Trang chủ / Tin tức / Tin tức ngành / Hiệu suất phụ gia trong phòng thí nghiệm rất tuyệt vời - Tại sao việc mở rộng quy mô sản xuất không ổn định?
Tin tức ngành
Lớp phủ · Mực · Chất kết dính · Bột màu · Xác minh mở rộng quy mô
Trong quá trình nghiên cứu và phát triển lớp phủ, mực, chất kết dính và bột màu, một tình huống luôn khiến các kỹ sư xây dựng công thức nản lòng: trong thử nghiệm quy mô nhỏ trong phòng thí nghiệm, chất phụ gia hoạt động tốt - độ nhớt, độ mịn, độ san bằng và khả năng khử bọt đều gần đạt mức lý tưởng. Nhưng khi đưa vào dây chuyền sản xuất, hiệu ứng bắt đầu dao động. Đôi khi một đợt hoạt động tốt và đợt tiếp theo cho thấy sự khác biệt; đôi khi không có vấn đề gì trong phòng thí nghiệm cả, nhưng sau khi mở rộng quy mô, tái tạo thô, tạo bọt hoặc san bằng lại xuất hiện sự suy giảm.
Tại sao cùng một công thức lại có tác dụng khác nhau trên thiết bị sản xuất?
1
Phòng thí nghiệm và thiết bị sản xuất về cơ bản là những môi trường khác nhau
Các phòng thí nghiệm sử dụng máy phân tán tốc độ cao nhỏ, máy nghiền hạt hoặc thiết bị khuấy - khối lượng nguyên liệu nhỏ, nhiệt độ và tốc độ dễ kiểm soát. Trong sản xuất: khối lượng thiết bị tăng lên đáng kể, đường tuần hoàn vật liệu thay đổi, cường độ cắt khác nhau và nhiệt độ hệ thống tăng rõ rệt hơn. Ngay cả với tỷ lệ nguyên liệu thô giống nhau, các điều kiện xử lý thực tế mà trải nghiệm bổ sung có thể đã thay đổi.
2
Thay đổi trình tự bổ sung có thể thay đổi hoàn toàn hiệu suất phụ gia
Khi nào chất phụ gia được thêm vào không phải là một câu hỏi không liên quan. Đối với chất phân tán và chất làm ướt, nếu phòng thí nghiệm phân tán trước khi bổ sung sắc tố nhưng việc điều chỉnh sản xuất dẫn đến việc bổ sung sau, thời gian và trạng thái tiếp xúc giữa chất phụ gia và sắc tố thay đổi - có thể biểu hiện là độ phân tán trong phòng thí nghiệm tốt nhưng độ mịn không ổn định hoặc tái thô trong quá trình sản xuất.
3
Sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình sản xuất dễ bị bỏ qua hơn
Các hệ thống quy mô nhỏ có thể tích nhỏ và tản nhiệt tương đối dễ dàng. Sau khi kích thước lô sản xuất tăng lên, nhiệt sinh ra do phân tán và nghiền tốc độ cao trở nên đáng kể hơn - nhiệt độ hệ thống có thể liên tục tăng. Sự thay đổi nhiệt độ ảnh hưởng đến độ nhớt của nhựa, trạng thái phụ gia và cân bằng hấp phụ bề mặt sắc tố.
4
Các điều kiện cắt khác nhau - Hiệu suất phụ gia khác nhau
"Cùng RPM" không có nghĩa là "điều kiện cắt giống nhau". Thiết bị phòng thí nghiệm và thiết bị sản xuất lớn khác nhau về kích thước cánh quạt, cấu trúc và trạng thái dòng nguyên liệu. Đối với chất khử bọt, chất phân tán và chất làm phẳng, lực cắt quá mức hoặc kéo dài đều có thể ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng.
