用于涂料和油墨的高速搅拌机| 2015-02-01 | PCI杂志

T他的文章概述了在涂料和油墨制造中使用的不同类型的高速混合器。这些机器完成了一系列有时重叠的处理目标。本文中讨论的建议是针对正确的混合器选择。

过去几十年的监管要求促使涂料行业将重点从传统的低固体、溶剂型配方转向水性系统、高固体涂料、能固化油墨和其他低voc技术。2022世界杯八强水位分析这种对环境负责的重要转变与新功能的令人兴奋的发展相吻合，以响应不断变化的客户需求。现在，面对专业涂料和高附加值涂料日益增长的需求，制造商正在仔细研究他们的加工方法，特别是混合和铣削步骤。“我们怎样才能做得更好?”更多的人问认真地做涂料生产者努力提高性能和遵从性管理成本。

注入了热变色荧光变色防锈或其他小说领带、现代涂料和油墨可能包含创新原材料的独特组合，但从本质上讲，它们仍然是依赖良好混合的配方。应用于某种产品的混合和分散程度无一不影响其颜色、光泽、导电性、稳定性、粘附性能、固化速率、耐候性等性能特征。因此，只有优化混合程序才有良好的商业意义。即使是传统的产品和完善的工艺也可以从混合操作的战略重新评估中受益。

各种分散工具被用于涂料和油墨的生产。其中一些技术是相对较新的解决2022世界杯八强水位分析方案，可以解决老的处理问题。混合器的选择是基于许多因素，包括粘度剖面，剪切要求，添加顺序和吞吐量。

高速的作用

高速分散剂，以前称为高速溶解剂，是涂料行业的标准主力。一种经济和相对简单的混合设备，其主要目的是将粉末混合到液体中，并在磨粉前分解松散的团聚体，以产生可接受的分散水平(图1)。

高速分散器的开口圆盘叶片以约5000英尺/分钟的速度运行，在低粘度批次内产生强烈的湍流。它还产生了一个独特的漩涡，干燥的成分可以加入其中，以快速湿润。分散叶片的位置取决于漩涡的深度(偏心叶片产生较小的漩涡并减少空气滞留)。当批料体积变厚或增加时，调整叶片速度以保持物料周转的涡流和速率。高速分散机的尺寸和操作通常遵循其他一些基本准则，包括:

正常工作粘度范围:类水至50,000厘泊(cP)左右;
电机规格:每10加仑产品1马力;
分散叶片直径:约为容器直径的1/3;
分散叶片位置:离容器底部0.5叶片直径-液面以下1.5叶片直径;
混合容器的满载容量:至少比批次的尺寸大30%，以提供足够的干舷高于产品水平。

虽然许多制造商仍然依赖高速分散器进行预混操作，但许多制造商已经开始集成更强大的混合器，而不仅仅是简单的粉末润湿。这背后的基本原理是:如果预混机能够将团聚体尽可能地分散到所需的规格-换句话说，模拟铣削的早期阶段-它可以减少通过磨机的次数，甚至允许使用更小的研磨介质来铣削更细的固体。这为极大地提高效率以及减少周期时间提供了机会。这些混合器的替代品包括新一代高剪切混合器和超高剪切混合器。

高剪切混合器

高剪切混合器是转子/定子搅拌器，用于更具挑战性的固液分散体和乳液，高速分散体不能充分处理。这种类型的混合设备典型的特点是一个四叶片转子在静止的定子内高速旋转。当叶片旋转时，物料被连续吸入搅拌头，并通过定子的开口高速排出(图2)。由此产生的水力剪切促进快速均质、脱团聚和乳化。转子尖端速度在3000到4000英尺/分钟之间是典型的。

由于定子的限制，这种混合器提供了更高的剪切，但泵送能力低于开盘锯齿状分散叶片。出于同样的原因，它的粘度极限较低，约为10,000至20,000 cP。

另一个区别是转子/定子混合器可批量和inline(连续)设计。内嵌式高剪切混合器的作用类似于离心泵。它不自吸，需要静压(重力进料)或正压(泵进料)将材料引入混合室。在大多数情况下，重力将产品送入转子/定子组件，因为混合器通常位于地板上或再循环罐液位以下的平台上。标准的内联模型可以很容易地将流动产品移动到10,000 cP左右，这取决于配方的剪切减薄特性。通过辅助泵，中等粘度的涂料，预混料和中间体可以在高剪切混合器中进行处理。对于大型储罐(>500加仑)，与批量转子/定子混合器或其他顶部进入高速搅拌器相比，inline配置通常更实用，这些搅拌器需要一个大马力的电机和一个相对大的叶片来产生足够的循环。另一方面，内嵌式高剪切搅拌机可以像在25加仑的容器中一样轻松地通过2500加仑的搅拌槽循环产品。事实上，通过适当的管道，单个内联混合器可以服务于多个不同尺寸的批量罐。典型的装置利用简单的阀门将成品分流到下游，或立即从一个源容器切换到另一个源容器。

