[发明专利]无机、有机粉体处理设备

说明书

本发明涉及一种能够处理各种无机、有机粉体粒子的设备。

本发明所述的粉体是指具有一定几何形状、具有较小尺寸的粒子，可以是几十目到几千目甚至纳米级。所说的粒子可以是无机粒子，例如常见的碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、二氧化钛等无机盐、金属氢氧化物等无机化合物，或者滑石粉、硅灰石、澎润土、陶土等被人工粉碎的天然无机物。也可以是一些合成有机物质，例如各种合成颜料、染料及药物，也可以是一些高分子材料，例如聚乙烯、聚丙烯、纤维素、聚氯乙烯等，还可以是自天然动植物得到的粉体，或者金属或碳黑粉。这些粉体的加工利用已成为人类生活、工业应用不可缺少的组成部分。但无论是天然矿粉、合成无机及有机材料粉、金属粉或者由天然动植物体得到的粉体，均只具有原始的特性。人们在利用这些特性时往往需要经过对原始粉体的表面进行处理以适应应用的需要。例如在塑料加工领域，经常使用一些无机填充料对有机高分子材料加以改性；用碳黑增强橡胶；用颜料或染料改变高分子的颜色及外观；用云母粉提高高分子材料的耐热性及刚性；用金属粉改变高分子材料的电阻等等，此种应用举不胜举。

众所周知，相对于高分子材料来说，石灰石粉、滑石粉等粉体具有较高的表面极性，因此与极性相对较小的一些高分子材料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等来说，它们之间的相容性较差，因而共混物的物性受到影响。因此，需要对这些无机粉体进行表面改性。常用的方法是采用一些现有的混合设备，将填料及表面改性剂放在一起进行搅拌处理，以实现表面偶联改性。由于现代粉体技术的发展，粉体的尺寸越来越小，特别是已进入纳米时代，粉体的颗粒如此之小，其表面能如此之大，以致于已经是细小尺寸的粉体又重新团聚在一起形成较大的颗粒，而这些“大尺寸”的颗粒如不能得到良好的分散，会使得“填充”复合物不能获得理想的目标物性。同样，对于粒子间，相容性较差时，为了避免粒子间的团聚，获得目标物性，也需要适合的设备进行处理。

为了提高被处理粉体的性能，人们已经研制开发了一些比普通混合设备更适合粉体处理的设备。例如，利用JP特开昭62-83029中描述并且已经由Nara KikaiCo.，Ltd.推向市场的混成系统，或者利用JP特公昭42-27021中描述并由Turbo KogyoCo.Ltd.推向市场的冲击粉碎机。JP待开平3-56131(相应于US专利5,087,546)中公开的连续混合设备。1997年日本佳能株式会社在中国申请的专利CN1185998A所描述的用于固体粒子的表面处理设备。

JP特开昭62-83029中所描述的是一种间歇式处理设备，它是利用旋转叶片产生的气流，带动物料冲击周边桶体挡板产生作用。可以看出，在处理过程中，旋片产生的气流带动物料一起运动，对物料产生作用的工作面很小，仅仅是周边的桶体挡板。因此，能量利用率很低。JP特公昭42-27021所描述的是一种连续式处理设备，它的主要特点是在周边桶体上设有众多沟纹，以增加对物料的作用力。但是，这些沟槽极易造成物料的粘附而影响处理效果。US专利5,087,546所介绍的也是一种连续处理设备，它的特点是，具有众多组旋转盘及固定盘，每组旋盘及定盘上均设有数个叶片。由于旋盘与定盘间、旋盘与机体间间隙过宽，且无效作业区很大。专利CN1185998A所描述的设备也是一种连续型设备，它的特点是，在多组旋片间设有若干导板，导板将每个旋片隔离开形成独立的工作区，每个工作区的工作原理完全相同于JP特开昭62-83029，其缺点也相同。另外，除JP特公昭42-27021外，上述专利设备所产生的作用力，主要是正面的冲击力，而正面冲击力易产生被处理物料的能量聚集，最终导致能量以热量的方式耗散，因此对系统温度的控制带来困难。同时，从这些设备运转方式看，他们是通过转子的高速转动，带动固体粒子高速旋转，在离心力的作用下，使固体粒子撞击腔壁而获得粉碎颗粒的能量。但是，由于固体颗粒运动过程中各粒子的相对运动小，相互撞击的机会也少，不利于不同物料间的相互包敷或表面改性等处理。

本发明的目的是提供一种无机、有机粉体的处理设备，能够提高粉体颗粒与设备、粉体颗粒与粉体颗粒之间的相对运动，提高其相互作用的机会，适应各种粉体、不同物料间的表面处理要求。本发明的目的还在于处理时间和处理方式可以随不同物料及要求任意可调。