Аттритор

Шаровые мельницы

Планетарные смесители

Планетарные смесители применяют для получения нетекучих или труднотекучих паст. Валы мешалок смесителя, снабженные лопастями вращаются вместе с рамой вокруг ее вертикальной оси и относительно собственных осей за счет сцепления закрепленных на валах мешалок шестерен с неподвижной шестерней, прикрепленной к крышке аппарата. Тем самым они совершают планетарное движение. Лопасти мешалки расположены по спирали таким образом, чтобы лопасть, закрепленная на одном валу, проходила при его вращении между парой вращающихся навстречу лопастей, закрепленных на другом валу. Это способствует интенсивному перемешиванию перерабатываемой массы

Применяются для получения небольших партий средне и высоковязких замесов.

Достоинства:

- может применяться для замесов любой вязкости;

- небольшой расход растворителя на замывку аппарата.

Недостатки:

- низкая степень дисперсности получаемого замеса.

Для диспергирования пигментов в средневязких средах широко применяются шаровые мельницы. Поскольку в результате намола металла белые пасты в таких мельницах загрязняются, то для их диспергирования используют мельницы внутренние поверхности которых футерованы фарфором и др материалами, намол которых не вызывает изменения цвета пасты. Соответственно выбирается материал для изготовления шаров.

При вращении барабана шары под действием центробежной силы поднимаются вверх. Достигнув определенной точки, в которой вес шаров оказывается больше центробежной силы, они отрываются и падают, раздрабливая при ударе куски загруженного в мельницу материала. Вращение барабана вызывает также перекатывание мелющих тел относительно друг друга и тонкое истирание материала, попадающего между шарами.

В шаровых мельницах с уменьшением размера шаров до определенного предела возрастает возможность увеличения дисперсности.

Необходимость вовлечения максимального количества мелющих тел в эффективную работу измельчения привела к созданию вертикальных шаровых мельниц с лопастными мешалками, так называемых аттриторов. Аттритор представляет собой вертикальный цилиндр, заполненный металлическими шарами с размерами от двух до пятнадцати миллиметров. Внутри корпуса вращается вал с лопастями, имеющими круглое сечение и расположенными на валу по спирали. Контейнер аттритора снабжен рубашкой для регулирования температуры паст.

Недостаток: чрезвычайно сольный износ мелющих тел и контейнера, непригоды для диспергирования паст, содержащих абразивные пигменты и для получения эмалей светлых тонов.

Достоинство:

- в отличии от шаровых мельниц мелющие тела всегда совершают полезную работу, т.к. находятся в непрерывном движении и в постоянном контакте с продуктом.

Широкое применение аттриторы получили для диспергирования полиграфических красок.

Дисольвер. Для диспергирования низковязких пигментированных материалов используются различного типа быстроходные мешалки. Наибольшее распространение получили дисковые мешалки. Рабочий орган таких мешалок – импеллер – представляет собой диск с отогнутыми в противоположные стороны зубцами, которые сообщают среде движение, направленное под углом касательной диска, равным 30-50 градусов.

Зона наиболее высокой турбулентности и, соответственно, наиболее интенсивного диспергирования находится вблизи периферии диска, остальной объем материала подвергается хорошему перемешиванию. Дисольверы используются для предварительного смешения пигментов и пленкообразователей, осуществления предварительной дезагрегации перед подачей пигментной пасты в бисерные диспергаторы. Дисольверы могут служить и самостоятельными диспергирующими аппаратами в том случае если не требуется высокой степени дисперсности. Неля использовати дисольвер для обработки пигментных паст, склонных к тиксотропии, так как в этом случае возможно неполное вовлечение пасты в рабочую зону.

Диссольвер необходим для гомогенизации частиц пигмента в среде пленкообразующего вещества, его смачивания и предварительного диспергирования, а бисерная мельница – для окончательного измельчения агломератов пигмента (для сокращения среднего эквивалентного диаметра частиц и получения более узкого распределения их размеров).

Диссольверы могут служить и самостоятельными диспергирующими аппаратами (например, для изготовления пигментных паст для различных грунтовок, фасадных и водно-дисперсионных строительных эмалей, эмалей для разметки дорог и др.), если при получении конечного продукта не требуется высокой степени дисперсности. Размер частиц пигментной суспензии по окончании предварительного диспергирования, как правило, колеблется в пределах 60 – 90 мкм. Разумеется, эта величина зависит от многих факторов, в первую очередь – от диспергируемости пигмента.

Внешне диссольвер незначительно отличается от механического смесителя, оснащенного мешалкой – в случае диссольвера – эксцентрически упорядоченным зубчатым диском - фрезой (см. Рис. 1). Однако, двигатель диссольвера значительно мощнее, чем у смесителя.

Рис 1. Диссольвер. Фреза диссольвера.

Диссольвер реализует процесс диспергирования по гибридному механизму – путем одновременного перемешивания гетерогенной двухфазной среды и измельчения твердых частиц. Вращающаяся с большой скоростью фреза создает высокое срезывающее напряжение, вызывающее разрушение агломератов.

При использовании диссольвера для обработки пигментных паст, склонных к тиксотропии, необходимым условием является оснащение диссольвера дополнительной мешалкой (расположенной либо непосредственно на валу фрезы, либо на отдельном валу); в противном случае возможно неполное вовлечение пасты в рабочую зону.

Грамотно подобранный диссольвер должен обеспечить возможность получения продукта не только с низкой величиной среднего диаметра частиц, но также и с узким распределением их размеров.

Большое значение для эффективности процесса преддиспергирования имеет величина окружной скорости фрезы. Введение сыпучих компонентов в пленкообразователь целесообразно проводить на малых скоростях. При преддиспергировании скорость вращения фрезы должна быть такой, чтобы образовалась воронка, в основании которой было видно основание фрезы. На эффективность процесса при прочих равных условиях (окружная скорость фрезы, наполнение и вязкость пигментной суспензии) также значительное влияние оказывают как геометрия и конфигурация самой фрезы, так и геометрия всей измельчающей системы «фреза – дежа диссольвера». Геометрические пропорции системы диспергирования сопоставляются диаметру фрезы dфрезы следующим образом:

Диаметр дежи: Dдежи = (1,30 ÷ 3,00)dфрезы; Оптимальный диаметр дежи Dопт = (2,00 ÷ 2,50)dфрезы; Расстояние от фрезы до дна дежи h = (0,25 ÷ 0,50)dфрезы; Статистическая высота суспензии в деже hст = (0,50 ÷ 1,50)dфрезы.