Как двойной планетарный миксер улучшает смешивание высоковязких продуктов? Взгляд на принципы смешивания и выбор элементов

В области смешивания высоковязких материаловдвойной планетарный миксер— это часть оборудования, о которой часто упоминают, но часто неправильно понимают.

Многие воспринимают его просто как «медленный», не обращая внимания на сложную логику, лежащую в основе его дизайна.

В процессах, связанных с высокой вязкостью, высоким содержанием твердых веществ и строгими требованиями к однородности смешивания, обычное смесительное оборудование часто сталкивается с общей проблемой: способностью перемещать материал без достижения однородной смеси.

Именно на этом фоне двойной планетарный смеситель стал незаменимым оборудованием для производства тонких химикатов, современных материалов и функциональных рецептур.

Что такое двойной планетарный миксер?

Основной принцип работы А.Двойной планетарный миксероснован на двух одновременных движениях.

Смесительные валы перемещаются вокруг центра смесительного резервуара с помощью планетарного водила. При этом отдельные валы вращаются вокруг своих осей.

В типичной конфигурации два смесительных элемента вращаются в направлении, противоположном движению планет.

Это означает, что смесительные элементы не остаются в одной фиксированной области резервуара. По мере движения водила планетарной передачи они непрерывно проходят через разные части шихты.

Для материалов с высокой вязкостью это движение важно, поскольку материал не течет так легко, как вода или другие жидкости с низкой вязкостью. Вместо того, чтобы просто создавать быстрый круговой поток, миксер постоянно перемещает, складывает и перераспределяет материал.

Практическая цель проста:

Продолжайте движение большей части материала, вместо того, чтобы позволять определенным областям оставаться относительно застойными.

Как работает двойное планетарное перемешивающее движение?

Эффект смешивания в основном возникает за счет сочетания планетарного движения и вращения вала.

1. Планетарное движение охватывает разные области корабля.

Когда водило планетарной передачи вращается вокруг емкости, смесительные элементы постоянно меняют положение.

Это помогает миксеру достигать областей, которые в противном случае были бы дальше от обычной мешалки с фиксированной осью.

Это особенно полезно для материалов с высокой вязкостью, поскольку сам материал может плохо циркулировать.

2. Вращение отдельного вала создает дополнительное перемешивающее действие.

Пока валы перемещаются по сосуду, они также вращаются индивидуально.

Это добавляет материалу еще один слой движения. Вместо того, чтобы следовать одной простой схеме течения, материал неоднократно подвергается изменениям направления и местных сил смешивания.

Сочетание этих двух движений является одной из основных причин, по которым двойной планетарный миксер может работать с материалами, которые трудно перерабатывать с помощью обычных мешалок.

3. Смешение элементов помогает сохранить материал в процессе

Когда смесительные элементы работают близко к стенкам и дну резервуара, материал, который имеет тенденцию оставаться в этих областях, может быть возвращен в основной процесс смешивания.

Это особенно полезно при работе с толстыми материалами, которые имеют тенденцию прилипать к поверхности или двигаться очень медленно.

Если процесс также включает нагрев или охлаждение, перемещение материала вблизи стенки сосуда может помочь улучшить контакт с поверхностью с контролируемой температурой.

Почему двойной планетарный миксер не использует просто очень высокую скорость?

Для материалов с высокой вязкостью быстрее не означает автоматически лучше.

Очень высокая скорость вращения может увеличить местный сдвиг, но это не обязательно решит проблему плохой циркуляции во всей партии. В зависимости от рецептуры чрезмерная скорость может также привести к нежелательному нагреву или воздуху.

Двойной планетарный миксер использует другой подход.

Вместо того, чтобы полностью полагаться на высокую скорость, он использует движение смесительных элементов для многократной подачи различных порций партии в зону смешивания.

