W jaki sposób podwójny mieszalnik planetarny poprawia mieszanie o wysokiej lepkości? Spojrzenie na zasady mieszania i dobór elementów

W dziedzinie mieszania materiałów o dużej lepkości,podwójny mieszalnik planetarnyto element wyposażenia, o którym często się mówi, ale często jest źle rozumiany.

Wielu postrzega go jedynie jako „powolny”, pomijając wyrafinowaną logikę stojącą za jego projektem ruchu.

W procesach obejmujących wysoką lepkość, wysoką zawartość części stałych i rygorystyczne wymagania dotyczące jednorodności mieszania, konwencjonalny sprzęt mieszający często staje przed wspólnym wyzwaniem: możliwością przemieszczania materiału bez uzyskania jednorodnej mieszanki.

Na tym tle podwójny mieszalnik planetarny stał się niezbędnym sprzętem do produkcji wysokowartościowych chemikaliów, zaawansowanych materiałów i formuł funkcjonalnych.

Co to jest podwójny mikser planetarny?

Podstawowa zasada działania aPodwójny mikser planetarnyopiera się na dwóch jednoczesnych ruchach.

Wały mieszające poruszają się wokół środka mieszalnika z nośnikiem planetarnym. Jednocześnie poszczególne wały obracają się wokół własnych osi.

W typowej konfiguracji oba elementy mieszające obracają się w kierunku przeciwnym do ruchu planetarnego.

Oznacza to, że elementy mieszające nie pozostają w jednym stałym obszarze naczynia. Gdy nośnik planetarny się porusza, stale przechodzą przez różne części partii.

W przypadku materiałów o dużej lepkości ruch ten jest ważny, ponieważ materiał nie płynie tak łatwo, jak woda lub inne ciecze o niskiej lepkości. Zamiast po prostu tworzyć szybki przepływ kołowy, mikser wielokrotnie przesuwa, składa i ponownie rozprowadza materiał.

Praktyczny cel jest prosty:

Utrzymuj większą część materiału w ruchu, zamiast pozwalać, aby pewne obszary pozostały względnie statyczne.

Jak działa podwójny ruch mieszania planetarnego?

Efekt mieszania wynika głównie z połączenia ruchu planetarnego i obrotu wału.

1. Ruch planetarny obejmuje różne obszary statku

Gdy nośnik planetarny obraca się wokół naczynia, elementy mieszające stale zmieniają położenie.

Pomaga to mieszalnikowi dotrzeć do obszarów, które w przeciwnym razie byłyby dalej od konwencjonalnego mieszadła o stałej osi.

Jest to szczególnie przydatne w przypadku materiałów o dużej lepkości, ponieważ sam materiał może nie mieć łatwej cyrkulacji.

2. Indywidualny obrót wału powoduje dodatkowe działanie mieszające

Podczas gdy wały poruszają się po statku, obracają się również indywidualnie.

Dodaje to kolejną warstwę ruchu do materiału. Zamiast podążać za jednym prostym schematem przepływu, materiał jest wielokrotnie poddawany zmianom kierunku i lokalnym siłom mieszania.

Połączenie tych dwóch ruchów jest jednym z głównych powodów, dla których podwójny mieszalnik planetarny radzi sobie z materiałami, które są trudne do przetworzenia za pomocą konwencjonalnych mieszadeł.

3. Mieszanie elementów pomaga utrzymać materiał w procesie

Gdy elementy mieszające działają blisko ścian zbiornika i dna, materiał, który ma tendencję do pozostawania w tych obszarach, można ponownie włączyć do głównego procesu mieszania.

Jest to szczególnie przydatne w przypadku grubych materiałów, które mają tendencję do przyklejania się do powierzchni lub poruszają się bardzo wolno.

Jeżeli proces obejmuje również ogrzewanie lub chłodzenie, utrzymywanie materiału w ruchu blisko ścian naczynia może pomóc w poprawie kontaktu z powierzchnią o kontrolowanej temperaturze.

Dlaczego podwójny mikser planetarny nie wykorzystuje po prostu bardzo dużej prędkości?

W przypadku materiałów o dużej lepkości szybciej nie oznacza automatycznie lepiej.

Bardzo wysoka prędkość obrotowa może zwiększyć lokalne ścinanie, ale niekoniecznie rozwiązuje problem słabej cyrkulacji w całej partii. W zależności od receptury nadmierna prędkość może również spowodować wprowadzenie niepożądanego ciepła lub powietrza.

Podwójny mikser planetarny przyjmuje inne podejście.

Zamiast polegać wyłącznie na dużej prędkości, wykorzystuje ruch elementów mieszających, aby wielokrotnie wprowadzać różne porcje wsadu do strefy mieszania.

