NEAddiX：粉末涂料行业的添加剂配料和分散系统

NEUMAN&ESSER开发了一种添加剂配料和分散系统，该系统具有多种优点，可将添加剂消耗量减少高达60%。该系统名为“NEAddiX”，已在粉末涂料行业的实际条件下进行了测试。

添加剂如氧化铝（AL₂Oç）或二氧化硅（SiO2，二氧化硅）用于粉末涂料加工，以提高固体颗粒的流动性，从而避免在应用过程中产生飞溅。添加剂的成本是粉末涂料生产中的一个主要因素。通过增强添加剂在粉末中的分散性，从而减少所需的添加剂数量，同时保持所需的流动性，可以降低这些成本.

粉末涂料中使用了一些添加剂，如流平剂、结构添加剂、消光剂、流动剂和蜡，以影响表面。大多数添加剂都添加到预混料中，并在挤出过程中混合到配方中。影响流动性的添加剂，如氧化铝和二氧化硅（二氧化硅），在挤出后与粉末混合。这些被称为混合后添加剂，然后在研磨之前、之后或期间添加。1.

粉末涂料应用的主要是流动性。添加剂，主要是氧化铝和二氧化硅，便于运输，避免在应用过程中产生飞溅，从而避免表面缺陷。氧化铝还可以提高储存稳定性，防止粉末涂料吸湿，并改善基材的边缘涂层。此外，它还增加了摩擦粉末的静电正电荷率。2.

通常每10000吨粉末涂料消耗约20吨-50吨添加剂。目标是在生产过程中减少所需的氧化铝或二氧化硅的量。此外，如果不能避免，粉末涂层表面上的白点必须至少显著减少。

在过去，通常的做法是在粉末涂料箱中手动添加添加剂。后来，粉末涂料生产商在薯片容器中添加了添加剂。最后，添加剂通过磨机上游的旋转气闸进料，或在旋风分离器排放后通过筛网进料.

 

 

添加剂吸入口允许在磨机前方添加添加剂（图1），在旋风分级机和筛网之间添加添加剂注射器添加剂（图2）

通过吸入口，由于粉末涂层系统中的负压，添加剂被吸入进料管。添加剂在ICM（冲击分级机）中与粉末涂层碎片一起流动。在研磨机中，添加剂与粉末涂料混合。这种设置的缺点是，大部分添加剂在旋风收集器处损失到过滤器中           

使用添加剂注射器，压缩空气通过注射器将添加剂送入NEA添加剂适配器。在适配器中，添加剂与最终产品混合。与吸入口相比，喷油器的添加剂消耗更低。然而，添加剂分散的效率并不高。

现在，设计了一种新系统，以减少添加剂的量，同时显著改善最终粉末涂料产品中的分散性

新的添加剂加药和分散系统由添加剂加药装置和分散装置组成（图3）。加药装置由重力加药和输送单元组成。与标准添加剂系统相比，新系统采用重量法给添加剂供料。重量计量装置有一个双螺杆。鼓风机将添加剂输送到分散单元。在那里，添加剂被分散并与成品粉末涂料混合

 

 

将新系统的效果与吸入口和添加剂注射器进行了比较。出于比较的原因，传统系统中的添加剂也用双螺杆重量给料机进料。在ICM60磨削系统（图4）的实际生活条件下，使用相同的边界条件和参数进行了测试。

 

 

在测试中，使用了两种最常见的添加剂。氧化铝-Al2O3以及二氧化硅（二氧化硅）-SiO2与添加剂系统一起被送入ICM研磨系统。

此外，还测试了白点对例如黑色粉末涂层表面的影响。因此，在ICM系统上使用新的添加剂进料系统研磨黑色粉末涂料。在试验期间，添加剂质量流量相对于粉末涂料质量流量在0.1%至0.5%之间变化。

然后，用安东帕粉末流变仪测量最终粉末涂料产品的流动性。流变仪测量与流动性相关的剪切应力。测量值越低，流动性越好。

在旋转流变仪中

为了确保可以充分检查新添加剂剂量和分散系统的结果，使用旋转流变仪测量成品粉末涂料的流变性能（图5）。首先，检查了流动行为或流动性.

研磨粉末涂层放置在固定板和振荡板之间。振荡板的旋转使样品承受纯剪切，产生横向应力。在这里，样品被正弦加载。我们区分了两种不同的模式：电压调节模式和变形控制模式。在电压调节模式下，将规定的扭矩传递到振荡板上，并由此产生横向应力。手动记录横向应力引起的变形。在变形控制模式下指定扭转角。测量变形所需的扭矩，扭矩与流体粘度成正比[3]

如果可以测量扭矩和转速，校准后的振荡板和搅拌器几何形状可以使用几种几何形状。通常使用圆盘搅拌器，如布鲁克菲尔德粘度计和穆尼剪切圆盘粘度计，或旋转叶片等叶片搅拌器。该方法的优点是混合效果好，结构、操作、测量和清洁简单，样品均匀性好[4-6]

 

 

图6和图7显示了不同添加剂体系的流动性结果，这取决于基于成品粉末涂料产品的添加剂质量流量。

对于氧化铝，添加剂质量流量设置为0.015%至0.3%，对于二氧化硅，设置为0.04%至0.5%。氧化铝和二氧化硅之间的区别在于粉末的堆积密度和静电荷。氧化铝的堆积密度约为50 g/dm³，二氧化硅的堆积密度为150 g/dm³。二氧化硅的静电荷高于氧化铝。因此，二氧化硅含有更多的团聚体。根据图6，新系统实现了类似的流量，氧化铝比添加剂注射器少44%

在图7中，二氧化硅的趋势与图6中氧化铝的趋势相似。然而，使用新系统，二氧化硅的流动性比添加剂吸入口低26%。与添加剂注射器相比，在相同的流动性下，新系统节省了约63%的二氧化硅。

与新系统相关的黑色粉末涂层和不同添加率的研磨试验表明，粉末涂层表面没有显示白点

更好地分散

新的添加剂加药和分散系统结合了标准添加剂吸入口和添加剂注射器的优点。

由于两个主要原因，新系统减少了添加剂的消耗。首先，新的添加剂加药装置与重量给料机和输送装置相结合，实现了恒定的添加剂质量流量。重量分析进料器的剂量仅精确地提供约5%的偏差。容积式给料机的加药精度取决于添加剂的堆积密度，因为体积流量是恒定的，但质量流量的波动与堆积密度的变化成正比。因此，质量流量偏差可达50°%。

添加剂消耗较低的第二个原因是分散单元中添加剂分散性增强。在这里，添加剂和最终粉末涂料产品的混合得到了显著改善。

新开发的添加剂加药装置和更好的添加剂分散装置将添加剂消耗量减少了63%，粉末涂料质量进一步提高

见解

所有NEA ICM系统，无论是新的还是已经投入运行的，都可以配备新设备。为了提高效率，该系统可以通过Niverplast粉末填充器与NEA通信，检索当前的质量流量输出信号。使用此实时信息，可以根据需要精确设置添加剂质量流量。

为了分析其他添加剂对新系统性能的影响，将进行进一步的测试。此外，还将分析潜在白点对黑色和其他有色粉末涂层表面的影响。