今天的篮式轧机已重新开发,以达到涂料行业的最佳效果。

在为磨粉机设备测试提供样品时,涂料制造商经常提交大量最具挑战性的产品进行磨粉。他们的逻辑是,如果一台机器可以大量处理最坚硬的材料,那么它几乎可以处理任何东西。如果测试返回不可接受的结果,则该机器通常会从制造商的供应商列表中删除,即使它可能适用于许多其他产品。

但是,这种典型的工艺在采购涂料分散料时存在缺陷,因为它们擅长小批量生产。因此,一些制造商有这样的误解,认为篮磨机不能很好地处理难磨的材料,不幸的是,他们可能最终购买了一种效率较低的设备。

事实恰恰相反。篮式磨机操作简单,快速清理,废物少,可重复性能和高生产率,同时仍然提供高质量的涂料研磨。今天的一些设计甚至通过减少溶剂排放来解决环境问题。

自20世纪80年代推出以来,篮式磨机的概念得到了改进。新的设计提供了更高的生产率和更好的分散质量。通过这些改进和适当的试点测试,涂料制造商应该相信篮式轧机可以生产理想的分散。

篮子磨机的基础知识

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篮子磨机的特点是一个旋转的篮子,利用离心力来加速研磨介质,很像游乐园的游乐设施,当游乐设施高速旋转时,乘客靠在墙上。与单纯将乘客锁在原地不同的是,篮子里有一个装有钉子的圆盘,可以进行研磨。

如图1所示,篮子的顶部、底部和侧面都穿孔,以允许产品进入。在转篮的中心,研磨盘附着在转篮传动轴中心的轴上。这个内轴是制动,以防止圆盘旋转与珠子和产品。筛篮围绕固定磨盘旋转。

磨珠在篮子中占体积的80%到85%。当转篮旋转时,离心力将磨珠压在磨盘上。分散的剪切力是在固定圆盘、移动的珠块和旋转的篮子之间产生的。安装在吊篮顶部和底部的块与研磨盘一起产生湍流以获得更高的剪切力。

在大多数情况下,直径为1.2毫米的钢、玻璃或陶瓷珠(较小的篮子直径为1.2毫米,较大的篮子直径为2mm)最适合用于涂料分散。然而,珠子的大小最终是由篮子的槽大小决定的。

更新的篮式磨机设计

篮式磨机设计的改进有助于提高生产率和生产更精细的分散质量,槽宽小至0.5毫米。新设计大大提高了泵送速率和介质压缩性能。

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提高抽气速率可以提高再循环率。这意味着批量体积通过筐更频繁,给予更窄的粒度分布,或更清洁的研磨。泵送速率的提高也消除了工艺罐中可能出现的沉降问题。

新的篮子设计也增加了媒体压缩区。旧设计的一个缺点是篮子的大小和形状。篮子本质上是一个实心圆柱体,直径大,高度窄。这种设计可能会出现两个问题。对于粘度非常低的产品,高篮子速度有时会导致只进入篮子外围的漩涡。这使得筐的中心是空的,并受到高摩擦热的影响,导致过早的介质磨损,在某些情况下,干燥的熔融介质段塞会将筐锁定在固定的圆盘上。第二个问题是粘性材料,因为它们有从顶部和底部板上滑落的趋势,永远不会进入篮子进行分散。

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更新的设计使顶部和底部板坚实。筐的中空中心利用离心力,很像离心泵,迫使物料通过研磨区(图2)。物料必须通过研磨区。附着在固定圆盘上的固定杆提供了产生剪切所必需的湍流。这种设计可以大幅度提高篮筐速度。更高的篮子速度创造了更好的循环批次和更高的压缩介质。介质压缩程度越高,颗粒粒径分布越细。如果产生了一个大漩涡,这就不再构成问题,因为现在筐的中心已经没有研磨介质了。

基本上,篮式磨机的生产速度翻了一番,7(12.5微米)赫格曼研磨的上限已经被打破。制造商现在可以生产规模外的研磨。图3中的图表说明了典型产品的生产时间与研磨质量之间的关系。对于大多数产品,这些研磨结果超出了制造商的典型预期。

带有旋转篮子的磨坊也比以前使用的带有旋转转子的固定篮子更有效率。如果篮子是静止的,就很难清洗。另一个问题是,固定设计使用一个开放的顶部,以允许产品进入篮子。当产品粘度很高时,这可能导致珠子流出。如果有珠子出来,研磨效率就会降低,产品必须经过过滤,这就增加了一个额外的步骤。

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虽然固定式设计需要一个特殊的容器,但带有旋转篮子的磨机与工厂已经使用的容器兼容,这可以降低制造商的启动成本。然而,对于较难研磨的材料,建议使用带有冷却夹套的容器来控制分散过程中的温度。

在过去,溶剂产品的生产对溶剂排放造成了很大的环境问题。新的篮式磨机设计大大减少了这个问题,因为没有进料和出料罐需要额外的盖子,也没有开放式流量排放到罐内。为了进一步防止排放,制造商应该使用带有盖子的容器,盖子的设计可以让产生的溶剂蒸汽凝结并从容器内壁流下来。这样可以保持水箱的上部相对干净。

更新的实际设计

以NETZSCH最新的篮子磨机设计TopMill为例,下面解释了生产理想涂料分散体的步骤。

预先混合:这是理想涂料分散性的第一步。事实上,预混和其他铣削操作一样重要。该产品与高速溶解器(HSD)进行预混合,就像所有的篮式磨机一样。

启动:预混合批次被运送到TopMill。将篮子放入批中,并在几个循环中打开和关闭它。在此过程中,气泡从批中升起。启动批和预研磨固体是一个非常重要的步骤,在脱气,防止泡沫批。

磨:然后,篮子被打开到最大速度。一个供应的变频驱动器(VFD)控制篮子的速度,由功率消耗或涡流水平决定的最大速度。例如,在一台50马力的机器上,批量大小可以从45加仑到220加仑不等。如果运行的批大小较小,转篮速度较慢。大的批量导致更高的篮子速度更快的生产。最后,小批量和大批量所需的时间大致相同——大约1到4小时才能达到7赫格曼研磨。

一个问题可能是,罐内的物质没有通过篮子循环。这个篮子就像一个叶轮,很像一个高速溶解器。产品在与HSD工艺相同的分批罐中以漩涡流动(图4)。高粘度产品通过在筐子的半径上增加泵叶来处理。

在达到所需的研磨质量后,从批中升起筐子。在这一点上,篮子被非常短暂地旋转,以旋转或离心大部分剩余的产品从篮子。采用这种设计,成品率接近100%。这减少了废料和所需的清洁。

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结论

今天的篮式轧机已重新开发,以达到涂料行业的最佳效果。即使是最难研磨的材料也可以在滚筒磨机中加工,从而得到高质量的最终产品。在研究新的研磨设备时,制造商应该超越基于大批量的试验结果,考虑篮式磨机的清洁,高效和高质量的过程,特别是小批量生产。

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