Mischer mit hoher Viskosität

Flüssige Mischungen werden für die Verwendung in einer Vielzahl von Branchen hergestellt. Diese Formulierungen haben gemeinsam, dass sie irgendwann während des Produktionsprozesses mechanisch gemischt wurden. Bei den meisten industriellen Mischprozessen handelt es sich um Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität, d. h. solche, die sich bei Bewegung leicht bewegen und weiterfließen, wenn die Bewegung beendet wird. Bei der Gestaltung von Mischgeräten für Produkte mit niedriger Viskosität oder „wasserähnlichen“ Produkten besteht große Flexibilität. Mischer mit hoher Viskosität stellen dagegen größere Herausforderungen dar und erfordern einige Schlüsselprinzipien, um sie zu erreichen. Mischer mit hoher Viskosität können im Allgemeinen als Formulierungen charakterisiert werden, die nicht leicht oder vielleicht überhaupt nicht „fließen“, es sei denn, sie werden direkt mechanisch angetrieben. Es ist wichtig, die Unterschiede zwischen Mischern und Rührern für hohe Viskosität gegenüber denen für niedrige Viskositäten zu verstehen, da eine falsche Auswahl zu schlechten Prozessergebnissen führt.

Mischtechniker konfigurieren Mischer basierend auf den Flüssigkeitseigenschaften jedes Projekts, wie Dichte und Viskosität. Von diesen Eigenschaften beschreibt die Viskosität, in welchem ​​Ausmaß eine Flüssigkeit der Bewegung widersteht. Viskosität kann in zahlreichen verschiedenen Einheiten gemessen werden, aber Centipoise ist wahrscheinlich die gebräuchlichste. Obwohl es keine einzelne Viskositätsmessung gibt, die bestimmt, ob ein Mischer mit hoher Viskosität erforderlich ist, wird sie im Allgemeinen gewählt, wenn die Analyse des Produktflusses ergibt, dass Unterstützung benötigt wird, um in Bewegung zu bleiben. Mit zunehmender Viskosität wird der resultierende Fluss eher laminar als turbulent, und dies führt zu Mischerdesigneigenschaften, die für diese Bedingungen geeignet sind. Obwohl Mischeranwendungen mit niedriger und hoher Viskosität in verschiedenen Branchen üblich sein können, sind einige Beispiele für Mischanwendungen mit sukzessiv höherer Viskosität die folgenden: Mischen schwerer Farben oder Grundierungen in der Beschichtungsindustrie, Herstellung von Lebensmitteln wie Gewürzen und Erdnussbutter oder schließlich einige Druckfarben können zu den viskosesten Produktformulierungen gehören.

Bei Mischern mit hoher Viskosität kommt es stärker auf Drehmoment und Art und Durchmesser des Rührflügels an. Hochgeschwindigkeitsmotoren mit Direktantrieb, die Drehzahlen über 1.000 U/min und einen kleinen Rührflügel liefern, können weder die Pumpleistung noch das Strömungsmuster im Mischbehälter für angemessene Ergebnisse erzielen. Mischer mit hoher Viskosität sind durch eine „Untersetzung“ gekennzeichnet, was bedeutet, dass der Mischer über ein Getriebe verfügt, das die vom Motor erzeugte Drehzahl reduziert und gleichzeitig das Drehmoment stark erhöht. Da das Drehmoment höher ist, sind die Durchmesser der Mischerwellen größer, um Rührflügel anzutreiben, die über 50 % des Behälterdurchmessers betragen können, um die widerstandsfähige Flüssigkeit nach vorne zu drücken. Mischer für höhere Viskositäten verfügen über Rührflügeltypen wie eine Axialturbine mit drei Blättern oder eine Axialturbine mit vier Blättern, die breite Blätter mit einer aggressiven Steigung haben, um die Kontaktfläche während des Mischvorgangs zu maximieren.

Wie groß ist der Viskositätsbereich Ihrer Anwendung? Bei den meisten Batch-Mischprozessen kommt es in der Regel zu mehreren Viskositätsänderungen. Berücksichtigen Sie die Viskosität Ihrer Ausgangsflüssigkeiten, die beim Mischen erreichte maximale Viskosität und die endgültige Viskosität nach dem Ablassen oder nachdem alle Rohstoffe vollständig eingearbeitet wurden. Hochviskose-Mischer können einen größeren Viskositätsbereich bewältigen als Planetendispergierer.

Benötigen Sie Hochgeschwindigkeitsrührwerke? Dieses Problem hängt tatsächlich auch mit der Viskosität zusammen. Hochviskositätsmischer arbeiten mit relativ niedriger Geschwindigkeit und sind auf eine hohe Produktviskosität angewiesen, um Scherkräfte zu erzeugen und alle Agglomerate in der Charge aufzulösen. Bei der Arbeit mit Materialien im Bereich von 100,000 cP bis etwa 2 Millionen cP ist die Hochgeschwindigkeitsmischwirkung eines Planetendispergierers im Allgemeinen wirksamer beim Benetzen von Feststoffen und Erzeugen einer feinen Dispersion. Einige sehr anspruchsvolle Anwendungen profitieren von zwei Planetenrührern und zwei Dispergierwellen. Die kombinierte Mischleistung dieser Rührwerke ist ideal für die schnelle Einarbeitung großer Feststoffmengen in ein viskoses Vehikel. Durch Tests von Hochviskositätsmischern wird die effizienteste Verarbeitungsmethode und Reihenfolge der Zutatenzugabe bestätigt.

Vermeiden Sie „Kletter“-Probleme. Ob in einem Hochviskositätsmischer oder einem Planetendispergierer, bestimmte Materialien neigen dazu, die vertikalen Flügel des/der rechteckigen Rührer(s) hochzuklettern und aus dem Mischbehälter herauszusteigen. Diese charakteristische Migration des Chargenmaterials verringert die Mischleistung, erfordert intensive Reinigung und kann sogar das Kontaminationsrisiko erhöhen. Erwägen Sie stattdessen die Verwendung von „HV“-Blättern, wenn Sie dieses Phänomen bei Ihrem Material feststellen. Jeder spiralförmige Schenkel des HV-Blattes folgt einer präzise abgewinkelten Kontur – die geschwungene Kurve drückt das Produkt fest nach vorne und unten und hält es jederzeit innerhalb der Mischzone.

Optimieren Sie Ihren Entladevorgang. Das Entladen einer viskosen Charge allein durch Schwerkraft dauert lange und kann zusätzliche Stunden manuellen Abkratzens erfordern, wenn das Produkt besonders schwer oder klebrig ist. Um das Entladen und Reinigen zu vereinfachen, verwenden Sie ein automatisches Entladesystem mit Ihrem Hochviskositätsmischer. In den meisten Anlagen wird das Mischgefäß einfach zur Entladestation gerollt und eine Platte hinein abgesenkt. Ein speziell angepasster O-Ring an der Platte gleitet gegen die Gefäßwand und wischt sie buchstäblich sauber. Das fertige Produkt wird durch ein Ventil im Gefäß oder in der Platte herausgedrückt.