当今大多数涂料开发实验室的严格方法要求能够比较使用转子/定子混合器和传统高速分散器的测试结果。
在典型的涂料实验室中，工作的目的是实现产品开发的一系列目标。但实验室业务的方方面面也受到一系列长期短缺的驱动。实验室的设备空间总是很紧张，几乎每个实验室经理都会告诉你，他的实验室资金不足。

在过去的几年里，产品开发的新方向增加了管理研发的挑战。为了减少VOCs，无论是水性配方还是溶剂含量要求较低的配方，在开发新产品时必须考虑的原材料、专用添加剂、混合/分散设备和工艺技术方面都引入了许多新的变量。188金宝搏bet官网

在这种环境下，任何能够提高多功能性和效率，并使开发工程师更高效的设备都是受欢迎的改进。一台机器可以完成两台、三台甚至四台机器的工作，可以节省实验室的空间，并大幅削减运行成本。

当一件设备提供了快速比较相互竞争的混合技术优势所需的工具时——使用一种可控制、可量化和可放大的方法——它在实验室中的价值就大得多了。它允许开发工程师将实验室测试和开发的两个维度结合起来:细化配方并确定新产品的最佳工艺。

表1

转子/定子混合器或高速分散器:哪个最好?

许多涂料制造商发现，他们不能再想当然地认为传统的高速分散剂(HSD)是制造现代产品的最佳方法。规则已经改变了。

例如，许多人发现，水性系统需要转子/定子混合器更高的剪切，以获得具有所需性能的产品——如液滴大小、稳定性、结块大小和颜色发展。

水性产品非常容易被空气夹带，HSD产生的熟悉的漩涡会导致严重的泡沫问题。为了减少泡沫，配方商可以添加消泡剂，这增加了成本，也会影响其他性能——需要更多的时间，可能还需要其他添加剂。在这种情况下，可以通过切换到底部涡旋转子/定子混合器来避免这个问题。与HSD相比，转子/定子混合器产生反向涡流，表面暴力更小，大大减少了批次中夹带的空气。在溶剂型柔印和凹版油墨的制造中，许多油墨制造商发现，高速转子/定子混合器的性能比HSD好得多，节省时间，并生产出具有优越颜色显影和一致性的最终产品。

图2a-g:为了比较转子/定子发电机与HSD的效率，实验室混合器必须允许在搅拌器之间快速更换。关键是一个设计，使交换无需调整或拆卸滑轮，轴承座，或轴。新的Ross HSM 100LH-2只需要两个工具和不到5分钟的时间就可以从转子/定子发电机更换为HSD。
在许多汽车涂料应用中也是如此，在其他应用中，目标是达到颜色发展的终极目标。高剪切转子/定子混合器可以产生更好的预混合(在溶剂和水性应用)，这通常导致更好的最终产品出来的水平磨。

顺便说一句，在许多应用中，一个优良的预混合料也可以使产品完成更少的通过轧机。对于那些正在寻找既能提高产能又不需要在工厂设备上投入大量资金的公司来说，这是一个非常有效的答案。在经济低迷时期，这尤其具有吸引力。

图2 b

根据可靠的测试结果做出选择

当今许多涂料实验室的实际情况是，工程师在开发过程中必须同时考虑高速分散剂和转子/定子混合器，以确保他们为新产品确定最佳工艺。由于大多数工厂在地板上有许多hsd，在实验室开发过程中很容易依赖这种设备。这就是“不要惹是生非”的策略，当新设备的预算紧张时，它似乎是有意义的。但如果你的竞争对手决心在产品质量或成本方面找到新的优势，这是非常危险的。

设备制造商必须认识到这一转变，并设计新设备以使比较测试高效、快速和可靠。多年来，一些分散器允许操作人员从分散器叶片切换到转子/定子发电机，但这个过程通常是困难的、混乱的和耗时的(这意味着机器和工程师的停机时间)。一种新的设备工程方法可以消除这些障碍。关键是要建立在现代实验室真正需要的基础上，而不是建立在75年前的设计假设上。以下是需要考虑的两个重要因素。

  • 可互换的搅拌器，可以轻易交换

    任何需要超过五分钟的搅拌器更改都是太慢的。如果它需要专门的工具，那就太复杂了。如果它导致暴露的轴承，密封和轴的更换，它没有地方在实验室。解决办法是设计专门用于快速交换的搅拌器，不需要接触轴承组件或轴。

  • 智能过程可比性

    一个可以让你连接各种搅拌器的混合器当然可以节省实验室的空间。做双份或三份工作，可以让你消除实验室里的其他东西，这总是一个加分项。

    图2 c
    一个混合器只允许您交换搅拌器，而另一个混合器设计允许交换并保持过程的可比性，适当平衡轴速度和搅拌器尖端速度，这两者之间有巨大的区别。

    搅拌器的大小必须是正确的，这样您就可以比较彼此之间逻辑相关的测试结果和您在生产中可能期望的放大结果。例如，一组匹配的搅拌器将反映表中所示的大小和速度关系。

    为了实现这一点，操作者必须能够轻松、快速和精确地调整轴转速，超过至少690到6900 rpm的转速范围。

    使用旧的技术，速度调整是机械完成的，通过与皮带和可变间距滑轮摔跤。速度范围限制在5:1的比例。机械驱动也需要大量维护，而且它们的扭矩和马力都是可变的。在更高的速度下，它们的扭矩和马力都降低了。新的按钮式变速驱动技术使这一过程更容易、更快、更安全。

