1. nodaļa. Pirmkārt, izprotiet: kāpēc oglekļa nanocaurules pastu ir tik grūti filtrēt?
Draugi, kuri ir strādājuši ar litija bateriju katoda suspensiju vai vadošiem pārklājumiem, zina, ka CNT ir patiešām izcila veiktspēja - ar labu elektrovadītspēju, zemu pievienošanas daudzumu un spēju palielināt enerģijas blīvumu. Tomēr, nonākot ražošanas līnijā, it īpaši filtrēšanas posmā, tas vienkārši sagādā galvassāpes.
Tipiski simptomi: tikko nomainīts 200 mesh filtra ekrāns, pēc mazāk nekā 50 kg pastas filtrēšanas manometrs paaugstinās līdz 0,3 MPa; filtra ekrāns tiek nomainīts vairāk nekā desmit reizes dienā; vai arī tā vienkārši kļūst tieši "sasmalcināta", un pasta nevar plūst.
Ir trīs galvenie cēloņi:
CNT malu attiecība ir ārkārtīgi liela (parasti 100-1000 vai vairāk). Tie ir kā mikronu līmeņa mīkstu muguriņu ķekars, kas savijas viens ar otru, veidojot "putna ligzdas" formu, viegli iestrēgstot filtra sieta porās.
Aglomerātus ir grūti pilnībā izjaukt. Pat pēc lodīšu frēzēšanas vai lielas-bīdes dispersijas paliek liels skaits CNT aglomerētu daļiņu desmitiem mikrometru garumā, un šie cietie gabali tieši bloķē filtra poras.
Pasta sistēmas viskozitāte ir augsta. Īpaši sistēmās, kurās kā šķīdinātājs tiek izmantots NMP, kad cietās vielas saturs ir 15–20%, viskozitāte var sasniegt vairākus tūkstošus centipoise, plūstamība ir slikta, un pat neliela pretestība izraisīs filtrācijas sabrukumu.
2. nodaļa: Ko Shandong Tanfeng var darīt, lai jums palīdzētu?
Risinot filtrēšanas grūtību problēmu, iepriekšējā CNT ražotāja tehniskās iespējas bieži tiek novērtētas par zemu. Piegādātājs ar pētniecības un izstrādes iespējām var palīdzēt samazināt filtrēšanas slogu no avota. Šeit ir vairāki ievērības cienīgi priekšrocību izmēri:
1. priekšrocība: CNT produkti, kas ir vieglāk izkliedējami
Izkliedes grūtības ir ļoti atšķirīgas starp dažādu ražotāju ražotajiem CNT. Labi ražotāji optimizēs no avota:
Caurules diametra un caurules garuma kontrole:Daudzsienu CNT (MWCNT) ir cietāki un īsāki nekā viensienu CNT (SWCNT), padarot filtrēšanu salīdzinoši vienkāršāku. Izmantojot katalizatora sistēmas optimizāciju CVD procesā (piemēram, dzelzs/kobalta bimetāla katalizatori), Shandong Tanfeng var precīzi kontrolēt caurules diametru 1–2 nm robežās un caurules garumu noteiktā diapazonā, samazinot pārmērīgu sapīšanās.
Virsmas funkcionalizācijas apstrāde:Daži vadošie ražotāji veic CNT virsmas modifikācijas, lai uzlabotu to saskarnes saderību ar šķīdinātāju, padarot pastu stabilāku pēc izkliedes un mazāk pakļauti atkārtotai{0}}aglomerācijai.
Iepriekš-izkliedēta pamatmaisījums:Izvēloties iepriekš-izkliedētu vadošu pastu (galvenais maisījums ar 8–10% CNT saturu), filtrēšanas grūtības samazinās par lielumu, salīdzinot ar pulvera iegādi un izkliedēšanu pašam.
2. priekšrocība: pastas formulējumu pielāgošanas iespēja
Profesionāli CNT ražotāji ne tikai pārdod pulveri, bet arī nodrošina atbalsta dispersijas risinājumus:
Disperģēšanas sistēma:Augstas veiktspējas dispersantu (piemēram, polivinilpirolidona{1} bāzes modifikatoru) izstrāde, lai panāktu vienmērīgu CNT suspensiju un ilgtermiņa stabilitāti organiskajos šķīdinātājos, izmantojot Zeta potenciāla regulēšanu, izvairoties no sekundāras aglomerācijas uzglabāšanas laikā.
Stingra satura optimizācija:Labs sastāvs var sasniegt augstu cietvielu saturu 5–10% ar kontrolējamu viskozitāti, kas ļauj tieši izmantot pārklāšanas procesos bez pārmērīgas atšķaidīšanas pirms filtrēšanas.
