Вопросы о бисерных мельницах

Да. Оба названия относятся к одной и той же мельнице с перемешиваемыми мелющими телами. Первые машины использовали природный песок, поэтому название «песочная мельница» закрепилось, особенно в Азии. Современные машины работают с керамическим бисером, например из диоксида циркония, поэтому сейчас в мире чаще говорят «бисерная мельница».

Это зависит от мельницы и размера бисера. Бессеточные вертикальные мельницы INFOR с циркониевым бисером 0,05–2,0 мм достигают 30–1000 нм; горизонтальные турбинные и пальцевые мельницы обычно работают в диапазоне 100–1500 нм; дисковые мельницы охватывают D50 от 100 нм до 20 мкм.

Выбирайте бессеточную вертикальную мельницу, если нужен очень мелкий бисер (менее 0,1 мм) и нанокрупность без забивания сита. Выбирайте горизонтальную турбинную или пальцевую мельницу для большого расхода, непрерывного производства и широкого диапазона крупности. Надёжнее всего решать по результатам лабораторного испытания вашего материала.

Для большинства нано- и субмикронных задач применяют бисер из диоксида циркония, стабилизированного иттрием, размером примерно от 0,03 до 2,0 мм. Чем мельче бисер, тем тоньше помол, но мельница должна иметь сепаратор, способный его удерживать.

Ротор вращается с высокой скоростью в камере, заполненной мелкими мелющими шариками. Жидкая суспензия прокачивается через камеру, а удары и сдвиг между движущимися шариками разрушают агломераты и измельчают частицы. Сепаратор на выходе пропускает готовую суспензию и удерживает шарики в камере, а охлаждающая рубашка отводит тепло, выделяющееся при измельчении.

Шарики подбирают под целевой размер частиц. Распространённое правило — диаметр шарика примерно в 1000 раз больше целевого размера: для продукта 0,1 мкм берут шарики 0,1 мм. Обычные горизонтальные мельницы работают с шариками из диоксида циркония 0,1–2,0 мм, а бессеточные вертикальные мельницы, например вертикальная серия INFOR с двойным приводом, удерживают шарики от 0,03 мм. Чем мельче шарики, тем важнее сепаратор, способный их удержать.

В мельнице с двойным приводом ротор и сепаратор приводятся отдельными двигателями, поэтому энергию измельчения и сепарацию шариков можно настраивать независимо. Это особенно полезно при работе с очень мелкими мелющими телами (вертикальная серия с двойным приводом рассчитана на стабильную работу с шариками 0,03–0,1 мм), когда одна линия обрабатывает суспензии с разными свойствами или когда оптимальная для размера частиц скорость ротора не совпадает со скоростью, при которой хорошо работает сепаратор на общем валу.

Все три — горизонтальные мельницы; различается способ, которым ротор передаёт энергию шарикам. Турбинный ротор NCT обеспечивает высокоэнергетическое нанодиспергирование с узким распределением и подходит для углеродных нанотрубок, нанокерамики и чернил для струйной печати. Штифтовой ротор NCP рассчитан на высокую производительность по аккумуляторным суспензиям: LFP, LMFP, технический углерод, покрытие сепараторов. Дисковые мешалки — экономичный выбор для красок, чернил и пигментов с D50 от 100 нм до 20 мкм.

Это зависит от целевого размера частиц. Для самых тонких керамических суспензий подходят бессеточная LPM (30–1000 нм, мелющие тела от 0,05 мм) и вертикальная мельница с двойным приводом (50–2000 нм, мелющие тела от 0,03 мм). Для нанокерамики в диапазоне 100–1500 нм, например титаната бария, оксида алюминия и диоксида циркония, обычно выбирают турбинную мельницу NCT с керамической камерой. Более грубые конструкционные и электронные керамические суспензии обрабатывают на дисковой мельнице.

INFOR выпускает специальную серию для проводящей пасты из углеродных нанотрубок: ротор для УНТ, выгрузка через динамическое сито для высокой производительности, корпус полностью из нержавеющей стали и барабан со взрывозащитной и противотрещинной обработкой. Четыре модели охватывают камеры 15–150 л и мощность 22–160 кВт; также поставляется полная линия производства проводящей пасты из УНТ.

Да. Лабораторные мельницы INFOR работают по тем же принципам, что и производственные серии: горизонтальные NCT с камерами 0,3–30 л для 100–1500 нм и бессеточные вертикальные LPM с камерами 1–30 л для 30–1000 нм. Рецептуру, отработанную на лабораторной камере, можно перенести на производственную мельницу NCT или LPM.