    实际上，为了确保机组在所有运行速度下都是防爆的，整个驱动系统应该包括一个10:1的逆变负载，恒马力电机。这将确保恒定的HP在所有速度，同时也提供一个真正的防爆设计的安全性。

    图2 d

    展望扩大规模

    迟早，所有的新产品都必须离开实验室投入生产。扩大规模的过程有时是顺利的，有时是痛苦的缓慢和昂贵的，特别是当产品质量受到严格控制，几乎不能容忍不合格的质量时。通常情况下，它介于两者之间，仍然提供了一个极好的机会来削减成本和更快地实现在线生产。可预测的、高效的扩展可以节省大量的工作时间，并减少不必要的成本。

    有一个行业集合的“经验法则”用来开始扩大规模的过程。

  • 尖端速度——高速分散器的速度通常为5000 fpm，转子/定子混合器的速度为3700 fpm。

  • 搅拌位置——高速分散器通常位于距容器底部1/2叶片直径处，距容器表面1.5直径处。叶片通常是水箱直径的三分之一。

    转子/定子混合器的定位与HSD有很大的不同。转子/定子混合器可以位于槽内的任何地方，事实上这突出了一个关于转子/定子混合器操作的常见误解。习惯于使用HSD的操作人员通常会寻找与HSD产生的漩涡相似的漩涡。但是底部涡旋转子/定子的设计是为了产生一个反向涡旋，它产生的表面湍流要小得多。这是转子/定子混合器的最大优点之一。

    顶部进入的转子/定子混合器也需要更多的安培，这增加了成本。这也是为什么底部涡流转子/定子混合器是更好的选择的另一个原因。

    图2 e

    打破行业经验法则

    混合器/分散器设置的一般指南是有用的，因为它们提供了一个起点。但要优化操作，同样重要的是要认识到这些规则的局限性，并在脑中考虑更大的变量集来优化过程。

    一般来说，在放大过程中需要关注的关键参数包括以下几点。

      轴转速和搅拌器尖端转速(它本身是搅拌器直径和rpm的函数)
    • 搅拌器设计中的其他变量，如转子叶片高度和转子/定子发电机中的转子/定子间隙
    • 马力
    • 搅拌器在混合容器中的位置
    • 在在线转子/定子混合器的情况下，批次周转率或流量
    • 热敏感
    • 流动模式，以促进高效循环，完成批次周转，最佳粒径减少和分散的热量产生的搅拌器
    • 粘度
    • 全批和部分批的容器尺寸、纵横比和工作体积范围


    图2 f
    在我们的混合“经验法则”中反映的一般关系开始失去直线可预测性时，批量规模变得非常大。马力要求，叶片直径和轴长度最终变得不切实际或不经济。此时，设备制造商必须换挡，并考虑使用额外的搅拌器，如促进流动并防止沿容器壁出现死点的慢速锚。

    他们也可以考虑使用一个小型的在线搅拌机，而不是一个非常大的批量搅拌机。在线转子/定子混合器的一大优点是，它可以处理一个非常大的批次与低得多的马力，和可预测的批次周转。还可以添加用于固体和液体高速感应的新装置，以精确控制和加速固体/液体添加物的混合过程。

    图2 g

    如何选择设备制造商

    有效扩大规模的最佳保障是选择一个智能化设计的混合器/分散器产品线，以促进扩大规模，其操作参数逻辑上将每个产品型号与生产线上的其他产品型号关联起来。通过避免不提供清晰扩展路径的产品线，您可以在未来增加产量时显著降低遇到障碍的风险。

    接下来要寻找的是扩大规模工程方面的丰富经验，因为即使在理想的情况下，扩大规模工程也需要一定程度的调整，以在比现在更大的工作量中优化您的过程。

    最后，您应该从一开始就认识到，为您的应用程序确定正确的搅拌器组合以及使用它们的最佳方法是测试各种设备。在购买之前，请选择设备制造商与设备齐全的实验室进行测试。实验室应包括分析设施，以量化测试之间的结果，并根据需要修改后续测试，以锁定最佳的混合设备和技术。

    有关搅拌设备的更多信息，请联系Charles Ross & Son Co.，电话800/243.ROSS;访问www.mixers.com。或者圈94。

    低马力的直列转子/定子混合器(A)可以有效地防止在从散装存储、从分散槽到放色槽、从放色槽到单独着色槽的转移过程中沉降引起的问题。

    直列式转子/定子搅拌机

    在线转子/定子混合器也被用于许多应用，通常是补充高速分散器(hsd)，而不是替换它们。例如，在线转子/定子混合器提供了一种快速的方法来重新研磨用HSD制造的产品。由于原料的正常变化，几乎任何分散产品都可能偶尔达不到规格。骨料188金宝搏bet官网的硬度经常变化，伴随着天然油的稠度，或工艺水的残余氯含量。从地下挖出的烧焦的琥珀差别很大，除非你购买更昂贵的精制产品，否则TiO2也一样。通过运行该产品通过在线转子/定子混合器，制造商可以保证只有符合规格的材料进行磨。这一原理特别适用于油漆和油墨的生产，但它也适用于几乎任何其他涂层。

    在线混合器还可以减少输送过程中因沉淀引起的问题。沉淀是一个臭名昭著的问题的原因，从散料罐转移到分散罐，从分散罐转移到放压罐。一个小型的直列转子/定子混合器可以消除这些问题，通过重新分散原料的路线，分散槽或放槽。

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