多年来，彩色涂料制造商一直在使用高剪切混合技术，试图在湿磨前湿润颜料，降低原材料的颗粒尺寸。188金宝搏bet官网这个理论很清楚。在最后的研磨过程中使用的珠粒越小，产生高质量色散所需的质量比能量就越少。这意味着生产的能源成本更低，生产高质量产品的时间也更短。

然而，湿法磨矿的最佳磨粒尺寸是由原材料中最大的粒度决定的。188金宝搏bet官网在预磨后，即使是少量的超大颗粒留在原料中，也会导致湿磨效率低下。

高速分散技术的基础上剪切通过溶剂青睐的行业今天留下了一长尾粗颗粒破坏铣削过程。一种新的预分散工艺已经被开发出来，可以产生适合微珠研磨的均质浆料，首次可靠地为工业化的颜色悬浮工艺带来了承诺的成本节约和效率。

是什么在起作用?

球珠铣削的两个基本方面是一个单元铣削事件的强度和球珠相互作用的数量。

珠子撞击的强度需要足够高，以打破泥浆中的颗粒或团聚。这些互动越多，过程就越快，最终产品的质量就越高。虽然可能不是直观的，但珠粒的大小是影响珠粒数量的最强杠杆，因此在工艺室中珠粒之间的相互作用。

由于珠子的数量与珠子直径的3次方成反比，将珠子的大小减少一个数量级会导致相同体积的珠子增加3个数量级。

即使将珠子的大小减半，珠子的数量也会增加8倍，这远远超过了改变其他变量的可能性，比如调整珠子的负载(图1)。

由于许多磨珠可以更有效地引入磨铣能量，因此使用较小的磨珠可以降低给定磨铣任务的能量需求，从而可以在更短的时间内用更少的能量或在较小的磨铣机中完成。

湿磨珠的最佳尺寸是什么决定的?

为什么不在每个场合都使用最小的珠子呢?限制因素是，珠子需要足够大，以打破最大的颗粒在浆液。在起始浆中，存在各种大小的颜料颗粒团块(图2)，并形成粒径分布。尽管通常只有少量的大颗粒，磨珠也需要能够打破这些颗粒。因此，对于绝大多数颜料颗粒来说，适合研磨色散的最小的珠粒通常是超大的。

为什么珠子的大小很重要?

在湿法磨铣中被迫使用较大的珠粒尺寸有三个基本缺点。首先，如前所述，珠粒尺寸越大，过程中所需的质比能越多。当涂料制造商被迫使用更大的颗粒尺寸来处理一小部分较粗的颗粒时(大多数行业都是这样)，他们是在浪费能源。这是预处理不足所付出的高昂代价。

其次，使用更大的珠子来减少更粗的材料的过程需要更长的时间。188金宝搏bet官网事实上，研磨最终较粗的材料以使其成为均质产品所花费的时间比研磨大部分浆料188金宝搏bet官网所花费的时间长得不成比例。制造商必须在增加的循环时间、降低产品质量或增加过滤过程之间选择最佳平衡，所有这些都会增加时间和成本。

最后，最终产品的质量可能会受到影响，因为最小的珠子会导致最细的研磨。与粒度分布有关的工业质量包括色强、光泽度和透明度;流变学/粘度;和稳定/保质期。使用更小的珠子可以让生产商更好地控制所有这些变量。

为什么传统的预磨会留下过大的颗粒?

传统上，涂料制造商使用高速分散剂和其他设备的基础上，应用剪切通过液体介质水，溶剂或某种配方。这种方法能够分解初始浆体中松散的团聚体，但这种机制无法提供足够的力来分解聚集更强的颗粒，甚至是分布中粗尾部分的单位颗粒。

通常情况下，最后10 - 15%的粒度分布是最难分解的，在大多数情况下，剪切不能施加足够的力。考虑到即使是一小部分较大的颗粒留在料浆中，也会影响湿磨过程，这是一个重要的问题。例如，在汽车应用中需要高质量的涂料，即使0.1%的大颗粒也足以破坏漆面。

先进的预分散技术如何发挥作用?

Bühler的新MacroMedia先进的预分散方法使用珠子冲击，这是更有效地分解颗粒，包括硬团聚，甚至晶体(图3)。

另一个重要的变量是流速，它决定了在再循环过程中浆液重新进入工艺区的次数。高离职率会产生所需的同质性。

Bühler的解决方案是一种自动泵送装置，具有高功率密度的工艺室，具有销对销配置和10个间隙的平行间隙安排，每个间隙1毫米宽。这种布局提供了一种难以堵塞的珠粒分离器，没有通常珠粒磨铣设备中的间隙分离器造成的流动限制。

典型的流量为10-20,000升/小时(45-90 gpm)，这取决于产品的粘度，可在低压下使用，导致在再循环过程中大量周转。高流速确保所有颗粒暴露在工艺室几乎相同的(停留)时间。该腔内装有3毫米的珠，能够特别有效地将颗粒的尺寸减小到1毫米-100 μ m。

它在实践中是如何工作的?

