3.2.2 Горизонтальные бисерные мельницы

Рабочая система горизонтальной бисерной мельницы состоит из герметичной цилиндрической камеры, заполненной измельчающими рабочими телами, приводимыми в движение при помощи дисков или пальцев, расположенных на вращающемся в оси камеры валу (Рис. 8). Рабочие тела – бисер из стекла, керамики, окиси циркония или титана различного диаметра.

Рис. 8 Рабочая камера горизонтальной бисерной мельницы

1 – пигментная паста и мелющие тела; 2 – охлаждение; 3 – водяной замок охлаждения; 4 – ротор с дисками; 5 – щелевой сепаратор

Пигментная суспензия, содержащая агломераты, проходит через рабочую камеру мельницы, при этом предварительно смоченные жидкой фазой агломераты продавливаются между бисером и подвергаются измельчению. Измельченный продукт выходит из камеры через сепарирующую систему (разделительное устройство щелевого, реже – сетчатого, типа), где бисер отделяется от пигментной пасты (Рис. 9).

В отличие от диссольвера, в бисерной мельнице измельчение происходит по всему объему рабочей камеры. Зоны возникновения деструктивных срезывающих напряжений образуются между перемещающимися рабочими телами. Из-за этого величины плотности диссипации энергии значительно выше, нежели в диссольвере и достигают нескольких сотен, а иногда и нескольких тысяч Вт/кг.

Горизонтальные бисерные мельницы целесообразно применять в стационарных технологических схемах для непрерывного диспергирования паст низкой и средней вязкости одного пигмента или для периодического диспергирования по дежной технологии различных пигментов общей цветовой группы, например, сине-зеленых, красно-коричневых и т.д. Частые переходы с цвета на цвет нежелательны, т.к. сопряжены с длительным простоем оборудования и большим расходом растворителя на замывку.

3.2.3 Бисерные мельницы циклического принципа действия

Отдельно стоит упомянуть бисерные мельницы циклического принципа действия. Эти мельницы используются там, где требуется многократное прохождение больших объемов пигментной пасты через рабочую камеру бисерной мельницы, т.е. они предназначены для работы в циркуляционном режиме. В мельницах этого типа используется, как правило, циркониевый бисер малого диаметра (0,8 ÷ 1,2 мм). Использование мельчайших мелющих тел позволяет повысить частоту контактов частиц пигмента с бисером и, соответственно, мощность размола при малом расходе энергии. Применение стеклянного бисера в циклических мельницах неоправданно ввиду резкого падения производительности диспергирующего оборудования и очень быстрого износа бисера.

Независимо от конструктивных особенностей бисерных мельниц циклического типа, их целесообразно применять в технологических схемах, закрепленных за многотоннажными, как правило, базовыми однопигментными пастами или за пастами грунтовок низкой и средней вязкости (Рис. 10 г).

3.2.4 Бисерные мельницы с зазором и циркулирующим бисером

В последние годы, наряду с бисерными мельницами горизонтального типа, лакокрасочная промышленность начала активно использовать и бисерные мельницы с зазором и циркулирующим бисером, называемые также конусными бисерными мельницами.

В отличие от горизонтальной бисерной мельницы, рабочая камера конусного диспергатора сравнительно невелика. Она состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора, имеющего вид усеченного конуса – отсюда и название мельницы. В узком зазоре между статором и ротором находится измельчаемый продукт и мелющие тела. В качестве мелющих тел используется только циркониевый бисер диаметром 0,8 – 1,2 мм. Этот узкий зазор между статором и ротором, собственно, и есть рабочий объем камеры. Применение стеклянного бисера в мельницах этого типа нецелесообразно, т.к. генерируемые сдвиговые усилия приводят к очень быстрому его разрушению.

Измельчение пигментных частиц происходит за счет мощных сдвиговых усилий, образующихся в узком пространстве рабочей камеры при вращении ротора. Во избежание перегрева пигментной пасты мельница снабжена системой охлаждения. Для разделения продукта и мелющих тел она оснащена статическим щелевым сепаратором. 

Преимущества конусных бисерных мельниц:

- быстрота и легкость замывки рабочей камеры малым количеством растворителя и перехода с цвета на цвет;

- возможность дезагрегации трудно диспергируемых пигментов, как правило, органических;

- получение пигментных паст с узким распределением частиц по размеру.

Основная область применения бисерных мельниц с зазором и циркулирующим бисером – диспергирование вязких пигментных паст конвейерных и авторемонтных ЛКМ. Особенно эффективны эти бисерные мельницы при дезагрегации трудно диспергируемых цветных органических пигментов, таких как синквазия, иргазин, хостаперм и др.