本指南的目的是提出一个基本的解释“什么，如何，何时和为什么”关于高速分散剂。

每年都有新人加入到在实验室和生产设备中使用混合机的各种企业中。对许多有经验的人来说似乎显而易见的事情，对这些新手来说可能是复杂和沮丧的。本指南的目的是提出一个基本的解释“什么，如何，何时和为什么”关于高速分散剂。本指南是献给那些即将成为未来专家的新来者的。

什么是分散剂?

分散器是一种混合器，用于快速破碎块状粉状物质，均匀分布并使其湿润在液体中。它也被用来溶解液体中的可溶性固体。

它是如何工作的?

分散剂的工作原理是能量转移。圆盘式叶片安装在混合轴的底端，并以相对较高的尖端速度旋转。(尖端速度是旋转圆盘的尖端或边缘的速度。典型的分散器的尖端速度是以英尺/分钟为单位来测量的，计算方法是用3.14乘以圆盘直径(英尺)乘以混合轴每分钟的转数。尖端速度的行业术语是周边速度。)固体和液体被旋转圆盘产生的吸力吸引到旋转圆盘上。这种吸力通常会导致从混合物顶部向下到圆盘顶部的可见漩涡。一个类似的漩涡是在圆盘下面创建的，从水箱的底部延伸到圆盘的底部。漩涡实际上是两个单独的漩涡，尽管通常的工业实践只涉及可见的上层漩涡。

当固体/液体混合物进入漩涡并被吸入高速圆盘时，能量(用于驱动圆盘的马力)立即从圆盘转移到混合物。这种集中的能量转移在混合物中产生巨大的瞬时速度变化，因为它逐渐接触圆盘。(把混合物想象成一系列独立的水平层，从顶部向下，从底部向上，一直到旋转圆盘的表面。)当每一层与圆盘接触时，它会瞬间从缓慢移动的漩涡加速到非常高速的圆盘，并向外投射，远离圆盘，朝向罐壁。快速撕裂一层又一层的混合物是剪切力，通常称为剪切力。

散布者和煽动者的区别是什么?

图1点击放大

分散剂和搅拌器都会混合。混合器有时被比作泵。泵的性能通常用它每分钟排量加仑所需的马力来衡量。分散器是一种大功率、小排量的泵。考虑到它每加仑所需的马力要高得多，分散器是一种低效的混合器。搅拌器是一种低功率、大容量的泵，它是一种高效的混合器。典型的分散应用(如分散颜料制造油漆)每10加仑需要大约1马力，相比之下，搅拌器应用(如用溶剂稀释颜料分散)每100加仑需要大约1马力。

图1展示了一个桨叶搅拌器和三个使用锯片的分散器。虽然搅拌器是更有效的泵，但它不能产生足够的剪切力将大部分固体分散到液体中。

中等剪切分散器的工作速度大约是高剪切分散器正常叶片速度的一半，当需要一些剪切时，有时用来代替搅拌器。通常圆盘有更大的齿，以促进更好的泵送，需要大约三分之一的马力高剪切分散器，但仍然是搅拌器的三倍。

什么时候我需要使用分散器而不是煽动器?

分散剂会产生必要的剪切力，以迅速地使液体中的粉末分散。这种去集总过程称为色散。搅拌器是一种高效的混合器，但它通常不能产生足够的剪切力来分散粉末，无论它们混合多长时间。这是因为将团聚体(块状)聚集在一起的力比混合器试图将它们分开的力要大。搅拌器可以很好地将分散(剪切)的混合物保持在悬浮液中，但它们通常不能分散(剪切)混合物。

分散者的限制是什么?