当大量的粉末需要快速添加到液体中，或者当难以分散的固体需要很长时间才能完全融合时，具有内置亚表面粉末感应能力的高剪切搅拌机是非常值得考虑的。基于抽油机的粉末喷射系统，虽然在消除漂浮固体和提供更精确的混合过程控制方面是有效的，但也存在频繁的堵塞和大量的维护问题。此外，这些系统还需要有经验的操作员来完成平衡三个独立设备(排出器、泵和混合器)性能的艰巨任务。高剪切混合器具有完整的喷粉机构，更可靠，更容易操作。

采用SLIM技术的高剪切搅拌机

Ross高剪切混合器采用了固液喷射歧管(SLIM)技术，与基于输油管的系统相比，该技术更便于操作人员操作，也更易于维护。SLIM设计的一个关键优势是它不需要离心泵或排出器来创建粉末注射的吸力。

SLIM具有独特的转子/定子，能够产生强大的真空，直接将粉末吸入混合器的高剪切区。由于固体和液体恰好在剧烈混合的地方结合，结块和“鱼眼”的形成即使不能消除，也会大大减少。在SLIM工艺中，粉末可以以一种减少“除尘”(空气中颗粒释放到混合区域)的方式输送到配料槽，从而实现更简单的清理和更快的转换。这是通过使用软管和棒附件来实现的——一个柔性软管连接到固体进口端口，在另一端，不锈钢棒浸入散装袋或容器中，方便地导入轻质粉末，而不会产生灰尘环境。问题较少的固体被送入料斗，在重力的帮助下快速感应。

SLIM技术可用于批处理和内联设计(图3和图4)，这使得它可以简单地改造到大多数现有工艺中。它通常可以处理高达70%的固体负载，这取决于应用，同时在广泛的粘度范围内工作:从水到粉末注入期间高达10,000 cP。

Ultra-High-Shear搅拌机

除了无喷嘴喷粉系统，其他转子/定子技术已经开发出来，使涂料制造商能够在同一混合容器中湿润粉末，同时完成一定程度的研磨和去团聚。2022世界杯八强水位分析

这些超高剪切混合器已被证明比其他间歇式混合器(包括锯齿叶片式分散器、传统转子/定子器和浸入式粉碎机)产生更高水平的分散。混合所产生的效果相当于一次或两次通过介质磨。因此，制造商能够通过更少的磨道达到其目标粒径分布，在某些情况下，完全消除磨铣。

也有内联超高剪切混合器能够更强烈的去团聚。这些可在不同的转子/定子设计和运行速度超过11000英尺/分钟。

Multi-Shaft搅拌机

多轴混合器配备了两个或多个独立驱动的搅拌器，串联工作，是一个强大的系统，可以在广泛的粘度范围内提供高剪切搅拌和层流散装流动:从水到几十万厘泊。

最简单的设计是双轴混合器，其特点是一个低速锚和一个高速锯齿状分散叶片(图5)。锚搅拌器的机翼通常包括可调刮刀，用于擦拭容器底部和侧壁。这允许更严格的温度控制，除了提高产品周转率。

另一种典型的配置是三轴混合器，其中包括一个额外的转子/定子组件。这种配置是流行的配方，其中最终粒径分布是至关重要的。如前所述，使用锯齿叶片将粉末混合到液体中可获得可接受的分散水平，但应用更剪切的机制，如转子/定子混合，通常会得到更细、更均匀的颗粒大小分布。

SLIM技术是罗斯三轴混合器的一个选项，工作容量为4加仑或更大。在粉末注射过程中，液体载体必须低于~10,000 cP，但在加入所有固体后，产品粘度可能继续攀升。混合循环的后一部分可能只依赖于锚搅拌器和分散器，如果产品流动通过转子/定子组件变得过于限制。

除了从粘度和传热的角度来看，多轴混合器比单轴混合器性能更好之外，另一个设计优势是它们是封闭系统，可以在真空混合中提供好处。在真空条件下加工消除了在大气条件下搅拌可以产生的不必要的空气空隙，但同样重要的是，它有助于某些配方发展更高的密度，并由于改善不同组分的剪切和接触而具有更好的性能。

行星搅拌机

具有非常高粘度峰值(超过100万cP)的特种涂料和油墨在行星分散剂和双行星混合器中制备得更好。这些机器具有两个或两个以上的叶片，在各自的轴上旋转，同时围绕混合容器旋转。换句话说，所有的搅拌器都在不断地进入批次，并一直接触新鲜的产品。

对于极具挑战性的配方，可以使用行星双分散剂。该搅拌机由两个分散轴(每个有两个锯齿叶片)和两个行星搅拌器组成。

经典的双行星搅拌机(DPM)，另一方面，是理想的熔化和揉捏半固体材料或高粘性的膏体(图6)。虽然不被认为是高速搅拌机，DPM配备了两个相同的搅拌器，赋予增加剪切水平的批量获得相当大的粘度。在这台非常坚固的机器中，常见的加工技术主要是高粘度混合，以确保满意的固体分散(从200万cP到约600万cP)，然后在循环结束时进行减量。