На практике важными вопросами являются:

• Постоянно ли перераспределяется материал?
• Участвуют ли в процессе смешивания разные части сосуда?
• Возвращается ли материал у стенки сосуда обратно в кровообращение?
• Обеспечивает ли выбранный смесительный элемент тип движения, необходимый для рецептуры?

Вот почему производительность смешивания не следует оценивать только по скорости вращения.

Как различные элементы смешивания влияют на результат?

Одним из полезных аспектов двойного планетарного миксера является то, что в зависимости от материала и процесса можно выбирать или комбинировать различные смесительные элементы.

Не существует единого смешивающего элемента, который автоматически лучше всего подходит для каждой рецептуры.

Правильный выбор зависит от того, требует ли процесс в основномобъемное движение, осевая циркуляция, соскабливание стенок или более сильная локальная дисперсия.

1. Спиральные смесительные элементы: сильное движение материала.

Спиральные смесительные элементы обеспечивают сильное толкающее действие и помогают перемещать через резервуар материалы средней и высокой вязкости.

Они полезны, когда процесс требует более активного перемещения сыпучего материала, а не простого перемешивания жидкой жидкости.

Их можно рассматривать для таких материалов, как смолы, клеи и пастообразные составы, где важно поддерживать циркуляцию материала.

2. Многослойные угловые лезвия: более сложная циркуляция материала.

В многослойных угловых лезвиях используются лезвия, расположенные на разной высоте и под разными углами.

Вместо того, чтобы толкать материал только в одном направлении, устройство может создавать комбинацию осевого и радиального движения.

Это может быть полезно, когда необходимо более эффективно обмениваться материалом между различными частями партии.

Для составов, содержащих как жидкие компоненты, так и твердые порошки, этот тип движения может помочь предотвратить концентрирование смеси в отдельных областях.

3. Смесительные элементы с прямой рамой: полезны для систем с высоким содержанием сухого остатка.

Прямоугольные смесительные элементы подчеркивают объемное движение.

Они могут быть полезны для материалов с высоким содержанием твердых частиц или сильнонаполненных материалов, когда смесь густая и ее трудно перемещать.

В этих случаях просто создать сильное местное движение недостаточно. Смесительный элемент должен способствовать перемещению большей части партии, чтобы порошки или наполнители не оставались сконцентрированными в определенных областях.

4. Скребковые элементы: работа с материалом возле стенки сосуда.

Наросты на стенках представляют собой практическую проблему при обработке липких или высоковязких материалов.

Центр сосуда уже может быть хорошо перемешан, а слой материала остается прикрепленным к стенке.

Скребковые элементы работают близко к стенке резервуара и непрерывно удаляют этот материал с поверхности, возвращая его в процесс смешивания.

Это также может быть полезно в процессах с контролируемой температурой. Удаление материала со стенок сосуда и возвращение его в циркуляцию может помочь уменьшить застойные слои и улучшить теплообмен.

5. Дисперсионные элементы: для процессов, требующих более высокого местного сдвига.

Некоторые составы требуют большего, чем просто смешивание в больших объемах.

Когда порошки, пигменты, наполнители или другие частицы необходимо разбить и диспергировать в вязкой основе, можно добавить диспергирующий элемент для создания более концентрированной зоны с высоким сдвигом.

В этом типе установки разные элементы выполняют разные задачи:

Планетарные перемешивающие элементы перемещают сыпучий материал, а диспергирующий элемент обеспечивает более интенсивный локальный сдвиг.

Эта комбинация может быть полезна, когда важны как общее перемешивание, так и дисперсия частиц.

Почему для одного и того же материала могут потребоваться разные смешивающие элементы?

Простое определение материала как «клей», «герметик» или «жидкий раствор» не дает полной картины.

Например, два клея могут вести себя совершенно по-разному во время смешивания.

Один из них может иметь умеренную вязкость и в основном требовать равномерного смешивания.

Другой может содержать большое количество порошкового наполнителя, и его будет гораздо труднее перемещать. В этом случае процесс может потребовать более сильной объемной циркуляции, а также лучшего диспергирования.