分散剂的局限性与产品流变性有关。这意味着与被分散的产品的流动特性有很大关系。如果它太厚，它就不能从罐壁和叶片之间自由移动，因此罐内会有未分散的物质形成死区。如果它太薄，可能没有足够的体产生撕裂层之间的产品，因为他们连续接触旋转的圆盘。粘性或“粘性”产品也可能阻碍叶片在槽内产生适当的流动。正确的流动应该像一个用刀片作为孔的甜甜圈。产品应沿罐壁圆周流动，同时向内滚动以接触叶片。这种流有时被称为甜甜圈卷。如果未分散的颗粒粘在罐壁上，或者流量不足以使整个分散体滚入叶片，则无法实现彻底的分散。没有心流，就没有“前进”。

添加辅助搅拌，以帮助输送分散叶片，可以扩大分散器的工作范围。这种类型的机器通常被称为双轴或三轴搅拌机。它有一个轴和一个缓慢移动的扫流叶片通过接近或刮擦罐壁，以促进大量流动，和一个或多个附加的混合轴与分散叶片产生高剪切。

图2点击放大

有哪些不同类型的分散剂，哪一种最适合我?

分散器有单速，双速和变速混合轴。有些是直接安装在坦克顶部，并固定在只有原始安装位置的刀片操作。其他安装在罐内的分散器可以在不离开罐内的情况下提高或降低叶片几英尺(以更好地控制漩涡)。另一种设计，也许是最受欢迎的，将分散剂放置在液压升降机上，类似于加油站用来提升汽车的液压升降机，安装在地板上。升降机使操作者能够将叶片完全抬出混合容器，并更换到另一个容器。这项技术使用小型便携式储罐(最多500加仑)，可以用轮子卷走，也可以用叉车运走。较大的、固定的罐体通常位于从提升机中心到混合轴中心的旋转弧线内。

桥的一端是混合轴，另一端是电机，然后从一个槽转到下一个槽。选择可用设计的最佳配置是功能需要和经济合理性的结合。熟悉分散剂的有经验的工艺工程师或顾问是很好的投资。图2和图3说明了两种不同类型的分散剂。

图3点击放大

如何选择合适的分散剂?

分散器的大小通常是根据马力来考虑的。然而，有些分散器的尺寸非常大，但使用的马力相对较小。这些都是规则的例外。

分散器的马力与叶片直径和叶片在给定速度和阻力下所产生的预期负载有关。阻力是分散的流变性以及粘度和密度的函数。然而，随着叶片直径的增加，马力的增加不成比例。例如:如果一个直径为12英寸的叶片在非牛顿系统(粘度随剪切而变化)中获得20马力，那么将叶片直径增加一倍可以使马力需求增加5倍。这意味着，同样设计的24英寸直径的叶片，在同样的产品中工作，将需要100马力。更大的叶片也可以泵出更多的水，因此它可以在更大的容器中工作(体积可能是5倍)，在同一时间段内生产更多的成品。

马力要求与叶片直径、罐直径、批次大小、流变性、粘度和密度有关。建议操作参数之外的变化通常会导致性能的降低，如颗粒分离差，分散时间延长，成品质量下降。

如何为分散剂选择合适的容器?

对于大多数分散剂来说，理想的容器是略高而不是宽的。碟状或碗状的底部有助于防止固体堆积在与扁平底部相关的尖锐角落。同样重要的是，碟形底部排水到中心，在那里可以安装一个排放阀。冲底球阀焊接在碟形底部的中心，进一步提高了排放和清洗的便利性。最佳坦克几何形状是需要考虑的几个方面的组成部分，并在本文中进一步列出。

如何为分散器选择合适尺寸的刀片?

叶片的大小取决于产品的流动特性和所需的分散程度。越厚的产品，叶片直径必须更大的缸直径相比。相反，越薄的产品，叶片直径必须较小，相对于罐直径。这种比较称为桨叶与油箱比。厚的产品，如重的，流动的糊状物可能需要0.5:1的比例。像油漆这样的中等产品需要0.33:1的比例，而像污渍这样的薄产品可以达到0.125:1的比例。例如:如果叶片与容器的比例是0.33:1，容器直径是6英尺，叶片直径将是2英尺。

我怎么知道什么时候该换刀片?

一旦批量配方已经工艺优化，达到最大分散所需的典型时间应该在最后的成分添加后的20到30分钟。较长的时间通常不会产生更好的分散，在某些情况下，可能是有害的，因为高剪切分散剂叶片产生较高的批温度。当叶片开始磨损时，需要越来越长的批处理时间才能达到最佳分散标准。锯齿型分散器叶片一旦磨损到原来高度的一半，就应该更换。

图4点击放大

什么类型的刀片对我的分散剂最有效?

