Hoe verbetert een dubbele planetaire menger het mengen met hoge viscositeit? Een blik op mengprincipes en elementselectie

Op het gebied van het mengen van materialen met hoge viscositeit is dedubbele planeetmengeris een apparaat dat vaak wordt genoemd, maar vaak verkeerd wordt begrepen.

Velen beschouwen het alleen als 'traag', waarbij ze de verfijnde logica achter het bewegingsontwerp over het hoofd zien.

Bij processen met een hoge viscositeit, een hoog gehalte aan vaste stoffen en strenge eisen aan de uniformiteit van het mengen, wordt conventionele mengapparatuur vaak geconfronteerd met een gemeenschappelijke uitdaging: het vermogen om het materiaal te verplaatsen zonder een homogeen mengsel te bereiken.

Het is tegen deze achtergrond dat de dubbele planeetmenger naar voren is gekomen als onmisbare apparatuur voor fijnchemicaliën, geavanceerde materialen en functionele formuleringen.

Wat is een dubbele planetaire menger?

Het fundamentele werkingsprincipe van eenDubbele planetaire mixeris gebaseerd op twee gelijktijdige bewegingen.

De mengschachten bewegen rond het midden van het mengvat met de planeetwieldrager. Tegelijkertijd draaien de afzonderlijke assen rond hun eigen assen.

In een typische configuratie roteren de twee mengelementen in de tegenovergestelde richting van de planetaire beweging.

Hierdoor blijven de mengelementen niet op één vaste plek in het vat staan. Terwijl de planetaire drager beweegt, passeren ze voortdurend verschillende delen van de batch.

Voor materialen met een hoge viscositeit is deze beweging belangrijk omdat het materiaal niet zo gemakkelijk vloeit als water of andere vloeistoffen met een lage viscositeit. In plaats van eenvoudigweg een snelle cirkelvormige stroom te creëren, beweegt, vouwt en herverdeelt de mixer het materiaal herhaaldelijk.

Het praktische doel is eenvoudig:

Houd meer materiaal in beweging in plaats van bepaalde gebieden relatief stil te laten staan.

Hoe werkt de dubbele planetaire mengbeweging?

Het mengeffect komt voornamelijk voort uit de combinatie van planetaire beweging en asrotatie.

1. Planetaire beweging bestrijkt verschillende delen van het schip

Terwijl de planetaire drager rond het vat draait, veranderen de mengelementen voortdurend van positie.

Hierdoor kan de mixer gebieden bereiken die anders verder verwijderd zouden zijn van een conventionele roerder met vaste as.

Voor materialen met een hoge viscositeit is dit vooral handig omdat het materiaal zelf mogelijk niet gemakkelijk circuleert.

2. Individuele asrotatie zorgt voor extra mengactie

Terwijl de assen rond het schip bewegen, roteren ze ook afzonderlijk.

Dit voegt een extra bewegingslaag toe aan het materiaal. In plaats van één eenvoudig stromingspatroon te volgen, wordt het materiaal herhaaldelijk onderworpen aan richtingsveranderingen en lokale mengkrachten.

De combinatie van deze twee bewegingen is een van de belangrijkste redenen waarom een ​​dubbele planeetmenger materialen kan verwerken die moeilijk te verwerken zijn met conventionele roerwerken.

3. Het mengen van elementen helpt het materiaal in het proces te houden

Wanneer de mengelementen dicht bij de vatwand en -bodem werken, kan materiaal dat de neiging heeft om in deze gebieden achter te blijven, terug in het hoofdmengproces worden gebracht.

Dit is vooral handig bij dikke materialen die de neiging hebben aan oppervlakken te blijven plakken of heel langzaam bewegen.

Als het proces ook verwarming of koeling met zich meebrengt, kan het in beweging houden van het materiaal dichtbij de vatwand helpen het contact met het temperatuurgecontroleerde oppervlak te verbeteren.

Waarom gebruikt een dubbele planetaire menger niet eenvoudigweg een zeer hoge snelheid?

Voor materialen met een hoge viscositeit betekent sneller niet automatisch beter.

