Смешивание стратегий для высоких

Aug 30, 2023

24 января 2019 г.

Когда твердые вещества диспергируются или растворяются в жидкости, относительные количества каждой фазы обязательно являются ключевым фактором при выборе смесителя. На самом деле вязкость — еще более важный параметр. Для целей нашего обсуждения в этой статье давайте определим процент твердых веществ как соотношение массы твердых веществ, присутствующих в рецептуре, с «твердыми веществами», относящимися к нелетучим материалам или неорганическим компонентам смеси.

Хотя термин «высокое содержание твердых веществ» обычно используется на различных рынках, включая клеи, герметики, краски и покрытия, в целом не существует стандартов, определяющих минимальное или среднее содержание твердых веществ в составах с высоким содержанием твердых веществ.

Процент твердых веществ в зависимости от вязкости В зависимости от химического состава сырья композиции с высоким содержанием твердых веществ имеют широкий диапазон вязкостей. Например, растворители с хорошей растворяющей способностью и полимеры с низкой молекулярной массой используются для получения низкой вязкости и приемлемой текучести в распыляемых покрытиях с высоким содержанием твердых веществ. Даже некоторые термоплавкие клеи, состоящие на 100% из твердых веществ, имеют вязкость, почти подобную воде, во время обработки при соответствующих температурах. И наоборот, состав геля, содержащий только 5% твердых веществ, может быть нетекучим и вести себя как полутвердый.

Поэтому выбор смесителя обычно определяется вязкостью, а не процентным содержанием твердых веществ. Начальная вязкость растворителя или жидкой основы, максимальная вязкость, достигаемая смесью во время обработки, и конечная вязкость конечного продукта (если она отличается от максимальной вязкости) — все это важные факторы, о которых необходимо сообщить производителю вашего смесителя.

Одновальные смесители Обычные одновальные смесители, такие как пропеллеры и турбины, могут быть способны готовить составы с высоким содержанием твердых веществ в диапазоне низкой вязкости. Это экономичные машины, подходящие для твердых веществ, которые легко переходят в жидкость при лишь осторожном перемешивании. Однако для твердых веществ, устойчивых к смачиванию, например гидрофобных порошков, добавляемых в воду, низкоскоростные мешалки становятся очень неэффективными. Чтобы ускорить диспергирование или растворение таких твердых веществ, более энергетические устройства, такие как пилообразные диспергаторы и роторно-статорные смесители, позволяют сократить время выполнения заказа.

Правильно спроектированный диспергатор в форме пилообразного диска, работающий на окружной скорости около 5000 футов в минуту, создает энергичный поток внутри резервуара для смеси. Он создает воронку, в которую можно добавлять твердые вещества для быстрого включения в партию. Диспергаторы обычно используются в приложениях с вязкостью до 50 000 сП.

Для сравнения, роторно-статорный смеситель обычно имеет четырехлопастной ротор, работающий с окружной скоростью в диапазоне 3000-4000 футов/мин в фиксированном статоре с жестким допуском. Этот тип устройства создает механический и гидравлический сдвиг, непрерывно втягивая продукт в ротор и выбрасывая его радиально через отверстия в статоре. Из-за ограничений, обеспечиваемых статором, этот смеситель обеспечивает более высокий сдвиг, но меньшую производительность перекачки, чем пилообразная лопатка диспергатора с открытым диском. По той же причине его предел вязкости ниже — около 10 000–20 000 сП. Роторно-статорный смеситель доступен как в периодическом, так и в поточном исполнении.Порошковые индукционные системыЕсли необходимо добавить большое количество порошков в больших объемах или когда труднодиспергируемые твердые вещества полностью смачиваются слишком долго даже при использовании высокоскоростной лопасти, стоит рассмотреть возможность использования смесителя со встроенной функцией впрыска порошка.

В более ранних системах впрыска порошка насос подавал поток жидкости в эдуктор, создавая вакуум. Порошки, подаваемые через верхнюю трубку, втягивались этим вакуумом в эдуктор, где присоединялись к потоку жидкости. Полученная «предварительная смесь» подавалась в роторно-статорный смеситель, который затем применял сдвиговое и перемешивающее действие, разрушая агломераты и транспортируя смесь вниз по потоку. В свое время эта система представляла собой полезный инструмент для порошковой индукции. Линейная система устранила проблему плавающих твердых частиц, характерную для периодических систем, и обеспечила более точный контроль над процессом смешивания. Но эта установка также имела некоторые серьезные ограничения. Поскольку три отдельных устройства были последовательно соединены, техническое обслуживание — с точки зрения труда, необходимых знаний и запасных частей — было интенсивным. Балансировка производительности насоса, воспитателя и миксера зачастую была сложной, и во многих случаях время простоя было довольно высоким.