Обычно дисковая. Дисковая мельница INFOR обеспечивает D50 от 100 нм до 20 мкм с мелющими телами 0,3–2,0 мм в водных, масляных, сольвентных и УФ-системах; есть взрывозащищённые исполнения. Дисково-штифтовые мельницы сохраняют низкую температуру помола для термочувствительных рецептур; также поставляются комплектные линии производства ЛКМ.

Да. Мокрый помол в бисерной мельнице — стандартный способ равномерно распределить действующее вещество в концентрате суспензии. В числе применений лабораторной горизонтальной мельницы INFOR указаны суспензии пестицидов, поэтому рецептуру можно сначала отработать на лабораторной мельнице, а затем масштабировать на производственную.

Сначала включите подачу охлаждающей воды в камеру и контур охлаждения уплотнения, затем систему смазки на моделях, где она есть. Заполните камеру суспензией так, как указано в руководстве: шарики, футеровка и уплотнение не должны работать всухую. Затем запустите главный двигатель и плавно выведите его на заданную скорость. Всегда следуйте руководству по эксплуатации вашей модели.

Узлы, которые чаще всего вызывают остановки: торцевое уплотнение (уровень затворной жидкости, расход охлаждающей жидкости, утечки), система охлаждения (расход и температура воды, накипь в рубашке), мелющие тела (степень заполнения, износ и раскол), сепаратор и выход, ротор и футеровка камеры, а также привод, смазка и аварийная сигнализация. Записи о результатах проверок — надёжный способ определить интервалы обслуживания для вашего материала.

Сначала проверьте расход и температуру охлаждающей воды на входе: накипь в рубашке снижает теплообмен, даже когда расход выглядит нормальным. Если охлаждение в порядке, подводимая энергия может быть слишком высокой для данного материала — снизьте скорость ротора или скорректируйте расход подачи. Для термочувствительных материалов может потребоваться меньшая скорость и больше проходов.

Частые причины: недостаток затворной жидкости или отказ охлаждения уплотнения, износ пар трения, эластомер, несовместимый с растворителем, и работа мельницы всухую. Сначала проверьте затворную и охлаждающую жидкость, затем детали уплотнения. Твёрдые пары трения, например из карбида кремния, устойчивы к износу, а фторкаучук или ПТФЭ подходят для агрессивных сред.

Мелющие шарики обычно занимают 70–85 % эффективного объёма камеры; например, в производственную мельницу на 400 л загружают примерно 1000–1260 кг. Массу можно оценить как эффективный объём × степень заполнения × насыпная плотность шариков. Загружайте через загрузочное отверстие, как указано в руководстве, и по мере износа досыпайте шарики того же типа и размера.

Рост тока обычно означает рост нагрузки: повышенная вязкость или содержание твёрдых веществ, избыток мелющих тел или начинающий забиваться сепаратор — тогда растёт и давление в камере. Падение тока чаще всего связано с износом или потерей шариков, снижением заполнения или более жидкой, чем положено, суспензией. Перед регулировкой сравните ток с давлением, температурой и заполнением, а при резком изменении остановите мельницу.

Забитое сито повышает давление в камере: очистите его и проверьте шарики — чаще всего причина в осколках шариков и агломератах, — а также убедитесь, что вязкость суспензии не выше нормы. Шарики в продукте указывают на износ или повреждение сита или сепаратора либо на осколки, достаточно мелкие, чтобы пройти зазор. Бессеточная центробежная сепарация, применяемая в LPM и мельницах с двойным приводом, исключает забивание сита.

Частые причины: изношенные шарики, слишком крупные для целевого размера или недостаточное заполнение; слишком высокий расход подачи и короткое время пребывания в камере; низкая скорость ротора; плохое предварительное диспергирование, оставляющее агломераты. Сначала проверьте размер шариков и заполнение, затем уменьшите расход или добавьте проходы. Для целей ниже примерно 100 нм могут понадобиться микрошарики 0,05–0,1 мм и бессеточная вертикальная мельница.

Промойте контур средой, совместимой с обоими продуктами (водой для водных систем, растворителем для сольвентных), пока она не станет чистой, и удалите остатки из камеры, входа, выхода и с сита, пока они не засохли. Мельницы со съёмной передней крышкой для доступа к ситу или с автоматически поднимаемым барабаном, как у LPM, позволяют быстрее переходить на другой продукт; при частой смене цвета удобнее всего корзинчатые мельницы.