Een zeer hoge rotatiesnelheid kan de plaatselijke afschuiving vergroten, maar lost niet noodzakelijkerwijs een slechte circulatie door de hele batch op. Afhankelijk van de formulering kan een te hoge snelheid ook ongewenste warmte of lucht introduceren.

Een Dubbele Planeetmenger pakt het anders aan.

In plaats van volledig te vertrouwen op hoge snelheid, gebruikt het de beweging van de mengelementen om herhaaldelijk verschillende porties van de batch naar de mengzone te brengen.

In de praktijk zijn de belangrijke vragen:

• Wordt het materiaal voortdurend herverdeeld?
• Nemen verschillende delen van het vat deel aan het mengproces?
• Wordt het materiaal nabij de vaatwand weer in circulatie gebracht?
• Zorgt het geselecteerde mengelement voor het soort beweging dat de formulering nodig heeft?

Dit is de reden waarom de mengprestaties niet alleen op basis van de rotatiesnelheid mogen worden beoordeeld.

Hoe beïnvloeden verschillende mengelementen het resultaat?

Een van de nuttige aspecten van een dubbele planeetmenger is dat er afhankelijk van het materiaal en proces verschillende mengelementen kunnen worden geselecteerd of gecombineerd.

Er is geen enkel mengelement dat automatisch het beste is voor elke formulering.

De juiste keuze hangt af van de vraag of het proces dit vooral vereistbulkbeweging, axiale circulatie, schrapen van muren of sterkere lokale spreiding.

1. Spiraalvormige mengelementen: sterke materiaalbeweging

Spiraalvormige mengelementen zorgen voor een sterke duwwerking en kunnen helpen materialen met een gemiddelde tot hoge viscositeit door het vat te verplaatsen.

Ze zijn nuttig wanneer het proces een actievere beweging van het bulkmateriaal vereist in plaats van eenvoudigweg een dunne vloeistof te mengen.

Ze kunnen worden overwogen voor materialen zoals harsen, lijmen en pasta-achtige formuleringen waarbij het handhaven van de materiaalcirculatie belangrijk is.

2. Meerlaagse schuine messen: complexere materiaalcirculatie

Meerlaagse schuine bladen maken gebruik van bladen die op verschillende hoogtes en hoeken zijn geplaatst.

In plaats van materiaal in slechts één richting te duwen, kan de opstelling een combinatie van axiale en radiale beweging creëren.

Dit kan handig zijn wanneer verschillende delen van de batch materiaal effectiever moeten uitwisselen.

Voor formuleringen die zowel vloeibare componenten als vaste poeders bevatten, kan dit soort beweging helpen voorkomen dat het mengsel geconcentreerd blijft in afzonderlijke gebieden.

3. Mengelementen met recht frame: nuttig voor systemen met een hoog vaste stofgehalte

Mengelementen met een recht frame benadrukken de bulkbeweging.

Ze kunnen nuttig zijn voor materialen met een hoog vastestofgehalte of zwaar gevulde materialen waarbij het mengsel dik en moeilijk te verplaatsen is.

Bij deze toepassingen is het eenvoudigweg creëren van een sterke lokale beweging niet voldoende. Het mengelement moet helpen een groter deel van de batch te verplaatsen, zodat poeders of vulstoffen niet op bepaalde plaatsen geconcentreerd blijven.

4. Schraperelementen: omgaan met materiaal nabij de vaatwand

Wandopbouw is een praktisch probleem bij het verwerken van kleverige of hoogviskeuze materialen.

Het midden van het vat kan al goed gemengd zijn terwijl er een laag materiaal aan de wand vast blijft zitten.

Schraapelementen werken dicht bij de vatwand en verwijderen dit materiaal continu van het oppervlak en brengen het terug in het mengproces.

Dit kan ook nuttig zijn bij temperatuurgecontroleerde processen. Het verwijderen van materiaal uit de vaatwand en het weer in de circulatie brengen kan stagnerende lagen helpen verminderen en de warmteoverdracht verbeteren.

5. Dispergerende elementen: voor processen die een hogere lokale afschuiving vereisen

Sommige formuleringen hebben meer nodig dan bulkmengen.

