绝缘封接粉体造粒颗粒特性的研究(2)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)东华大学先进玻璃制造技术教育部工程研究中心 作者:陈培

  浆料雾化过程是在高压下,料液从喷嘴喷出后由于液体表面张力的作用,形成具有较高比表面积的雾滴,这种雾滴具有较大的能量,雾滴尺寸随压力的增加而减小。当压力上升时,料液的流量上升,料液的喷雾雾化角变小,液流喷射高度增加,喷雾液滴的平均直径变小,同时均一性提高,也就是说,造粒后得到的封接玻璃粉体的最大粒径和平均粒径减小,而粒径分布变窄;当压力下降时,料液的喷雾雾化角增加,喷雾液滴的平均直径增加,造粒后得到的封接玻璃粉体的最大粒径和平均粒径变大,并且由于颗粒与颗粒的粘接或者由于膨化作用,使得封接玻璃的松密度下降。压力上升,流量增加,压力和流量对平均雾滴滴径的影响也可从流量公式得到:

 

  Cd为流量系数, F为喷嘴截面积, h为压差,ρ为流体密度。

 

  由上式可见,流量与压力的平方根成正比,与液体密度的平方根成反比所以, 压力或流量增加, 平均雾滴滴径减小。

2.2  浆料中固液比对造粒后颗粒特性的影响


  图4 是以水为介质,其他参数相同的情况下,料液中封接玻璃含固量为40%、50%、60%时,含固量与造粒后粉体粒度分布的关系,实验表明,固体含量高,可明显增加球形粗颗粒的含量;固体含量低,会形成大量空心颗粒,造成粉料流动性的降低。

固液比与粒度分布的关系

图4  固液比与粒度分布的关系

2.3  浆料粘结剂含量对造粒后颗粒特性的影响

  图5 是粘结剂含量为5.0%、3.3%时,造粒后粉体的粒度分布。实验表明,粘结剂含量增加,使得料液的粘度上升,雾化角变小,雾化液滴变大,浆料的固含量及粘结剂含量对粉料流动性、粉料颗粒的形态有明显影响,很显然,料液粘度越大,平均粒径越大。因此,含固量及粘结剂含量是影响浆料粘度的主要因素,含固量越高,粘度越大,含固量在55%~60%之间出现粘度急剧增大,从而导致平均粒径明显上升。

  固液比对封接玻璃造粒粉体性质的影响实质上就是料液粘度的影响,由于采用的是低压压力喷雾干燥法,雾化是在一定的压力下,浆料依靠喷嘴内旋片产生旋转后而雾化,这种方法受到粘度的限制,粘度太大,雾化困难,因此,影响封接玻璃料液粘度的因素包括物料、液体介质的种类,液体介质和物料的固液比,粘结剂种类、添加量等。对于封接玻璃来说,在保证浆料正常雾化的前提下,提高浆料的浓度,可提高雾化效率,降低能耗。在物料、液体介质的种类、粘结剂确定之后,固液比和粘结剂含量是影响粒度分布和大小的主要因素。

2.4  喷嘴孔径对造粒后颗粒特性的影响

  图6 为喷嘴压力、粘结剂种类和固液比相同的条件下,使用不同的喷嘴孔径得到的干燥物料的粒径分布,喷嘴孔径分别为0.6 ,0.7 ,0.8mm。由图6可见,随着喷嘴孔径的增加,干燥物料的颗粒度显著增大, 中位径由喷嘴孔径0.6mm 的97μm 上升到0.7mm 的1.6μm ,然后快速上升到0.8mm 的176μm ,而松密度则由喷嘴孔径0.6mm 的1.2 ×103kg·m-3快速下降到0.7mm 的1.02 ×103kg·m-3 ,然后继续下降到0.8mm 的0.98 ×103kg·m-3 ,由此可见,随着颗粒度的增加,颗粒内部的构造更加趋于疏松,喷嘴孔径以0.7 为宜,孔径过小喷嘴易堵塞。

喷嘴孔径与粒度分布的关系

图6  喷嘴孔径与粒度分布的关系

  喷嘴孔径是对封接玻璃造粒粉体平均粒径影响的又一重要因素。Turner认为压力喷嘴的平均喷雾滴径与喷嘴直径的1.52 次方成正比。皮格裕德、古立梯金等[7 ]认为平均直径与喷嘴孔径成正比。也有研究者认为雾滴尺寸随喷嘴孔径的平方而增加。由此可见,喷嘴孔径对液滴尺寸的影响,不同的研究者得到了不同的结果,这可能是由于使用的喷雾干燥设备和雾化器的结构以及工艺参数的不同而造成的。喷嘴孔径越小,浆料喷雾雾化角越小,导致雾滴滴径越小,得到的造粒粉体平均粒径越小,造粒粉体的流动性下降;喷嘴孔径越大,得到的造粒粉体平均粒径越大,流动性增加,但造粒后的粉体由于颗粒内部的膨化而使松密度下降,这种膨化与选用的粘结剂有关,也与粘结剂的含量有关,而且颗粒太大,不利于精细电子玻璃封接件压制时的物料填充。

3  结论

  实验结果表明:喷雾干燥的压力增加,浆料流量上升,绝缘封接粉体造粒后粉体颗粒的中位径由131μm降至86μm ,松密度由1.23 ×103kg·m-3降至1.02 ×103kg·m-3 ;喷嘴孔径增加,造粒粉体的颗粒度显著增大,流动性增加,50%中位径由97μm 快速上升到176μm ,但松密度下降; 浆料中固体含量高,明显增加球形粗颗粒的比例;固体含量低,造成造粒粉体流动性降低;粘结剂含量增加,使得浆料的粘度上升,雾化液滴变大;浆料粘度越大,平均粒径越大;浆料的固体含量及粘结剂含量对造粒后粉体流动性、粉料颗粒的形态有明显影响。

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