То же самое касается и других высоковязких составов.

Прежде чем выбирать смесительный элемент, полезнее понять:

• Вязкость материала
• Солидный контент
• Характеристики частиц
• Вызывает ли агломерация беспокойство
• Требуемый уровень сдвига
• Наращивание стен
• Требования к отоплению или охлаждению
• Требуется ли вакуумная деаэрация

Затем смесительный элемент следует выбирать с учетом фактических условий процесса.

Какие материалы обычно обрабатываются в двойном планетарном миксере?

Двойные планетарные миксеры обычно используются для высоковязких и трудно смешиваемых составов, в том числе:

• Высоковязкие клеи
• Герметики
• Силиконовые соединения
• Жидкости с высоким содержанием твердых частиц
• Пастообразные материалы
• Некоторые электронные материалы
• Определенные составы материалов аккумуляторов
• Материалы на полимерной основе

Хотя эти материалы существенно различаются, у них есть одна важная характеристика:

Они не текут и не перераспределяются так легко, как жидкости с низкой вязкостью.

Вот почему так важно движение, создаваемое системой смешивания.

Для процессов, которые также требуют вакуумной деаэрации, смеситель можно комбинировать с вакуумной системой. В таких случаях смешивание и деаэрацию необходимо рассматривать вместе, а не рассматривать их как совершенно отдельные операции.

Почему двойной планетарный миксер может хорошо работать на относительно низкой скорости?

Двойной планетарный миксер может показаться медленным по сравнению с высокоскоростными диспергаторами, но сама по себе скорость не определяет, будет ли вязкий материал эффективно перемешиваться.

Для густых составов решающим фактором является то, как материал движется через сосуд.

Планетарное движение непрерывно меняет положение смесительных элементов, а их индивидуальное вращение создает дополнительное перемешивающее действие. Затем можно использовать различные смешивающие элементы для увеличения объемного перемещения, улучшения циркуляции, очистки стенок сосуда или обеспечения более сильного локального диспергирования.

Поэтому вместо того, чтобы спрашивать только:

«Как быстро вращается миксер?»

часто полезнее спросить:

«Насколько эффективно миксер перемещает всю партию?»

Выбор правильного смесительного элемента начинается с материала

При выборе двойного планетарного миксера возникает соблазн начать с размера оборудования или скорости смешивания.

Лучшей отправной точкой является сам материал.

Просить:

• Насколько вязкий материал?
• Сколько твердого вещества или наполнителя он содержит?
• Имеет ли порошок тенденцию образовывать агломераты?
• Требуется ли для этого процесса сильное массовое перемещение или локальное рассеивание?
• Накапливается ли материал на стенках сосуда?
• Требуется ли нагрев, охлаждение или вакуумная деаэрация партии?

Эти ответы помогают определить, какие элементы смешивания и комбинации имеют смысл.

Таким образом, основная ценность двойного планетарного миксера заключается не просто в одновременном вращении двух смесительных валов. Его ценность заключается в возможности сочетать различные типы движения и перемешивания материалов, которые трудно перерабатывать обычными мешалками.

A Двойной планетарный миксерне является универсальным решением для всех задач смешивания, но его планетарное движение делает его особенно полезным для многих составов с высокой вязкостью и содержанием твердых частиц.

Планетарное движение постоянно меняет положение смесительных элементов, вращение вала добавляет дополнительное перемешивающее действие, а различные смешивающие элементы влияют на то, как материал перемещается, циркулирует, очищает или диспергирует.

Таким образом, не существует единого смешивающего элемента, который лучше всего подходил бы для каждого применения.

Более полезный вопрос не«Какой смесительный элемент лучше?»

Это:

«Какой смесительный элемент может решить самую сложную часть моего фактического процесса смешивания?»

Это отправная точка для выбора двойного планетарного миксера, соответствующего материалу, а не просто выбора оборудования по скорости или внешнему виду.