通过其全球实验室，Bühler已经将MacroMedia与客户流程进行了试验，以建立这种先进的预分散方法与不同的聚集物的好处。

石灰石的概念证明

在第一个例子中，实验室考虑了石灰石的处理，因为它是任何具有坚硬、粗糙尾巴的产品的模型。用一个带d的石灰石分数₅₀450 μ m，大尾带d₉₀900 um和a d_{One hundred.}在1.2 mm时，MacroMedia设备装载了60% (50-70%)3.0 mm y稳定ZrO的典型配置₂珠子。加入0.1%瓜尔胶的水循环，加入石灰石，形成39%的浆液。选择了10.2 m/s的最大转子转速，在22,000 L/h (97 gpm)的流量下，设备的输出功率为10-11 kW。10千瓦时/t内引入能量d₉₀从900µm减少到100µm以下。对于一个1000磅(450公斤)的批次，只需25分钟就可以完成。该颗粒尺寸足够小，因此随后可以使用0.3 mm的介质进行细磨，而不会出现问题(图4)。

紫罗兰色印刷油墨生产率提高65%

在第二个例子中，实验室优化了一种紫色颜料在基于nc的油墨中的分散过程。起始粒度分布为500 μ m，目标粒度为3 μ m，需要的粒度缩减幅度超过2个数量级。

既定的工艺包括使用高速溶解剂进行预混合，然后用1.0-1.2 mm的珠粒进行细磨，以保证质量。铣削过程的净生产率约为100公斤/小时(220磅/小时)。

新的先进生产工艺要快得多。采用先进的预分散概念制备料浆意味着可以使用更小的0.7-0.9 mm的颗粒进行细磨，这是在高性能磨机和再循环中进行的。在净生产率为165 kg/h (364 lb/h)时，生产率提高了65%，达到了所有质量标准。

如果考虑到预先分散所需的额外时间，该工艺仍然是更有效的:在细磨前使用MacroMedia引入20 kWh/t，以500-600 kg/h的生产速度完成。MacroMedia加细磨工艺的生产效率为128公斤/小时(283磅/小时)，比原始磨矿工序的净生产效率提高了28%，这还不包括之前使用溶解剂所需的时间。

黑色清漆的生产率提高128%

在本例中，已建立的生产工艺包括使用大介质的预研磨步骤，然后使用高速溶解剂预混合后的小介质进行细研磨:(1)使用1.2-1.4毫米的珠预研磨黑漆，通过277公斤/小时(610磅/小时)左右的加工。70千瓦时/ t;(2)将预磨好的料浆进行细磨;(3)使用较小的0.8 mm介质循环至磨粒细度<7 μ m，需要140 kWh/t，速度为110 kg/h (140 lb/h)。包括前磨和细磨在内的整体磨矿净生产率为70千克/小时(157磅/小时)。

新工艺使其中一个研磨步骤完全过时:在先进的预分散工艺中引入40 kWh/t，而不是使用高速分散剂，使0.5 mm的珠粒只在一个细磨步骤中使用，现在该细磨步骤是在一个单次操作中直接实现质量(表1)。细磨的处理量为300 kg/h (660 lb/h)，与前一个预磨步骤的顺序相同。由于不需要额外的研磨步骤，该组合工艺的生产率大大提高，达到160公斤/小时(350磅/小时)，比现有工艺提高了128%。较短的时间最终是由于110千瓦时/t的总能量比235千瓦时/t减少了很多。

这个例子展示了新进程的几个特征:

• 先进的预分散工艺可以在细磨中使用更小的珠粒，从而实现更高效的细磨操作。
• 与珠磨不同，该设备是专门为预分散过程设计的。较大的磨粒尺寸对粒度分布尾端的影响过大，可以有效地调整磨粒磨铣的料浆分布。
• 后续的细磨步骤不仅限于使用高性能磨机;更确切地说，如本例所示，在全体积盘式磨机上进行通径操作，在预先分散后使用更小的珠粒也会大大受益。

亚微米研磨效率提高75%

在最后一个例子中，实验室评估了亚微米磨削的新工艺。为了满足喷墨应用的要求，目标粒度d₉₀<140 nm，这需要使用最小的介质max。0.3 mm高效研磨设备，以达到目标质量和有用的生产率。

为此，实验室努力在再循环的高性能珠磨机中使用0.1 mm的介质，这需要安装0.05 mm(50µm)的间隙大小的筛网作为珠粒分离器。因此，预分散过程必须提供d100 <50 μ m的粒径分布。

通过引入100 kWh/t的净产率为100 kg/h，实现了这一目标。通过激光衍射和湿筛测试，当浆液通过50µm的滤袋时，没有发现任何残留。

这一点在随后的细磨中得到了证实，在再循环中使用0.1 mm的介质，没有出现问题。细磨需要额外800 kWh/t才能达到最终目标d₉₀<140纳米，这对于一个15升的轧机等于生产力约。35公斤/小时。在类似的条件下，用0.2 mm的介质对预分散料浆进行磨铣。由于介质较大，该工艺需要1200千瓦时/吨，速度为20公斤/小时，使得使用0.1毫米介质的细磨工艺的能源效率提高33%，生产率提高75%。

创建一个可部署的小型工厂

Bühler基于这种先进预分散和细磨的结合，开发了一种通用的生产概念(图5)。这种预先设计的微型装置是许多湿磨应用的通用工具，由配料槽、磨粉槽和连接MacroMedia和细磨机的放料槽组成。完整的概念是在一个紧凑的标准布局中实现的，占地面积为7.2 x 7.0 m (24 x 23英尺)，高度为5.5 m(18英尺)。

在预分散后，批次在转移通道中运输到磨铣槽，从那里开始细磨，在再循环或在孔道操作。产品在放料槽中收集并定型。

涂料制造商是时候拥抱先进技术了?

明尼苏达州普利茅斯的研磨和分散销售总监Patrik Maeder说，这些试验表明，这种新的先进的预分散技术可以帮助大多数制造商在颜色分散和湿磨方面提高质量和节省资金。他说:“最主要的好处无疑是能够使用更少的能源来创造更高的生产过程。这本身就足够了。但MacroMedia先进的预传播也给了客户更大的控制权。这使得实现均匀的，高质量的最终产品与正确的颜色，一致性和寿命-和更少的浪费-更容易。这是该行业令人兴奋的前景。“