פרק 1: ראשית, הבן: מדוע משחת ננו-צינורות פחמן כל כך קשה לסינון?
חברים שעבדו עם תמיסות קתודיות של סוללת ליתיום או ציפויים מוליכים יודעים ש-CNTs הם באמת מצוינים בביצועים - מוליכות חשמלית טובה, כמות תוספת נמוכה ויכולת להגביר את צפיפות האנרגיה. עם זאת, פעם אחת על פס הייצור, במיוחד במהלך שלב הסינון, זה פשוט כאב ראש.
תסמינים אופייניים: מסך מסנן 200 רשת שהוחלף לאחרונה, לאחר סינון של פחות מ-50 ק"ג של משחה, מד הלחץ מזנק למעל 0.3 MPa; מסך המסנן מוחלף יותר מעשר פעמים ביום; או שהוא פשוט הופך ל"מעוך" ישירות, והעיסה לא יכולה לזרום.
ישנן שלוש סיבות שורש:
יחס הגובה-רוחב של CNTs גדול במיוחד (בדרך כלל 100-1000 או יותר). הם כמו חבורה של קוצים רכים ברמת המיקרון, משתלבים זה בזה כדי ליצור צורת "קן ציפורים", נתקעים בקלות בנקבוביות מסך המסנן.
קשה לפרוץ לחלוטין אגלומרטים. גם לאחר כרסום חרוזים או פיזור- גבוה, נותר מספר רב של חלקיקים מצטברים ב-CNT של עשרות מיקרומטרים, וגושים קשים אלו חוסמים ישירות את נקבוביות המסנן.
הצמיגות של מערכת הדבק גבוהה. במיוחד במערכות המשתמשות ב-NMP כממס, כאשר תכולת המוצק היא 15%-20%, הצמיגות יכולה להגיע לכמה אלפי סנטיפוייז, הנזילות ירודה, ואפילו עמידות קטנה תגרום לקריסת הסינון.
פרק 2: מה יכולה שאנדונג טנפנג לעשות כדי לעזור לך?
בפתרון בעיית קושי הסינון, לעיתים קרובות מזלזלים ביכולת הטכנית של יצרן ה-CNT במעלה הזרם. ספק בעל יכולות מחקר ופיתוח יכול לעזור לך להפחית את עומס הסינון מהמקור. להלן מספר ממדי יתרון ראויים לציון:
יתרון 1: מוצרי CNT שקל יותר לפזר
הקושי של פיזור משתנה מאוד בין CNTs המיוצרים על ידי יצרנים שונים. יצרנים טובים יבצעו אופטימיזציה מהמקור:
בקרת קוטר צינור ואורך צינור:CNTs מרובי-קירות (MWCNT) קשים וקצרים יותר מ-CNT-יחידים (SWCNT), מה שהופך את הסינון לקל יחסית. באמצעות אופטימיזציה של מערכת זרז בתהליך CVD (כגון זרזים דו-מתכתיים של ברזל/קובלט), שאנדונג טנפנג יכולה לשלוט במדויק על קוטר הצינור בתוך 1-2 ננומטר ועל אורך הצינור בטווח מסוים, ולהפחית הסתבכות יתר.
טיפול בפונקציונליזציה של פני השטח:חלק מהיצרנים המובילים מבצעים שינוי פני השטח ב-CNT כדי לשפר את תאימות הממשק שלהם לממס, מה שהופך את המשחה ליציבה יותר לאחר פיזור ופחות נוטה להצטברות- מחדש.
מאסטרבאץ' מפוזר- מראש:בחירה במשחה מוליך מפוזרת מראש (מאסטרבאץ' עם 8-10% תכולת CNT) מפחיתה את קושי הסינון בסדר גודל בהשוואה לקניית אבקה ופיזורה בעצמך.
יתרון 2: יכולת התאמה אישית של ניסוחי הדבק
יצרני CNT מקצועיים לא רק מוכרים אבקה אלא גם מספקים פתרונות פיזור תומכים:
מערכת פיזור:פיתוח של חומרי פיזור-בעלי ביצועים גבוהים (כגון חומרי משטח המבוססים על פוליווינילפירולידון) להשגת השעיה אחידה ויציבות-לארוכת טווח של CNTs בממיסים אורגניים באמצעות ויסות פוטנציאל Zeta, הימנעות מאחסנות משנית במהלך האחסון.
אופטימיזציה של תוכן מוצק:תכשיר טוב יכול להשיג תכולת מוצק גבוהה של 5%-10% עם צמיגות ניתנת לשליטה, המאפשר שימוש ישיר בתהליכי ציפוי ללא דילול יתר לפני הסינון.