高剪切分散剂叶片有多种风格和尺寸(图4)。它们通常可以分为两类，开齿型和环型。当在适当的操作条件下使用时，这两种类型都能很好地工作。

开齿锯片是最受欢迎的，因为它的成本低，易于清洁，通用。它可在广泛的齿设计。随着齿的尺寸增加，形状变得更有攻击性，叶片的泵送能力增加。然而，当泵送(湍流)增加时，剪切减小。与低剪切桨叶搅拌器相比，高泵送锯片仍然产生显著的剪切。在确定最终产品中要实现的目标时，这方面是一个重要的考虑因素。

环形叶片是优化分散剂性能的有力工具。它比锯片购买更贵，消耗更多的马力。它通常运行在更高的尖端速度(5700 + fpm)和执行更像转子定子。与单纯依靠圆盘的表面和锯齿结构进行剪切和流动不同，环叶片的大部分工作是通过液压完成的，因为离心力迫使产品在轮廓环之间产生速度差和环内的高压区，然后立即排放到环外的低压区，形成膜分裂文丘里效应。额外的热量作为更高剪切的副产物而产生。然而，在某些情况下，更高的剪切水平消除或大大减少了之前可能需要的后续磨铣。

影响分散器性能的其他因素是什么?

分散剂的配方是达到最佳分散的重要组成部分。优化配方有时与添加食材的方式和时间有关，因为基本的配方变化可能是不可接受的。在大多数情况下，快速添加约一半的粉末到液体载体中是可以接受的，尽管仔细观察每个初始配方是谨慎的，以确保粉末在批上漂浮不超过几秒钟。过快地添加干粉会“堵塞”叶片，可能导致不完全、不稳定的分散。最后一半的粉末应该逐渐缓慢地加入，直到最后的百分比完成配方。叶片速度应可调，从粉末添加开始时的最小最终叶尖速度的一半，到随着批量变厚和流量变慢的最终叶尖速度的最大值。这一过程有助于防止飞溅和过度涡流，这对分散是无效的，并可能导致分散中过度的空气滞留。假设罐的大小，马力，叶片大小等规则已经被遵守，大多数分散完成后，最后一个粉末已适当添加20到30分钟。如果温度继续升高，继续分散过程通常是无效的，实际上会对某些成分造成伤害。

通常情况下，当流型为甜甜圈状、叶尖在中等粘度(1500 ~ 5000厘泊)下以约5000英尺/分钟的速度流动时，分散剂的效果最好。在较高的粘度下可以接受较低的叶尖转速，在较低的粘度下可以接受较高的叶尖转速，以达到相同的剪切速率和应力。换句话说，剪切是叶尖速度和产物流变性的函数。

我如何操作分散器以获得最佳性能?

以下是上述各段所概述的详细方面的摘要。最佳性能需要以下标准。
1)从清洁的水箱开始。
2)调整叶片与油箱的比例。
3)适当的配方。
4)合适的叶片状态良好。
5)最高适宜叶尖转速。
6)正确的坦克几何形状(长度与宽度的比较)。
7)足够的马力。
8)正确的原料添加工艺。
9)合适的流变学。

我必须采取什么安全措施?为什么?

·阅读制造商提供的操作和安全说明。如果没有，请致电制造商并要求额外的副本。

• 确保所有操作人员都经过适当的培训，了解分散剂的使用和潜在危险。



• 请不要操作机器，除非所有适当的安全措施已到位，并运行正常。在提升和降低叶片的提升装置上，这些功能包括但不限于:A)混合轴护罩;B)带限位开关的罐座;C)升降限位开关，以防止机器在操作员可及范围内使用刀片或轴操作。

分散器是一种非常快速和强大的机器。严重和致命的事故可能发生在一瞬间的粗心大意。人类的反射无法抵挡不安全操作分散器的瞬间危险。永远不要为了方便而牺牲安全。

欲了解更多信息，请访问www.hockmeyer.com．