتت وطحن الأحبار القائمة على المذيبات والقائمة على المياه.

وفي إنتاج الحبر، يجب أن تكون المواد ممهدة التشتت ثم يتم طحنها باستخدام معدات الطحن حتى تفي النقية بمتطلبات العملية. ويعد طحن الصباغ خطوة حاسمة في إنتاج الأحبار القائمة على المذيبات والأحبار القائمة على المياه. تعتمد معدات الطحن على وسائط الطحن مثل الكرات، خرز الزركونيا، وغيرها للتأثير، والاحتكاك، ومواد القص من خلال حركات مختلفة، وبالتالي كسر وتشتيت المواد. تستخدم آلات الطحن بشكل شائع في طحن صبغات الحبر. يمكن تقسيم آلات الطحن إلى آلات طحن رأسية وأفقية. وبالمقارنة مع المعدات الأخرى مثل الطواحين الدوارة والطواحين الغروانية، تتمتع آلات الطحن بمزايا الكفاءة الإنتاجية العالية، وتكاليف التشغيل المنخفضة، وحجم جسيمات المواد الأقل.

وتعتمد جودة إنتاج الحبر على تشتت المواد، والذي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بعوامل مثل معدات الطحن ووسائط الطحن ووقت الطحن وعدد دورات الطحن. وقد استكشفت العديد من الدراسات تأثير عوامل مثل نسبة الصبغة إلى التجليد، ومعدل التغذية، وعدد دورات الطحن على خصائص الحبر قبل التشتت. بالإضافة إلى ذلك، بحثت الأبحاث في تأثيرات الطحن تحت أنواع مختلفة من آلات الصنفرة وطرق الطحن، بالإضافة إلى تأثير قطر وسائط الطحن ووقت الطحن على نتائج طحن الحبر.

لاستخدام آلات الطحن بفعالية في تشتيت الحبر والطحن، بحثت هذه الدراسة آثار الطحن للعديد من العوامل. أوضحت الدراسة أولاً المواد والأدوات وطرق الاختبار المستخدمة في التجارب. ثم قام بتحليل تأثير وسائط الطحن (بما في ذلك مختلف أنواع الوسائط والأقطار المختلفة من نفس النوع)، ووقت ودورات الطحن، ومختلف معدات الطحن مثل طواحين الرمل الأفقية، وطواحين السلال، وطواحين الكرات، والركازات الكهربائية على تشتت وطحن الأحبار ذات الأساس المذيب والأساس المائي.

منهجية البحث

المواد والأدوات

• المواد: صبغات الحبر المائية، راتنج الأكريليك AZR (شركة آتوس)، والمواد المضافة مثل المشتتات ومزيلات الرغوة.

• معدات الطحن: ماكينة تحريك عالية السرعة (Shanghai Sile Instruments)، ومطحنة رمل بوهلر الأفقي (Swiss Buhler)، ومطحنة سلال.

• وسائل الطحن: خرز من الزركونيا (أقطار 1.0-1.2 مم، 1.6-1.8 مم، و 2.2-2.4 مم من شركة بينغشيانغ جينروي للمواد الجديدة المحدودة)، خرز الألومينا (من شركة شاندونغ شينغري المحدودة)، خرز زجاجي (من شركة خبى تشييغو للخرزة الزجاجية المحدودة).

• أدوات القياس: جهاز تحليل حجم الجسيمات بالليزر MicrotracS-3500 (Microtrac Corporation)، ميزان إلكتروني (Mettler-Toledo).

المحتوى والأساليب التجريبية

• محتوى الاختبار: قياس توزيع حجم جزيئات الصباغ بعد الطحن بأوساط طحن مختلفة (خرز الزركونيا، خرز الألومنا، والخرز الزجاجي)، وبأقطار مختلفة من خرز الزركونيا، وأوقات ودورات طحن مختلفة باستخدام معدات طحن مختلفة (طاحونة الرمل الأفقية، طاحونة السلة، طاحونة الكرة، المزركب الكهربائي).

• طرق الاختبار: خلط الأصباغ والمشتتات والمواد المضافة في درجة حرارة الغرفة بنسب محددة من الأصباغ إلى المادة اللاصقة، ووضعه في معدات الطحن المعنية، وإضافة وسائط الطحن، والطحن بسرعة معينة لفترة زمنية محددة. وأخذت عينات من صبغات الحبر في غضون الوقت المحدد واختبرت باستخدام ليزر لتحليل آثار الطحن.

