English
Español
Français
Главная / Новости / Новости отрасли / Производительность лабораторных аддитивных технологий была отличной — почему масштабирование производства нестабильно?
Новости отрасли
Покрытия · Чернила · Клеи · Цветные пасты · Проверка масштабирования
В исследованиях и разработках покрытий, чернил, клеев и цветных паст ситуация постоянно расстраивает инженеров по рецептурам: в лабораторных испытаниях в небольших масштабах добавка показала хорошие результаты — вязкость, крупность, выравнивание и пеногашение близки к идеальным. Но оказавшись на производственной линии, эффект начинает колебаться. Иногда одна партия работает хорошо, а следующая показывает различия; иногда лабораторных проблем вообще нет, но после масштабирования появляется повторное укрупнение, пенообразование или снижение уровня выравнивания.
Почему один и тот же состав по-разному ведет себя на производственном оборудовании?
1
Лабораторное и производственное оборудование — это принципиально разные среды
В лабораториях используются небольшие высокоскоростные диспергаторы, бисерные мельницы или перемешивающее оборудование — объем материала небольшой, температуру и скорость легко контролировать. В производстве: значительно увеличивается объем оборудования, изменяются пути циркуляции материала, различается интенсивность сдвига, более выражен рост температуры системы. Даже при одинаковых соотношениях сырья фактические условия обработки, в которых применяются добавки, возможно, уже изменились.
2
Изменения последовательности добавок могут полностью изменить производительность аддитивных процессов
Вопрос о том, когда добавляют добавку, не является неактуальным. Что касается диспергаторов и смачивателей, если в лаборатории предварительное диспергирование перед добавлением пигмента, но корректировка производства приводит к последобавлению, время контакта и состояние между добавкой и пигментом изменяются, что может проявляться в хорошей лабораторной дисперсии, но нестабильной крупности или повторном огрублении при производстве.
3
Изменения температуры во время производства легче не заметить
Небольшие системы имеют небольшой объем и сравнительно легко рассеивают тепло. После увеличения размера производственной партии тепло, выделяемое при высокоскоростном диспергировании и измельчении, становится более значительным — температура системы может постоянно повышаться. Изменение температуры влияет на вязкость смолы, состояние добавок и баланс адсорбции поверхности пигмента.
4
Различные условия сдвига — разные характеристики добавок
«Одинаковая частота вращения» не означает «одинаковые условия сдвига». Лабораторное оборудование и крупное производственное оборудование различаются размером рабочего колеса, конструкцией и состоянием потока материала. Для пеногасителей, диспергаторов и выравнивающих агентов чрезмерное или продолжительное усилие сдвига может повлиять на конечный результат.
5
Лабораторные составы лучше переносят ошибки
В ходе небольших лабораторных испытаний каждое сырье обычно точно взвешивается. На производстве после увеличения количества сырья усиливаются ошибки дозирования, остатки добавок и прилипание к стенкам оборудования. В частности, для добавок с низким содержанием добавок, даже небольшое изменение фактического соотношения добавок может повлиять на конечные характеристики.
6
Различия в партиях сырья также могут быть источником нестабильности.
Иногда рецептура и процесс не изменились, но результаты производства все еще колеблются. Пакетные замены смолы, пигмента, растворителя и других функциональных материалов могут изменить межфазную среду в системе. Присадка не изменилась, но слегка изменилась система, с которой она сталкивается.
7
Что действительно требует расширения масштабов, так это не только формулировка, но и процесс
На этапе масштабирования производства более важным вопросом является «при каких технологических условиях данная добавка сможет стабильно выполнять свою функцию?» Поэтому необходима одновременная проверка: последовательности добавления, времени диспергирования, условий сдвига, температуры производства, различий в оборудовании, партий сырья и точности добавления добавок.
Резюме
Отличные характеристики лабораторной добавки при нестабильном масштабировании производства не обязательно означают, что с самой добавкой что-то не так. Во многих случаях действительно меняется оборудование, сдвиг, температура, метод добавления и партии сырья. Решение проблем нестабильности производства означает не только рассмотрение типа и дозировки добавки: рецептуру и процесс необходимо масштабировать и проверять вместе. Небольшие испытания проверяют, «может ли это работать»; Расширение производства проверяет, «может ли оно работать стабильно».
Часто задаваемые вопросы
Существует ли систематический способ определить, какая переменная масштабирования вызывает нестабильность?
Самый эффективный подход — контролируемое изменение: меняйте по одной переменной за раз — последовательность добавления, скорость сдвига, температурный профиль или сырье для партии — и оценивайте, изменится ли производственный результат. Это изолирует причину более надежно, чем одновременное изменение нескольких переменных. Такое сравнение становится возможным благодаря документированию условий производства для каждой партии.
Как следует спланировать лабораторные испытания, чтобы лучше прогнозировать эффективность производства?
Лабораторные испытания, которые более точно моделируют производственные условия, дают более прогнозируемые результаты: использование дисперсионного оборудования, генерирующего аналогичную интенсивность сдвига, проведение испытаний с контролируемой температурой в ожидаемом диапазоне температур производства, точное соблюдение запланированной последовательности добавления продукции и использование тех же партий сырья, которые запланированы для производства. Намеренное введение переменных условий, присутствующих в производстве, на лабораторном этапе выявляет чувствительность перед масштабированием.