5
Công thức phòng thí nghiệm chịu đựng lỗi tốt hơn
Trong các thử nghiệm nhỏ trong phòng thí nghiệm, mỗi nguyên liệu thô thường được cân chính xác. Trong sản xuất, sau khi số lượng nguyên liệu thô tăng lên, các lỗi đo lường, cặn bổ sung và hiện tượng bám tường thiết bị đều được khuếch đại. Đặc biệt đối với các chất phụ gia ở mức bổ sung thấp, ngay cả sự thay đổi nhỏ trong tỷ lệ bổ sung thực tế cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất cuối cùng.
6
Sự khác biệt về lô nguyên liệu thô cũng có thể là nguyên nhân gây mất ổn định
Đôi khi công thức, quy trình không thay đổi nhưng kết quả sản xuất vẫn có biến động. Những thay đổi hàng loạt về nhựa, chất màu, dung môi và các vật liệu chức năng khác đều có thể thay đổi môi trường giao diện trong hệ thống. Chất phụ gia không thay đổi, nhưng hệ thống mà nó phải đối mặt đã thay đổi một cách tinh tế.
7
Điều thực sự cần mở rộng quy mô không chỉ là công thức mà còn là quá trình
Ở giai đoạn mở rộng quy mô sản xuất, câu hỏi quan trọng hơn là "trong những điều kiện quy trình nào thì chất phụ gia này có thể thực hiện ổn định chức năng của nó?" Do đó, cần xác minh đồng thời: trình tự bổ sung, thời gian phân tán, điều kiện cắt, nhiệt độ sản xuất, sự khác biệt của thiết bị, lô nguyên liệu thô và độ chính xác của việc bổ sung phụ gia.
Tóm tắt
Hiệu suất của chất phụ gia trong phòng thí nghiệm là tuyệt vời trong khi việc mở rộng quy mô sản xuất không ổn định không nhất thiết có nghĩa là bản thân chất phụ gia đó có vấn đề. Trong nhiều trường hợp, những gì thực sự thay đổi là thiết bị, lực cắt, nhiệt độ, phương pháp bổ sung và lô nguyên liệu thô. Giải quyết các vấn đề mất ổn định trong sản xuất có nghĩa là không chỉ xem xét loại phụ gia và liều lượng - công thức và quy trình phải được mở rộng và xác minh cùng nhau. Các thử nghiệm quy mô nhỏ xác minh "nó có thể hoạt động được không"; việc mở rộng quy mô sản xuất sẽ xác minh "nó có thể hoạt động ổn định không."
Câu hỏi thường gặp
Có cách nào có hệ thống để xác định biến tăng quy mô nào đang gây ra sự mất ổn định không?
Cách tiếp cận hiệu quả nhất là sự thay đổi có kiểm soát: thay đổi từng biến số một - trình tự bổ sung, tốc độ cắt, thông số nhiệt độ hoặc nguyên liệu thô theo lô - và đánh giá xem kết quả sản xuất có thay đổi hay không. Điều này cô lập nguyên nhân đáng tin cậy hơn so với việc thay đổi nhiều biến cùng một lúc. Việc ghi lại các điều kiện sản xuất cho từng lô giúp cho việc so sánh này có thể thực hiện được.
Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm nên được thiết kế như thế nào để dự đoán hiệu suất sản xuất tốt hơn?
Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm mô phỏng chặt chẽ hơn các điều kiện sản xuất sẽ mang lại nhiều kết quả mang tính dự đoán hơn: sử dụng thiết bị phân tán tạo ra cường độ cắt tương tự, chạy thử nghiệm kiểm soát nhiệt độ ở phạm vi nhiệt độ sản xuất dự kiến, tuân thủ chính xác trình tự bổ sung sản xuất theo kế hoạch và sử dụng cùng lô nguyên liệu thô như kế hoạch cho sản xuất. Việc cố tình giới thiệu các điều kiện khác nhau có trong sản xuất ở giai đoạn phòng thí nghiệm cho thấy sự nhạy cảm trước khi mở rộng quy mô.