יתרון 3: צבירת פטנטים בטכנולוגיה להסרת טומאה
סיבה נסתרת לקושי בסינון היא נוכחותם של זיהומים מגנטיים המעורבבים לתוך הדבק, אשר מאיצים את סתימת מסך המסנן. יצרנים בעלי יכולת טכנית ישלוט בזיהומים למינימום לפני עזיבת המפעל:
שאנדונג טנפנג פיתחה מכשיר משולב להסרת זיהומים "ספיחה מגנטית + סינון", תוך שימוש במוטות מגנטיים לספיחת זיהומים מגנטיים (כגון ברזל, קובלט ושאריות זרז אחרות), ולאחר מכן שימוש ברכיבי מסנן כדי ליירט זיהומים חלקיקים, תוך הפחתת עומס הסינון במורד הזרם מהמקור.
הוא גם פיתח מבנה דיסק מסנן עם אלקטרומגנט, תוך שימוש בטבע הלא-מגנטי של CNTs כדי לספוח ולהסיר שאריות של חלקיקי מתכת.
יתרון 4: טכנולוגיית בקרת איכות ובדיקות
בעל טכנולוגיית פטנט לזיהוי גודל חלקיקים-במקום יכול לקבוע במהירות אם פיזור משחת ה-CNT עומד בתקן, מה שמבטיח את העקביות של מוצרים שיוצאים מהמפעל. המשמעות היא שביצועי הסינון של כל אצווה של משחה שאתה מקבל יציבים יותר ולא ינועו בין טוב לרע.
במשפט אחד:בחירה בספק CNT עם מומחיות טכנית פותרת למעשה מחצית מבעיית הסינון. הם שוקלים יכולת עיבוד שלאחר מכן בשלב עיצוב המוצר, מה שיכול להפחית משמעותית את תדירות סתימת המסך בקו הייצור שלך.
פרק 3: 7 שיטות יעילות לפתרון קשיי סינון
שיטה 1: "דה-צבירה כפויה" פעם אחת לפני סינון
יצרנים רבים מפרידים לחלוטין בין פיזור וסינון. למעשה, התקנת מתחלב גזירה מקוון- או מעבד קולי (הספק 2-3 קילוואט, תדר 20 קילו-הרץ) בסדרה לפני המסנן יכולה לפתוח מחדש את ה-CNTs שהצטברו מחדש במהלך האחסון. לאחר הוספת שלב זה, מפעל לחומרי קתודה משולשת האריך את חיי מסך המסנן משעתיים ל-8 שעות.
שיטה 2: סינון מבוים, אל תנסה לעשות זאת בשלב אחד
אל תתחיל ישירות עם מסך של 200 mesh. הגישה הנכונה היא:
שלב ראשון:סינון גס מנירוסטה 30 רשתות ליירוט זיהומים גדולים ואגרופים ברורים.
שלב שני:סינון ביניים 100 mesh.
שלב שלישי:סינון עדין 150-200 mesh.
אפשר למשחה לקבל חוצץ ושחרור לחץ סטטי בין כל שלב. אם המוצר דורש ניקיון גבוה במיוחד, השתמשו ב-250 mesh בשלב הסופי, אך יש לתאם את שיטה 3 בשלב זה.
שיטה 3: החל חימום וערבול יחד
טֶמפֶּרָטוּרָה:מחממים את המשחה ל-40-45 מעלות (למערכת NMP אין בעיה בגלל נקודת הרתיחה הגבוהה שלה; המערכת על בסיס מים לא תעלה על 50 מעלות). הצמיגות תפחת ב-30%-40%, וקצב המעבר דרך מסך המסנן יגדל משמעותית.
בְּחִישָׁה:הקפד על ערבוב-במהירות נמוכה (30-60 סל"ד) בקצה הקדמי של כניסת המסנן כדי למנוע מ-CNT לשקוע בבוץ קשה. אם משתמשים במיכל לחץ אטום, הוסיפו בתחתית בוחש מחובר מגנטי.
שיטה 4: עבור לסוג אחר של ציוד סינון
מסנני שקיות קונבנציונליים או מסנני מחסניות הם מטבעם "לא ידידותיים" למשחת CNT. חלופות מומלצות כוללות:
מסנן תוף ואקום:מסתמך על שאיבה ואקום. לאחר היווצרות על משטח התוף, עוגת הסינון נגרדת אוטומטית, כך שהיא לא נסתמת כל הזמן. מתאים לייצור מתמשך בקנה מידה גדול-.
מסנן ניקוי עצמי{{0}:בעל מגרד פנימי או מכשיר שטיפה לאחור המנקה אוטומטית את משטח מסך המסנן כל 10 דקות. ההשקעה הראשונית גבוהה, אך ניתן להחזיר את העלות מעבודה ומחומרי סינון תוך שישה חודשים.
מסנן מסך רטט:מחיל רטט אנכי או אופקי על מסך המסנן, וגורם ל-CNTs התקועים בפתחי הרשת "להתנער" בחזרה לתוך הדבק.
