Глава 35.8 Латексные глобулы

Второй случай — неэквивалентный тепло- и массообмен — типичен для высоких температур теплоносителя, мелкодисперс­ных латексов и низкой температуры стеклования (t_g) полимер­ной фазы, когда испаряющаяся через поры влага не успевает насыщать окружающий слой газа, и капля нагревается выше температуры адиабатического испарения жидкости. При этом из жидкой фазы десорбируются растворенные газы, которые скапливаются в газовых пузырьках внутри капли. Латексные глобулы укладываются в свод на поверхности пузырьков так же, как и на поверхности капли. В порах этой укладки действу­ют капиллярные силы, но они направлены на расклинивание глобул в своде, поэтому в условиях интенсивного подвода теп­ла, влага будет испаряться в пузырьки и расширять их. В ре­зультате расклинивания глобул в упаковке свода оболочка пу­зырька продавливается, и тогда образуются дополнительные пустоты в структуре частицы. В зависимости от скорости внут­реннего парообразования и прочности оболочек может быть много вариантов формирования структуры зерна (см. рис. 6-18).

В одних случаях внутренняя оболочка просто продавливает­ся с образованием дополнительных пустот, в других — расши­ряется до тех пор, пока не сомкнётся с внешней, и тогда пар, находящийся под избыточным давлением, может выйти через капилляры наружу или пробить в стенке отверстие. Если паро­образование происходит очень интенсивно (с кипением), то через образовавшееся отверстие выбрасывается некоторое ко­личество латекса, а частица может быть разорвана на осколки, имеющие форму скорлупы. При нагревании внешней оболочки до температурыглобулы спекутся или сплавятся в своде с образованием эластичной пористой или непористой пленки. В этом случае произойдет раздувание частицы по меха­низму Маршалла. Раздувание может произойти и в результате концентрирования в поверхностном слое коллоидной составляю­щей жидкой фазы (эмульгатора).

Во всех случаях на внешнюю оболочку одновременно дейст­вуют силы сжатия, которые могут продавливать ее. Частицы формируются в виде полых сфер правильной или неправильной формы с отверстиями в стенках или без отверстий. На заклю­чительном этапе, когда все латексные глобулы скоагулируют, высушенная частица может растрескиваться под действием сил прилипания.

Разумеется, представленные на рис. 6-18 схемы формирова­ния макроструктуры частиц далеко не исчерпывают всего раз­нообразия встречающихся на практике форм, но все они могут быть объяснены на основе предложенного механизма формиро­вания морфологической структуры частиц-агломератов.

В реальных распылительных сушилках возможны самые раз­нообразные условия: полидисперсность распыленной жидкости, разные температуры в различных зонах сушилки, например, в середине и на краю факела распыла, неравномерность сме­шения распыленных капель с теплоносителем и т. п. Высуши­ваемая частица может попасть из менее нагретой зоны в более нагретую и наоборот. Мелкие капельки высушиваются и фор­мируются в частицы при более высокой температуре сушиль­ного агента, чем крупные (или наоборот, в зависимости от орга­низации потоков дисперсной и газовой фаз в аппарате: прямо­ток, противоток). Этим объясняется многообразие форм высу­шенных частиц даже для одного продукта: это же обусловли­вает технологические трудности управления морфологической структурой частиц на стадии сушки распылением.

Тем не менее, зная закономерности и особенности формо- и структурообразования, можно направленно получать в процессе сушки жидких материалов распылением частицы требуемой структуры: полые, сплошные, плотные, пористые и т. д. Так, для уменьшения количества и объема пустот в частицах, предотвра­щения образования осколочных форм, получения сферических частиц перспективны следующие технологические приемы:

введение в исходный материал поверхностно-активных ве­ществ (ПАВ), снижающих поверхностное натяжение жидкости;

уменьшение размера капель;

создание мягких условий сушки на ранних стадиях формо­образования, чтобы избежать вскипания жидкости внутри еще не сформировавшейся частицы.