3. priekšrocība: Patentu uzkrāšanās netīrumu noņemšanas tehnoloģijā
Slēptais filtrēšanas grūtību iemesls ir pastā sajaukti magnētiski piemaisījumi, kas paātrina filtra ekrāna aizsērēšanu. Tehniski spējīgi ražotāji līdz minimumam kontrolēs piemaisījumus pirms izvešanas no rūpnīcas:
Shandong Tanfeng ir izstrādājis integrētu "magnētiskās adsorbcijas + filtrēšanas" piemaisījumu noņemšanas ierīci, izmantojot magnētiskos stieņus, lai adsorbētu magnētiskos piemaisījumus (piemēram, dzelzi, kobaltu un citus katalizatora atlikumus), un pēc tam izmantojot filtra komponentus, lai pārtvertu daļiņu piemaisījumus, samazinot pakārtotās filtrēšanas slodzi no avota.
Tas ir arī izstrādājis filtra diska struktūru ar elektromagnētu, izmantojot CNT ne{0}}magnētisko raksturu, lai adsorbētu un noņemtu atlikušās metāla daļiņas.
4. priekšrocība: kvalitātes kontroles un testēšanas tehnoloģija
Pateicoties patentētai tehnoloģijai daļiņu izmēra noteikšanai in-situ, var ātri noteikt, vai CNT pastas dispersija atbilst standartam, nodrošinot no rūpnīcas izvesto produktu konsistenci. Tas nozīmē, ka katras saņemtās pastas partijas filtrēšanas veiktspēja ir stabilāka un nesvārstās starp labu un sliktu.
Vienā teikumā:Izvēloties CNT piegādātāju ar tehniskām zināšanām, tiek efektīvi atrisināta puse no filtrēšanas problēmas. Viņi ņem vērā turpmāko apstrādājamību produkta projektēšanas stadijā, kas var ievērojami samazināt ekrāna aizsērēšanas biežumu jūsu ražošanas līnijā.
3. nodaļa: 7 efektīvas metodes filtrēšanas grūtību risināšanai
1. metode: piespiedu "de-aglomerācija" vienreiz pirms filtrēšanas
Daudzi ražotāji pilnībā atdala dispersiju un filtrēšanu. Faktiski tiešsaistes augstas-bīdes emulgatora vai ultraskaņas procesora (jauda 2-3 kW, frekvence 20 kHz) instalēšana virknē, pirms filtrs var atkārtoti atvērt CNT, kas uzglabāšanas laikā ir atkārtoti aglomerēti. Pēc šīs darbības pievienošanas trīskāršā katoda materiālu rūpnīca pagarināja filtra ekrāna kalpošanas laiku no 2 stundām līdz 8 stundām.
2. metode: pakāpeniska filtrēšana, nemēģiniet to darīt vienā solī
Nesāciet tieši ar 200 mesh ekrānu. Pareizā pieeja ir:
Pirmais posms:30 acu nerūsējošā tērauda rupjā filtrācija, lai aizturētu lielus piemaisījumus un acīmredzamus aglomerātus.
Otrais posms:100 acu starpfiltrēšana.
Trešais posms:150-200 acu smalka filtrēšana.
Ļaujiet pastai izveidot buferi un statisko spiedienu starp katru posmu. Ja produktam ir nepieciešama īpaši augsta tīrība, pēdējā posmā izmantojiet 250 sietus, taču šajā brīdī ir jāsaskaņo 3. metode.
3. metode: karsējiet un samaisiet kopā
Temperatūra:Uzkarsējiet pastu līdz 40-45 grādiem (NMP sistēmai nav problēmu tās augstā viršanas temperatūras dēļ; ūdens bāzes sistēma nedrīkst pārsniegt 50 grādus). Viskozitāte samazināsies par 30–40%, un ievērojami palielināsies caurlaidības ātrums caur filtra sietu.
Maisot:Filtra ieplūdes priekšpusē veiciet zemu{0}}maisīšanas ātrumu (30–60 apgr./min.), lai novērstu CNT nogulsnēšanos cietos dubļos. Ja izmantojat noslēgtu spiediena tvertni, pievienojiet magnētiski savienotu maisītāju apakšā.
4. metode: pārslēdzieties uz cita veida filtrēšanas aprīkojumu
Parastie maisiņu filtri vai kārtridžu filtri pēc būtības ir "nedraudzīgi" CNT pastai. Ieteicamās alternatīvas ir:
Vakuuma cilindra filtrs:Paļaujas uz vakuuma sūkšanu. Pēc veidošanās uz cilindra virsmas filtra kūka tiek automātiski nokasīta, tāpēc tā nepārtraukti neaizsērējas. Piemērots nepārtrauktai liela apjoma-ražošanai.
Pašattīrīšanās{0}}filtrs:Tam ir iekšējs skrāpis vai atpakaļskalošanas ierīce, kas automātiski attīra filtra ekrāna virsmu ik pēc 10 minūtēm. Sākotnējās investīcijas ir lielas, taču izmaksas var atgūt no darba un filtru materiāliem sešu mēnešu laikā.
Vibrējošs ekrāna filtrs:Pielieto vertikālu vai horizontālu vibrāciju filtra ekrānam, izraisot CNT, kas iestrēgušas sieta atverēs, "nokratīties" atpakaļ pastā.