W praktyce istotne pytania to:

• Czy materiały są stale redystrybuowane?
• Czy różne obszary naczynia biorą udział w procesie mieszania?
• Czy materiał w pobliżu ściany naczynia zostaje ponownie wprowadzony do obiegu?
• Czy wybrany element mieszający zapewnia rodzaj ruchu wymagany w recepturze?

Dlatego też wydajności mieszania nie należy oceniać wyłącznie na podstawie prędkości obrotowej.

Jak różne elementy mieszające wpływają na wynik?

Jednym z przydatnych aspektów podwójnego mieszalnika planetarnego jest to, że można wybierać lub łączyć różne elementy mieszające w zależności od materiału i procesu.

Nie ma jednego elementu mieszającego, który byłby automatycznie najlepszy dla każdej receptury.

Właściwy wybór zależy od tego, czy proces głównie tego wymagaruch masowy, cyrkulacja osiowa, skrobanie ścian lub silniejsza lokalna dyspersja.

1. Spiralne elementy mieszające: silny ruch materiału

Spiralne elementy mieszające zapewniają silne działanie pchające i mogą pomóc w przemieszczaniu materiałów o średniej i dużej lepkości przez zbiornik.

Są przydatne, gdy proces wymaga bardziej aktywnego ruchu materiału sypkiego, a nie zwykłego mieszania rzadkiej cieczy.

Można je rozważyć w przypadku materiałów takich jak żywice, kleje i preparaty o konsystencji pasty, gdzie ważne jest utrzymanie obiegu materiału.

2. Wielowarstwowe ostrza kątowe: bardziej złożony obieg materiału

Wielowarstwowe ostrza kątowe wykorzystują ostrza umieszczone na różnych wysokościach i pod różnymi kątami.

Zamiast popychać materiał tylko w jednym kierunku, układ może tworzyć kombinację ruchu osiowego i promieniowego.

Może to być przydatne, gdy różne części partii muszą skuteczniej wymieniać materiał.

W przypadku preparatów zawierających zarówno składniki płynne, jak i stałe proszki, ten rodzaj ruchu może pomóc w zapobieganiu pozostawaniu mieszaniny w postaci skoncentrowanej w oddzielnych obszarach.

3. Elementy mieszające o prostej ramie: przydatne w systemach o dużej zawartości substancji stałych

Elementy mieszające o prostej ramie podkreślają masowy ruch.

Mogą być przydatne w przypadku materiałów o dużej zawartości części stałych lub mocno wypełnionych, gdzie mieszanina jest gęsta i trudna do przenoszenia.

W tych zastosowaniach samo utworzenie silnego ruchu lokalnego nie wystarczy. Element mieszający musi pomóc w przemieszczeniu większej części partii, aby proszki lub wypełniacze nie pozostały skoncentrowane w niektórych obszarach.

4. Elementy zgarniające: Postępowanie z materiałem w pobliżu ścian zbiornika

Odkładanie się ścianek stanowi praktyczny problem podczas obróbki materiałów lepkich lub o dużej lepkości.

Środek naczynia może być już dobrze wymieszany, podczas gdy warstwa materiału pozostaje przyczepiona do ściany.

Elementy zgarniające działają blisko ścian naczynia i w sposób ciągły usuwają ten materiał z powierzchni, wprowadzając go z powrotem do procesu mieszania.

Może to być również przydatne w procesach z kontrolowaną temperaturą. Usunięcie materiału ze ścian naczynia i przywrócenie go do obiegu może pomóc zredukować zastoje warstw i poprawić wymianę ciepła.

5. Elementy dyspergujące: dla procesów wymagających większego lokalnego ścinania

Niektóre preparaty wymagają czegoś więcej niż mieszania w masie.

Gdy proszki, pigmenty, wypełniacze lub inne cząstki muszą zostać rozdrobnione i zdyspergowane w lepkiej bazie, można dodać element dyspergujący, aby utworzyć bardziej skoncentrowaną strefę wysokiego ścinania.

W tego typu konfiguracji różne elementy wykonują różne zadania:

Planetarne elementy mieszające poruszają materiał sypki, natomiast element dyspergujący zapewnia intensywniejsze lokalne ścinanie.

Ta kombinacja może być użyteczna, gdy ważne jest zarówno ogólne mieszanie, jak i dyspersja cząstek.

Dlaczego ten sam materiał może wymagać różnych elementów mieszających?

Samo określenie materiału jako „klej”, „uszczelniacz” lub „szlam” nie mówi wszystkiego.

Na przykład dwa kleje mogą zachowywać się bardzo różnie podczas mieszania.

Jeden może mieć umiarkowaną lepkość i wymagać głównie równomiernego mieszania.

Inny może zawierać dużą ilość wypełniacza w proszku i być znacznie trudniejszy do przenoszenia. W takim przypadku proces może wymagać silniejszego krążenia w masie, a także lepszej dyspersji.