שיטה 5: התאם את המורפולוגיה של ה-CNTs בעצמם
אם כל השיטות הנ"ל נוסו ועדיין נכשלות, ייתכן שהבעיה נעוצה בחומר הגלם. בשלב זה, עליך לדבר עם ספק ה-CNT שלך - לראות אם אתה יכול לעבור לאצווה עם אורך שפופרת קצר יותר ויחס רוחב-גובה קטן יותר, או לרכוש ישירות משחה- מפוזרת מראש.
שיטה 6: שנה מ"סינון בלחץ חיובי" ל"סינון בלחץ שלילי"
בלחץ חיובי, ככל שהלחץ הדיפרנציאלי גדול יותר, כך נלחצים ה-CNT בחוזקה יותר והם נעשים עמוקים יותר במסך המסנן. עוברים לסינון ואקום (דרגת ואקום -0.06 עד -0.08 MPa), המשחה נשאבת דרך מסך המסנן בכוח גזירה נמוך יותר, ומהירות הסתימה מואטת. החיסרון הוא קצב זרימה מוגבל, מתאים לאצוות קטנות ובינוניות.
שיטה 7: קבל "סינון לא שלם" ובצע אופטימיזציה של המורד הזרם
חלק מתהליכי הציפוי אינם רגישים לאגלומרטים רכים של עשרות מיקרומטרים במשחת CNT (מכיוון שפער הציפוי הוא בדרך כלל מעל 100 מיקרומטר). אתה יכול להרגיע את דיוק הסינון כראוי ל-120 mesh, תוך הגברת ההסרה המקוונת של זיהומי מתכת לפני הציפוי (באמצעות מוטות מגנטיים או מסננים אלקטרומגנטיים). זה מבטיח שראש הציפוי לא ייסתם תוך פתרון בעיית חסימת הסינון.
פרק 4: מקרה אמיתי: משינוי מסננים 15 פעמים ביום ל-3 פעמים
בשנה שעברה, עזרנו ליצרן חוזים מוליך בדרום סין לבצע אבחון. משחת ה-CNT שלהם (רב-קירות, תוכן מוצק 12%, מערכת NMP) השתמשה במחסנית מסנן של 200 mesh, והם נאלצו לשנות אותה 15-18 פעמים בכל משמרת, מה שהפך את הייצור הרציף לכמעט בלתי אפשרי.
ביצענו שלושה שינויים:
הוספת מתחלב גזירה-קו גבוהה-ביציאה של מיכל הפיזור (עבר פעם אחת לפני הכניסה למסנן).
שינה את-השלב של סינון גס של 200 mesh ל-50 mesh → 120 mesh → 200 mesh.
חיממו את העיסה מטמפרטורת החדר ל-42 מעלות ושמרו על ערבוב הכניסה.
שלושה ימים לאחר מכן, תדירות החלפת המסנן ירדה ל-3 פעמים בכל משמרת, וזמן הסינון הבודד- הצטמצם מ-4 שעות ל-1.5 שעות. העלות הכוללת הייתה פחות מ-20,000 יואן.
הערה נוספת:מאוחר יותר המפעל הזה עשה עוד דבר אחד - הם עברו לספק CNT אחר ובחרו בנו. לאחר טיפול בשינוי פני השטח, מצב הפיזור הראשוני היה טוב יותר, ולחץ הסינון ירד בכ-30%. זה מאשר עיקרון: יש לבצע אופטימיזציה של תהליכים ושדרוג שרשרת האספקה בו-זמנית.
פרק 5: סיכום במשפט אחד
הקושי בסינון משחה מוליך CNT הוא בעצם תוצאה של סופרפוזיציה של שלושה גורמים: "סיבים ארוכים + צבירה + צמיגות גבוהה". אל תצפה למסך סינון אחד-עדין במיוחד כדי לפתור את כל הבעיות. במקום זאת, השתמש באסטרטגיית שילוב של "טיפול מקדים לפתיחת אגרטלים, סינון מדורג לחלוקת העומס, בקרת טמפרטורה וערבול להפחתת הצמיגות, ושינוי סוג הציוד במידת הצורך".
יחד עם זאת, אל תשכח שבחירת הספק הנכון במעלה הזרם היא אופטימיזציית התהליך הטובה ביותר. יצרן CNT בעל יכולת טכנית יכול לחסוך לך 80% מבעיות הסינון הבאות בשלב עיצוב המוצר. אם פס הייצור שלך סובל מסתימת מסך, נסה לבחור תחילה ב-2-3 מתוך 7 השיטות שלמעלה, ובמקביל, דבר עם הספק שלך לגבי בחירת המוצר. בדרך כלל אתה אמור לראות שיפור משמעותי תוך שבוע.