高剪切应力通常必须在开始时施加，以使材料流动，这通常是由于上述结构。因此，这种材料需要仔细选择设备和188金宝搏bet官网工艺参数。除了比能量输入和珠粒尺寸外，产量对可达到的细度以及磨机的优化运行也起着重要作用。启动后应保持较强的剪切力，以达到合理的研磨进度，并保持粘度在可控范围内。这可以通过调整磨尖速度来实现，或通过使用齿轮泵和高搅拌器速度来剪切产品，然后再进入磨。应使用短软管和管道，以减少上述结构和粘度重建的机会。研究了一种触变性颜料膏的研磨和研磨参数。
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实验
所有实验均采用再循环模式进行，如图1所示。使用Promass 83I25在线测量了产量，以及进入磨粉机的产品的密度和粘度，该仪器测量了科里奥利力。为了在产品中产生剪切应力，采用了齿轮泵T4-95G-GKGM，由Gebr。申请Steimel GmbH。粒度分析是使用Mastersizer 2000完成的，它应用了光散射原理。该仪器包含一个红色激光用于测量大于1微米的粒子，一个蓝色激光用于测量小于1微米范围内的粒子。产品中90%的颗粒在研磨前粒径在1 μ m以下，这意味着颗粒的分散比“真正的研磨”发挥更大的作用。
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为了检查产品的离线流动行为，使用Thermo Haake的旋转粘度计ROTO VISCO 1测量粘度。颜料膏体在中型生产磨机上运行，WAB DYNO®-MILL ECM Poly，如图2所示。
应用参数如下:
- 流量500 kg/h和4000 kg/h;
- 尖端速度:10.9 m/s;
- 珠粒尺寸:0.8 mm，后0.3 mm;
- 研磨时间:两种粒度均为4小时;
- 批量:100公斤。
结果与讨论
粘度与流动特性
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为了进一步了解研磨和分散过程，我们仔细研究了粘度和流动行为。图4为温度为30℃时，剪切应力t、原料粘度h随剪切速率变化的流动曲线。
磨矿4小时后物料的流量曲线和粘度曲线如图5所示。剪切速率先增大，保持恒定在1000 s-1，持续30 s，然后减小到零。最初，需要高剪应力使产品流动，产品表现得更像固体而不是液体，粘度趋于无穷大。当剪切速率达到1000 s-1时，原料粘度降至0.688 Pas。研磨产物粘度降至0.74 Pas。
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此外，该产物明显表现出触变行为，因为在所有剪切速率下，当剪切速率降低时粘度都低于当剪切速率增加时粘度。这种现象可能是由于剪切应力降低后，团聚体的破碎需要一定时间才能重建。因此，这进一步表明，目前的研磨问题主要是分散问题。在研磨过程的开始，初级颗粒必须被湿润和分散，以打破结块。
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初级粒子破碎到较小的尺寸可能只发生在弥散实际上完成之后。一旦达到更细的颗粒尺寸，颗粒之间的粘附力也会增加，这可能导致重新团聚，如图3所示。由于颗粒越细，比表面积越大，粘度随剪切速率的变化而增大，如图5所示。
如图6所示，剪切速率越高，触变行为越明显，最大剪切速率为3000 s-1，而不是1000 s-1。当剪切速率最初增加到3000 s-1时，粘度为0.419 Pas，当剪切速率降低时，在3000 s-1处经过30 s后，粘度降至0.096 Pas。这意味着材料被剪切的时间越长，重建结块等结构的时间就越短，因此粘度就越低。可以得出的结论是，在实践中，为了尽量减少在低剪切应力区域的停留时间，最好使用短软管和管道，因为在低剪切应力区域粘度可能会再次增加。
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图7显示了通量对粘度的影响。在550kg /h的产量下，在低剪应力区域的停留时间相当长，在磨前用流量计测量的粘度超过1400mpas。超过一定的流速后，颜料膏体在齿轮泵和磨机中不断被剪切。超过流动极限所需的最小剪应力实际上总是给定的。结果，粘度急剧下降。
产品颗粒更频繁地被泵送通过磨机，颗粒遇到珠的概率增加，产品被更频繁地剪切，最终导致粘度下降。之后，吞吐量的进一步增加不会有任何大的影响。粘度保持在200 mpa以上。流速的影响与粒径为0.3 mm的珠子相似，但最低粘度高于较大的珠子，因为可实现的吞吐量较低。更高的产量会导致小珠子的包装和机器零件的高磨损。
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研究表明，颗粒悬浮液的粘度和流动特性主要取决于黏附力因此，颗粒大小、固体浓度和悬浮液的稳定性起着主要作用。有时假定一旦达到一定的剪切速率，流动行为是牛顿的，粘度是恒定的然而，很难判断物料在磨机中的实际粘度，因为磨机中的剪切速率远高于粘度计所能达到的剪切速率。对于触变行为，在不同区域的停留时间，不同的剪切速率，都有影响。
高剪切速率必须施加一定的时间，以达到最小的粘度。因此，如果产品悬浮液已经被剪切，在搅拌器和齿轮泵的帮助下，例如，在它进入磨坊之前，这是有帮助的。随着产量的增加，在管道、软管和阀门等特定区域，可以减少结构(如团聚体)的建造时间。最小的粘度是特别可取的分散过程，以避免填料的珠子和堵塞的筛子。较高的粘度也意味着更多的能量进入液体的位移，导致不充分的研磨过程为了增加产品中的剪切应力，可以优化的另一个参数是尖端速度。但是，增加刀尖转速的缺点是磨削腔内的机器零件磨损更快，而且由于输入的能量更高，也可能发生再聚集，如图3所示。因此，在这些实验中，尖端速度保持不变。
结论
对水基触变颜料膏的实验表明，在这种具有非理想流动特性的材料的研磨过程中，产量是一个关键参数。通过改变通量，粘度可以从1400mpas以上降低到300mpas以下。
当珠粒尺寸减小时，这种影响较小，因为在较小的珠粒情况下，无需包装珠粒即可运行的最大吞吐量较低。由于原料已经很细了，这意味着颗粒之间的附着力很大，所以问题主要是分散，而不是“真正的研磨”。这也可以通过观察颗粒大小作为特定能量输入的函数来看到。分散性问题意味着粘度对所能达到的颗粒大小有重大影响，因为未被湿润和分散的颗粒会形成团聚体，从而导致粘度增加。粘度越高，更多的能量进入液体的位移，而不是研磨过程。超过某一点，额外的比能量输入导致再团聚，因为很少有能量进入磨削，大部分能量直接转化为热量。
研磨后，与原料粘度相比，在所有剪切速率下粘度都更大，触变行为更加明显。吞吐量的影响表明，除了剪切速率本身，还必须考虑不同剪切速率的区域，并尽量使剪切速率较低的区域尽可能小。因此，建议使用较短的软管和管道，以减少结构重建的机会，增加粘度。
本文也发表在Farbe & Lack杂志上。
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