To samo dotyczy innych preparatów o dużej lepkości.

Przed wybraniem elementu mieszającego bardziej przydatne jest zrozumienie:

• Lepkość materiału
• Solidna treść
• Charakterystyka cząstek
• Czy aglomeracja jest problemem
• Wymagany poziom ścinania
• Zabudowa ściany
• Wymagania dotyczące ogrzewania lub chłodzenia
• Czy wymagane jest odpowietrzanie próżniowe

Następnie należy wybrać element mieszający w oparciu o rzeczywiste warunki procesu.

Jakie materiały są powszechnie przetwarzane w podwójnym mieszalniku planetarnym?

Mieszalniki dwuplanetarne są powszechnie stosowane w przypadku preparatów o dużej lepkości i trudnych do wymieszania, w tym:

• Kleje o dużej lepkości
• Uszczelniacze
• Związki silikonowe
• Zawiesiny o wysokiej zawartości części stałych
• Materiały przypominające pastę
• Niektóre materiały elektroniczne
• Niektóre składy materiałów akumulatorowych
• Materiały na bazie polimerów

Chociaż materiały te znacznie się od siebie różnią, mają wspólną ważną cechę:

Nie płyną i nie rozprowadzają się tak łatwo, jak ciecze o niskiej lepkości.

Dlatego tak ważny jest ruch wytwarzany przez system mieszający.

W przypadku procesów, które wymagają również odpowietrzenia próżniowego, mieszalnik można połączyć z systemem próżniowym. W takich przypadkach mieszanie i odpowietrzanie należy rozpatrywać łącznie, a nie traktować je jako całkowicie oddzielne operacje.

Dlaczego podwójny mikser planetarny może dobrze działać przy stosunkowo niskiej prędkości?

Podwójny mieszalnik planetarny może wydawać się powolny w porównaniu z dyspergatorami o dużej prędkości, ale sama prędkość nie decyduje o tym, czy lepki materiał będzie skutecznie mieszać.

W przypadku gęstych receptur kluczem jest sposób przemieszczania się materiału w naczyniu.

Ruch planetarny w sposób ciągły zmienia położenie elementów mieszających, a ich indywidualny obrót powoduje dodatkowe działanie mieszające. Można następnie zastosować różne elementy mieszające w celu zwiększenia ruchu objętościowego, poprawy krążenia, zeskrobania ścian naczynia lub zapewnienia silniejszego lokalnego rozproszenia.

Zamiast więc pytać tylko:

„Jak szybko obraca się mikser?”

często bardziej przydatne jest pytanie:

„Jak efektywnie mieszalnik przemieszcza całą partię?”

Wybór odpowiedniego elementu mieszającego zaczyna się od materiału

Wybierając podwójny mikser planetarny, kuszące jest zacząć od wielkości sprzętu lub prędkości mieszania.

Lepszym punktem wyjścia jest sam materiał.

Zapytać:

• Jak lepki jest materiał?
• Ile substancji stałych lub wypełniacza zawiera?
• Czy proszek ma tendencję do tworzenia aglomeratów?
• Czy proces wymaga silnego ruchu masowego lub lokalnej dyspersji?
• Czy materiał gromadzi się na ścianie naczynia?
• Czy partia wymaga ogrzewania, chłodzenia lub odpowietrzania próżniowego?

Odpowiedzi te pomagają określić, które elementy i kombinacje mieszania mają sens.

Główną zaletą podwójnego mieszalnika planetarnego nie jest zatem to, że dwa wały mieszające obracają się w tym samym czasie. Jego wartość polega na możliwości łączenia różnych rodzajów ruchu i mieszania materiałów, które są trudne do obróbki za pomocą konwencjonalnych mieszadeł.

A Podwójny mikser planetarnynie jest uniwersalnym rozwiązaniem do każdego zastosowania związanego z mieszaniem, ale jego ruch planetarny czyni go szczególnie przydatnym w przypadku wielu preparatów o dużej lepkości i dużej zawartości części stałych.

Ruch planetarny stale zmienia położenie elementów mieszających, obrót wału dodaje dodatkowe działanie mieszające, a różne elementy mieszające wpływają na sposób przemieszczania, cyrkulacji, zgarniania lub rozpraszania materiału.

Dlatego nie ma jednego elementu mieszającego, który byłby najlepszy do każdego zastosowania.

Bardziej przydatne pytanie brzmi: nie„Który element mieszający jest najlepszy?”

To jest:

„Który element mieszający może rozwiązać najtrudniejszą część mojego procesu mieszania?”

Jest to punkt wyjścia do wyboru podwójnego mieszalnika planetarnego, który pasuje do materiału, a nie po prostu wybierania sprzętu na podstawie szybkości lub wyglądu.