نتائج تجريبية وتحليلات

وحللت الدراسة تأثير وسائط الطحن، ووقت ودورات الطحن، ومعدات الطحن المختلفة على تشتت الأحبار القائمة على المذيبات والأحبار القائمة على المياه وطحنها.

1. وسائط الطحن

1-1 أنواع مختلفة من وسائل الإعلام الطحن

• عند استخدام وسائط طحن ذات كثافة أعلى، يكون حجم جسيمات الصباغ أصغر، مما يؤدي إلى نتائج طحن أفضل. تفوقت خرزات الزركونيا ذات الكثافة 6 خرزات زجاجية (الكثافة 2.4) وخرزات الألومينا (الكثافة 3.85) في الطحن. حققت خرزات الزركونيا حجم جسيمات صبغية أقل من 1 ميكرون، وحبة ألومينا أقل من 2 ميكرون، وحبة زجاجية أقل من 3 ميكرون.

• ويرتبط تأثير الطحن وحجم الجسيمات بنوع وسائط الطحن، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى الاختلافات في الكثافة ونعمة السطح. تتميز خرز الزركونيا بكثافة أعلى من الخرز الزجاجي وبسطح أكثر نعومة. وفي ظل نفس سرعة وظروف القطر، تعمل وسائط الطحن ذات الكثافة الأعلى والأحجام الأكبر على توليد قوى تشتت أكبر أثناء الاصطدام والاحتكاك بجزيئات الصباغ، مما يؤدي إلى كفاءة تشتت أعلى وتأثيرات طحن أفضل.

1-2 أقطار مختلفة من وسائط الطحن

• وأدت خرزات الزركونيا ذات القطر الأصغر إلى أصغر أحجام الجسيمات الصباغية ونتائج طحن أفضل. تنتج خرزات الزركونيا ذات الأقطار من 1.0-1.2 مم جزيئات صبغية أقل من 1 ميكرون، في حين أن تلك الخرز ذات الأقطار من 1.6-1.8 مم تؤدي إلى جسيمات أقل من 1.52 ميكرون. تنتج خرزات الزركونيا بأقطار 2.2-2.4mm جزيئات أقل من 1.6μm. وتتميز وسائط الطحن ذات القطر الأصغر باحتمال أكبر للاصطدام والقص داخل طاحونة الطحن، مما يؤدي إلى توزيع أضيق لحجم الجسيمات وكفاءة طحن أفضل.

2. الوقت والدورة

زمن الطحن

• وأدى طول أوقات الطحن إلى صغر أحجام جسيمات الصباغ وتحسين نتائج الطحن. بعد 30 دقيقة من الطحن، كان 95% من جسيمات الصبغة أقل من 1.58μm، وانخفض هذا إلى 0.76μm بعد 120 دقيقة من الطحن.

2-2 دورات الطحن

• وأدت زيادة عدد دورات الطحن إلى تقليل أحجام جسيمات الصباغ وتحسين آثار الطحن. بعد دورة واحدة من الطحن، كان 95 ٪ من جسيمات الصبغة أقل من 1.16 ميكرومتر، وانخفض هذا إلى 0.88 ميكرومتر بعد أربع دورات من الطحن.

3. معدات طحن مختلفة

• وقد أثر اختيار معدات الطحن بشكل كبير على تأثير الطحن، حيث قدمت طواحين الرمال الأفقية أفضل النتائج، تليها طواحين السلال وطواحين الكرات والتركيبات الكهربائية. بعد ساعتين من الطحن، حققت طواحين الرمل الأفقية حجم جسيمات الصبغة أقل من 1.38 ميكرومتر، في حين حققت آلات التقليب الكهربائية أقل من 12.12 ميكرومتر.

وفي الختام، تؤثر معدات الطحن ووسائط الطحن ووقت الطحن وعدد دورات الطحن تأثيراً مباشراً على أداء تشتت المواد، وخاصة توزيع حجم الجسيمات في الصبغات. وأظهرت هذه الدراسة، التي أجريت في ظل ظروف مضبوطة باستخدام مواد وأدوات وطرق اختبار محددة، أن استخدام خرز الزركونيا عالي الكثافة كوسائط طحن أدى إلى تأثيرات طحن أفضل من الخرز الزجاجي وخرز الألومينا. كما أدت وسائط الطحن ذات القطر الصغير وأوقات ودورات الطحن الأطول إلى تحسين كفاءة الطحن. من بين معدات الطحن المختلفة، قدمت طواحين الرمال الأفقية أفضل نتائج الطحن.