为了使材料流动，通常必须在开始时施加高剪切应力，这通常是由于上面提到的结构。因此，这类材料需要仔细选择设备和工艺参数。除了比能量输入和珠粒尺寸外，产量对可达到的细度以及磨机的最佳操作起着主要作用。启动后应保持较强的剪切力，以达到合理的研磨进度和控制粘度。这可以通过调整磨头的速度来实现，或者通过使用齿轮泵和高搅拌器的速度来剪切产品在它进入磨前。应该使用短软管和管道，以减少上述结构和粘度重建的机会。本文研究了触变颜料膏体的研磨和研磨参数。
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实验
所有实验均采用再循环模式进行，如图1所示。通过使用proass 83I25测量科里奥利力，在线测量产量，以及进入磨粉机的产品的密度和粘度。为了在产品中产生剪切应力，采用了4- 95g - gkgm齿轮泵，由Gebr。申请了施泰梅尔公司。粒度分析是使用Mastersizer 2000完成的，它应用光散射原理。该仪器包含一个红色激光器用于测量大于1 μ m的颗粒，一个蓝色激光器用于测量小于1 μ m的颗粒。产品中90%的颗粒在研磨前粒径在1µm以下，这意味着颗粒的分散比“真正的研磨”起更大的作用。
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为了检查产品离线的流动行为，使用Thermo Haake的旋转粘度计ROTO VISCO 1测量粘度。颜料膏在一个中型生产磨机上运行，WAB DYNO®-MILL ECM Poly，如图2所示。
应用的参数如下:
- 流速500 kg/h和4000 kg/h;
- 针尖速度:10.9 m/s;
- 珠粒尺寸:0.8 mm，后0.3 mm;
- 研磨时间:4小时;
- 批量规格:100公斤。
结果与讨论
粘度和流动特性
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为了进一步了解研磨和分散过程，对粘度和流动行为进行了更深入的研究。图4为30℃温度下，剪切应力t和原料粘度h随剪切速率变化的流动曲线。
研磨4小时后，物料的流量曲线和粘度曲线如图5所示。剪切速率首先增加，在1000 s-1的值上保持恒定30 s，然后下降到零。最初，高剪切应力需要使产品流动，产品表现得更像固体而不是液体，粘度趋于无穷。当剪切速率达到1000 s-1时，原料的粘度下降到0.688 Pas。研磨产物的粘度降低到0.74 Pas。
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此外，产品明显显示触变行为，因为当剪切速率降低时，粘度低于当剪切速率增加时，所有值的剪切速率。这种行为可能是由于团聚体的破裂，在剪切应力降低后，团聚体需要一段时间才能重建。因此，这进一步表明，当前的研磨问题主要是分散问题。在研磨过程的开始，初级颗粒必须被湿润和分散，以打破团聚体。
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初级粒子的破碎可能只发生在弥散实际上完成之后。一旦达到更细的颗粒尺寸，颗粒之间的粘附力也会增加，这可能导致重新团聚，如图3所示。由于更细的颗粒具有更大的比表面积，粘度在所有剪切速率下都增加，如图5所示。
在较高的剪切速率下，触变行为更加明显，如图6所示，最大剪切速率为3000 s-1而不是1000 s-1。剪切速率先增大到3000s -1时，粘度为0.419 Pas;剪切速率减小后，在3000s -1剪切30 s后，粘度下降到0.096 Pas。这意味着，材料被剪切的时间越长，重建团聚体等结构的时间就越短，因此，粘度就越低。可以得出的结论是，在实践中，使用短软管和管道是可取的，以减少在低剪应力区域的停留时间，在那里粘度可以重新建立。
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图7显示了吞吐量对粘度的影响。在550公斤/小时的吞吐量下，在低剪切应力区域的停留时间相当长，粘度，在磨前的流量计上测量，超过1400 mPas。超过一定的流速后，颜料膏体在齿轮泵和磨机中不断被剪切。超过流量极限所需要的最小剪应力实际上总是给定的。结果，粘度急剧下降。
产品颗粒更频繁地通过磨机，颗粒与珠粒相遇的概率增加，产品更频繁地剪切，最终导致粘度下降。之后，吞吐量的进一步增加不会产生任何重大影响。粘度保持在200毫帕以上。流速的影响与0.3 mm的珠粒尺寸相似，但最低粘度高于较大的珠粒，因为可达到的吞吐量较低。较高的产量将导致小珠子的包装和高磨损的机器零件。
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研究表明，颗粒悬浮液的黏度和流动特性主要取决于黏附力因此，颗粒大小、固体浓度和悬浮液的稳定性起着主要作用。有时假设一旦达到一定的剪切速率，流体的流动特性是牛顿的，粘度是恒定的然而，很难告诉物料在磨机中实际具有何种粘度，因为磨机中的剪切速率比粘度计所能达到的要高得多。在不同的剪切速率下，在不同区域的停留时间对触变行为有影响。
为了达到最小的粘度，高剪切速率必须施加一定的时间。因此，如果产品悬浮液在进入磨前，就已经在搅拌器和齿轮泵的帮助下被剪切，这是有帮助的。增加的产量可以减少在某些领域(如管道、软管和阀门)建造结构(如团聚体)的时间。在分散过程中，粘度的最小化是特别可取的，以避免珠子的堆积和筛子的堵塞。较高的粘度也意味着更多的能量用于液体的位移，导致研磨过程不够充分为了增加产品中的剪切应力，可以优化的另一个参数是尖端速度。但是，增加尖端速度的缺点是磨削腔内的机器零件磨损更快，由于能量输入更高，也可能发生再团聚，如图3所示。因此，在这些实验中，尖端速度保持恒定。
结论
用水基触变性颜料膏体进行的实验表明，在这种非理想流动行为的材料的研磨过程中，通量是一个关键参数。通过改变通量，粘度可以从1400多mPas降低到不到300 mPas。
当珠粒尺寸减小时，这种影响较小，因为在珠粒较小的情况下，不包装珠粒也可以运行的最大吞吐量较低。由于原料已经相当细，这意味着颗粒之间的粘附力相当大，问题主要是分散而不是“真正的研磨”。这也可以通过观察颗粒大小作为比能量输入的函数看到。分散问题意味着粘度对可以达到的颗粒大小有很大的影响，因为没有被湿润和分散的颗粒会形成团聚体，这会导致粘度的增加。由于粘度较高，更多的能量用于液体的置换，而不是研磨过程。超过某一点，额外的比能输入会导致再团聚，因为很少有能量进入研磨，大部分能量直接转化为热量。
研磨后的黏度在所有剪切速率下都比原辅料的黏度大，触变行为更加明显。吞吐量的影响表明，除了剪切速率本身，还必须考虑到具有不同剪切速率的区域，并尽量使剪切速率较低的区域变小。因此，建议使用较短的软管和管道，以减少结构重建的机会和增加粘度。
这篇文章也发表在Farbe & Lack上。
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