5. metode: pielāgojiet pašu CNT morfoloģiju
Ja visas iepriekš minētās metodes ir izmēģinātas un joprojām neizdodas, problēma var būt saistīta ar izejmateriālu. Šajā brīdī jums ir jāsazinās ar savu CNT piegādātāju -, lai noskaidrotu, vai varat pārslēgties uz partiju ar īsāku caurules garumu un mazāku malu attiecību, vai tieši iegādāties iepriekš-izkliedētu pastu.
6. metode: pārejiet no “pozitīvā spiediena filtrācijas” uz “negatīvā spiediena filtrāciju”
Pozitīvā spiedienā, jo lielāks ir diferenciālais spiediens, jo stingrāk tiek nospiesti CNT un jo dziļāk tie iegulst filtra ekrānā. Pārejot uz vakuumfiltrāciju (vakuuma pakāpe -0,06 līdz -0,08 MPa), pasta tiek iesūkta caur filtra sietu ar mazāku bīdes spēku, un aizsērēšanas ātrums palēninās. Trūkums ir ierobežots plūsmas ātrums, piemērots mazām un vidējām partijām.
7. metode: akceptējiet "Nepilnīgu filtrēšanu" un optimizējiet pakārtoto filtrēšanu
Daži pārklāšanas procesi nav jutīgi pret mīkstiem aglomerātiem desmitiem mikrometru CNT pastā (jo pārklājuma atstarpe parasti ir lielāka par 100 mikrometriem). Varat atbilstoši samazināt filtrēšanas precizitāti līdz 120 mešiem, vienlaikus palielinot metāla piemaisījumu noņemšanu tiešsaistē pirms pārklāšanas (izmantojot magnētiskos stieņus vai elektromagnētiskos filtrus). Tas nodrošina, ka pārklājuma galviņa neaizsprosto, risinot filtrācijas iestrēgšanas problēmu.
4. nodaļa: Reāls gadījums: no filtru maiņas 15 reizes dienā līdz 3 reizēm
Pagājušajā gadā mēs palīdzējām vadītspējīgas pastas līguma ražotājam Dienvidķīnijā veikt diagnostiku. Viņu CNT pastā (vairāk-sienas, cietais saturs 12%, NMP sistēma) tika izmantota 200 sietu filtra kasetne, un tā bija jāmaina 15–18 reizes maiņā, padarot nepārtrauktu ražošanu gandrīz neiespējamu.
Mēs veicām trīs izmaiņas:
Dispersijas tvertnes izejā pievienots-līnijas augstas-bīdes emulgators (pirms ievadīšanas filtrā, iziet cauri vienu reizi).
Viena{0}}pakāpes 200 sietu filtrēšana tika mainīta uz rupjo filtrēšanu — 50 šums → 120 siets → 200 siets.
Uzsilda pastu no istabas temperatūras līdz 42 grādiem un turpināja maisīt ieplūdi.
Trīs dienas vēlāk filtra maiņas biežums samazinājās līdz 3 reizēm maiņā, un vienas -partijas filtrēšanas laiks tika samazināts no 4 stundām līdz 1,5 stundām. Kopējās izmaksas bija mazākas par 20 000 RMB.
Papildu piezīme:Šī rūpnīca vēlāk veica vēl vienu lietu - viņi pārgāja uz citu CNT piegādātāju un izvēlējās mūs. Pēc virsmas modifikācijas apstrādes sākotnējais dispersijas stāvoklis bija labāks, un filtrācijas spiediens samazinājās vēl par aptuveni 30%. Tas apstiprina principu: procesa optimizācija un piegādes ķēdes modernizācija ir jāveic vienlaikus.
5. nodaļa: Kopsavilkums vienā teikumā
CNT vadošās pastas filtrēšanas grūtības būtībā ir trīs faktoru superpozīcijas rezultāts: "garas šķiedras + aglomerācija + augsta viskozitāte". Negaidiet, ka visas problēmas atrisinās viens īpaši-precīzs filtra ekrāns. Tā vietā izmantojiet kombinētu stratēģiju "priekšapstrāde, lai atvērtu aglomerātus, pakāpeniska filtrēšana, lai sadalītu slodzi, temperatūras kontrole un maisīšana, lai samazinātu viskozitāti, un, ja nepieciešams, mainiet aprīkojuma veidu".
Tajā pašā laikā neaizmirstiet, ka pareizā iepriekšējā piegādātāja izvēle ir labākā procesa optimizācija. Tehniski spējīgs CNT ražotājs var ietaupīt 80% no turpmākajām filtrēšanas problēmām produkta projektēšanas stadijā. Ja jūsu ražošanas līnija cieš no ekrāna aizsērēšanas, vispirms izvēlieties 2–3 no 7 iepriekš minētajām metodēm un vienlaikus konsultējieties ar piegādātāju par produkta izvēli. Jums parasti vajadzētu redzēt ievērojamus uzlabojumus nedēļas laikā.