Mieszanie i dyspersja farb i lakierów

Grupa WOLFF

Skontaktuj się z naszym inżynierem


KRZYSZTOF WNĘK
Mieszanie i dyspersja farb i lakierów

W produkcji farb i lakierów ważną rolę odgrywa powtarzalność procesu. Jednym z etapów produkcji jest mieszanie i dyspersja pigmentów w wodzie lub rozpuszczalniku. Istotny jest czas mieszania i dyspersji, od którego zależy całkowita wydajność oraz koszt procesu produkcji.  Dodatkowo, ze względu na wymogi ochrony środowiska, coraz większą wagę przywiązuje się do zmniejszenia emisji rozpuszczalników i pyłów.

W produkcji farb dyspersja polega na rozproszeniu cząstek stałych (pigmentów) w płynie (wodzie, rozpuszczalniku). Cząstki te nie rozpuszczają się w cieczy, a jedynie tworzą stabilną, dwufazową mieszaninę koloidalną. W idealnym przypadku pojedyncze cząstki proszku są oddzielone od siebie warstwą cieczy. Ponieważ jednak cząstki o rozmiarze poniżej 10 µm, za sprawą oddziaływań powierzchniowych, tworzą trwałe aglomeraty, osiągnięcie takiego stanu nie jest zadaniem łatwym.

W zakładach przemysłowych dyspersja proszków w cieczach prowadzona jest z reguły w disolwerach – specjalnych mieszalnikach z szybkobieżnym mieszadłem w formie odpowiednio wyprofilowanej tarczy. Generowane przez nie siły umożliwiają rozbicie aglomeratów proszku oraz dyspersję cząstek w płynie. Ponieważ proces ten realizowany jest w dużej objętości, disolwery charakteryzują się wysoką energochłonnością. To właśnie ten aspekt skłonił producentów urządzeń do poszukiwania nowych, bardziej efektywnych rozwiązań. Większość z nich skupiła się jednak na modyfikacjach poszczególnych elementów disolwera (np. kształtu tarcz dyspersyjnych) lub wdrażaniu nowych, aczkolwiek drobnych ulepszeń (np. wdrożenie kosza mielącego). Inni natomiast postanowili opracować zupełnie nową, efektywniejszą koncepcję urządzenia. Przykładowo inżynierowie firmy Netzsch zaproponowali, aby proces deaglomeracji prowadzony był poza fazą ciekłą, a sama dyspersja w ograniczonej ilości płynu. W konsekwencji opracowano mieszalnik, którego parametry zaskoczyły wszystkich. Jak pokazały testy porównawcze, nowe urządzenie zużywa o 86% mniej energii w porównaniu do standardowego disolwera.

Mieszalnik PSI-MIX

Zasadę działania mieszalnika PSI-MIX prezentuje Rys. 1. Serce urządzenia stanowią dwie połączone ze sobą komory:

  • komora deaglomeracji wraz z śrubą (1), gdzie następuje rozbicie aglomeratów,
  • komora dyspersji (2), gdzie cząstki stałe zostają rozproszone w cieczy.

W początkowej fazie procesu pompa (3) transportuje ciecz ze zbiornika (4) do komory dyspersji (2). Obracający się w komorze rotor wytwarza podciśnienie, które powoduje zassanie proszku z komory deaglomeracji (1). To samo podciśnienie zapobiega transportowi cieczy w kierunku odwrotnym, tj. z komory dyspersji do komory deaglomeracji.

Mieszalnik PSI-MIX - schemat

Na styku obu komór znajduje się łączące je przewężenie, gdzie dochodzi do wstępnego zwilżenia cząstek stałych. Tak przygotowana mieszanina trafia do komory dyspersji (2), gdzie następuje proces zasadniczego rozproszenia cząstek w cieczy. Otrzymany w ten sposób płyn zostaje zawrócony do zbiornika z mieszadłem (4), a proces jest kontynuowany do wyczerpania produktu sypkiego lub osiągnięcia pożądanej dyspersji.

Zastosowanie

Mieszalnik PSI-MIX stosowany jest dla produktów charakteryzujących się zarówno niską, jak i wysoka lepkością. Co ważne, urządzenie może pracować w strefach zagrożenia wybuchem oraz wszędzie tam, gdzie konieczne jest ograniczenie emisji szkodliwych substancji.

Disolwer kontra mieszalnik

W porównaniu do disolwera, mieszalnik PSI-MIX Inline charakteryzuje się znacznie niższym zużyciem energii. Wynika to przede wszystkim z faktu, iż w przypadku disolwerów procesy rozbicia aglomeratów oraz rozproszenia cząstek stałych, realizowane są w dużej ilości fazy ciekłej, co wymaga zastosowania napędów o dużej mocy. W przypadku mieszalnika oba procesy zostały rozdzielone, a dyspersja odbywa się w ograniczonej ilości płynu.

W tabeli 1 przedstawiono wyniki testów, w których porównano charakterystykę pracy standardowego disolwera oraz mieszalnika PSI-MIX. Oba urządzenia miały za zadanie wyprodukować 10 ton białej farby (pigment 65% TiO2). Zużycie energii przez mieszalnik okazało się ponad siedem razy niższe. Dodatkowo oprócz dyspersji, mieszalnik PSI-MIX zapewnił odpowietrzenie produktu, co wpłynęło na poprawę jego jakości i trwałości. Ważną cechą mieszalnika jest również jego uniwersalność – jedno urządzenie daje możliwość dyspersji partii produkcyjnych w zakresie od 100 do 15 000 litrów.

Tabela 1. Porównanie parametrów mieszalnika PSI-MIX oraz disolwera na przykładzie dyspersji 10 ton białej farby (65% TiO2)

ParametrDyspersja z zastosowaniem mieszalnika PSI-MIXDyspersja z zastosowaniem disolwera
Moc55 kW200 kW
Tryb pracy
Cyrkulacyjny
Okresowy
Czas dyspersji
1 godz. 10 minut1 godz. 30 minut
Zużycie energii42 kWh300 kWh
Zużycie energii na tonę produktu
4,2 kWh/t30 kWh/t
Końcowa temperatura
28oC73oC

Mieszalnik PSI-MIX – najważniejsze obszary zastosowania:

  • dyspersja produktów wrażliwych na wzrost temperatury,
  • dyspersja dużej ilości proszku w stosunku do objętości płynu,
  • dyspersja małej ilości proszku w stosunku do objętości płynu,
  • dyspersja proszków o bardzo małych rozmiarach cząstek,
  • dyspersja produktów, których lepkość bardzo wzrasta podczas procesu,
  • procesy wymagające dużej elastyczności w zakresie objętości produkowanych szarż.

Autor artykułu: Anna Drabik, GRUPA WOLFF

SPRAWDŹ OFERTĘ

Poziomy młyn perełkowy LMZ

Realizujemy dostawy zarówno pojedynczych urządzeń, jak również w oparciu o własne biuro projektowe i dział montażowy wykonujemy kompletne instalacje stosowane przy produkcji proszków, granulatów, cieczy i past.

WYŚLIJ ZAPYTANIE

Grupa WOLFF

Skontaktuj się z naszym inżynierem


KRZYSZTOF WNĘK

Imię i nazwisko (wymagane)

Nazwa firmy (wymagane)

E-mail firmowy (wymagane)

Telefon firmowy (wymagane)

Treść wiadomości

Załącz plik

Odbierz rabat -10%
Na szkolenia i konferencję nt. bezpieczeństwa wybuchowego i procesowego (zniknę za 10 sek.)