16.4.4. Коллоидные мельницы

Коллоидные мельницы предназначены для получения весьма тонких дисперсий (эмульсий, суспензий) с размерами частиц диспергированной фазы 1-20 мкм.

Особенность коллоидных мельниц – высокая частота вращения ротора (3000-18000 мин^-1). При высоких скоростях диспергируемые вещества, обладающие даже сравнительно малой твёрдостью (абразивностью) и грубодисперсные, вызывают быстрый износ рабочих частей мельницы. Для уменьшения износа их часто изготавливают из твёрдых сплавов, корунда и других износостойких материалов.

Виброкавитационные коллоидные мельницы (рис. 16.1 ж) применяются для диспергирования в водных средах органических пигментов, обладающих очень низкой твёрдостью.

16.4.5. Червячные смесители

В производстве густотёртых красок, шпатлёвок и порошковых красок для диспергирования пигментов в виде вязких паст применяют двухчервячные смесители непрерывного действия. На двухчервячных смесителях типа СН обрабатывают пигментные пасты с вязкостью от 10² и 10⁷ Пас. На этих машинах не рекомендуется диспергировать природные немикронизированные грубодисперсные пигменты и наполнители, а также пигменты, обладающие абразивными свойствами, т.к. они вызывают быстрый износ нарезки червяков и корпуса.

16.4.6. Диспергаторы с высокоскоростными мешалками

К диспергаторам с высокоскоростными мешалками относятся машины с дискозубчатой мешалкой (дисольверы) и мешалкой со щелевыми ротором и статором (диспергаторы «Кейди-милл»). С применением этих диспергаторов получают водоразбавляемые воднодисперсионные краски, для чего тонкодисперсные синтетические пигменты диспергируют в водном низковязком растворе полуфабриката. Эти матовые краски предназначены для строительных целей и к их дисперсности предъявляются пониженные требования.

Особенностью дискозубчатой мешалки (рис. 16.19 а) является высокая степень турбулизации смеси в зоне зубчатого обода и резкое снижение тангенциальных и радиальных скоростей потока на небольшом расстоянии от мешалки, благодаря чему создаются большие напряжения сдвига, способствующие интенсивному перемешиванию и диспергированию. Этим объясняется, почему на небольшом расстоянии от зубьев мешалки (50 мм) передаётся до 75% кинетической энергии. В связи с этим для вовлечения пигмента (обычно подаваемого в центр воронки, образующейся в суспензии, заполняющей смеситель) в сферу работы мешалки и ускорения процесса диспергирования диаметр и высота корпуса аппарата не должны превышать трёх диаметров мешалки. Для протекания процесса диспергирования окружная скорость мешалки должна быть не менее 20 м/с.

Предложена следующая конструкция диспергатора непрерывного действия с дискозубчатой мешалкой (рис. 16.20). Пигменты и раствор полуфабриката поступают в первую секцию (ступень) диспергатора, причём пигменты вводятся в воронку образующуюся у вала мешалки. В этой секции установлены обойные лопасти интенсифицирующие процесс диспергирования. Из первой секции частично диспергированная суспензия поступает во вторую секцию, в которой завершается процесс диспергирования. Диспергатор имеет рубашку для охлаждения и регулирования температуры его содержимого подачей в неё проточной воды.

Рисунок 16.19 – Конструкция дискозубчатой мешалки	Рисунок 16.20 – смеситель двухступенчатый непрерывного действия с дискозубчатой мешалкой: 1 – корпус; 2 – рубашка; 3 – перегородка; 4 – мешалка дискозубчатая; 5 – электродвигатель; 6 – отражательная перегородка.

В диспергаторе «Кейди-милл» периодического действия со щелевым ротором и статором (рис. 16.21) можно получать водоразбавляемые воднодисперсионные краски более дисперсные, чем в машине с дискозубчатой мешалкой. В корпусе 1, снабжённом рубашкой 3, вращается ротор со скоростью 5200 мин^-1, конструкция которого показана на рис. 16.22. Суспензия нагнетаемая в ротор с помощью винтового насоса, входит в узкие щелевые каналы ротора и из них с большой скоростью поступает в щелевые каналы статора. Каналы в статоре имеют сложную форму, вызывающую резкое изменение направления потока при его входе в статор и на выходе из него. Кроме того, вследствие малой ширины щелевых каналов (прорезей) в роторе и статоре, суспензия перемещается в них толчками в моменты их совмещения, что создаёт большую частоту пульсации суспензии в каналах.

Рисунок 16.21 – диспергатор «Кейди-милл»: 1 – корпус; 2 – статор; 3 – рубашка; 4 – нижний винтовой насос; 5 – электродвигатель.	Рисунок 16.22 – Конструкция диспергирующего устройства диспергатора «Кейди-милл»: 1 – верхний винтовой насос; 2 – статор; 3 – ротор; 4 – каналы в статоре; 5 – стойка; 6 – нижний винтовой насос.

Имеются и другие конструкции аппаратов со щелевыми роторами и статорами, на которых достигается высокая частота пульсации при прохождении через них суспензии.