Wanneer poeders, pigmenten, vulstoffen of andere deeltjes moeten worden gebroken en gedispergeerd tot een stroperige basis, kan een dispergeerelement worden toegevoegd om een ​​meer geconcentreerde zone met hoge afschuifkrachten te creëren.

In dit type opstelling voeren de verschillende elementen verschillende taken uit:

De planetaire mengelementen verplaatsen het bulkmateriaal, terwijl het dispergeerelement zorgt voor een intensievere lokale afschuiving.

Deze combinatie kan nuttig zijn wanneer zowel algehele menging als deeltjesdispersie belangrijk zijn.

Waarom kan hetzelfde materiaal verschillende mengelementen vereisen?

Het simpelweg identificeren van een materiaal als ‘kleefstof’, ‘afdichtmiddel’ of ‘slurry’ vertelt niet het hele verhaal.

Twee lijmen kunnen zich bijvoorbeeld heel verschillend gedragen tijdens het mengen.

Eén ervan kan een matige viscositeit hebben en hoofdzakelijk een uniforme menging vereisen.

Een andere kan een grote hoeveelheid poedervuller bevatten en veel moeilijker te verplaatsen zijn. In dat geval kan het proces een sterkere bulkcirculatie en een betere dispersie vereisen.

Hetzelfde geldt voor andere formuleringen met een hoge viscositeit.

Voordat u een mengelement selecteert, is het nuttiger om te begrijpen:

• Materiaalviscositeit
• Solide inhoud
• Deeltjeskarakteristieken
• Of agglomeratie een probleem is
• Vereist afschuifniveau
• Opbouw van muren
• Verwarmings- of koelingsvereisten
• Of vacuümontluchting vereist is

Het mengelement moet dan rond deze feitelijke procesomstandigheden worden geselecteerd.

Welke materialen worden gewoonlijk verwerkt in een dubbele planetaire menger?

Dubbele planetaire mengers worden vaak overwogen voor formuleringen met een hoge viscositeit en moeilijk te mengen, waaronder:

• Lijmen met hoge viscositeit
• Afdichtingsmiddelen
• Siliconen verbindingen
• Slurries met een hoog vaste stofgehalte
• Pasta-achtige materialen
• Bepaalde elektronische materialen
• Bepaalde formuleringen van batterijmateriaal
• Materialen op polymeerbasis

Hoewel deze materialen aanzienlijk van elkaar verschillen, delen ze een belangrijk kenmerk:

Ze vloeien en herverdelen niet zo gemakkelijk als vloeistoffen met een lage viscositeit.

Daarom is de beweging die door het mengsysteem wordt gecreëerd zo belangrijk.

Voor processen waarbij tevens vacuümontluchting nodig is, kan de menger gecombineerd worden met een vacuümsysteem. In dergelijke gevallen moeten mengen en ontluchten samen worden beschouwd in plaats van ze als volledig afzonderlijke handelingen te behandelen.

Waarom kan een dubbele planetaire menger goed werken bij relatief lage snelheid?

Een dubbele planetaire menger lijkt misschien langzaam in vergelijking met snelle dispergeermiddelen, maar snelheid alleen bepaalt niet of een stroperig materiaal effectief zal mengen.

Voor dikke formuleringen is de sleutel hoe het materiaal door het vat beweegt.

De planetaire beweging verandert voortdurend de positie van de mengelementen, terwijl hun individuele rotatie voor extra mengwerking zorgt. Verschillende mengelementen kunnen vervolgens worden gebruikt om de bulkbeweging te vergroten, de circulatie te verbeteren, de vaatwand te schrapen of voor een sterkere lokale dispersie te zorgen.

Dus in plaats van alleen maar te vragen:

“Hoe snel draait de mixer?”

Het is vaak nuttiger om te vragen:

“Hoe effectief verplaatst de mixer de hele batch?”

Het kiezen van het juiste mengelement begint bij het materiaal

Bij het selecteren van een dubbele planeetmenger is het verleidelijk om te beginnen met de grootte van de apparatuur of de mengsnelheid.

Een beter uitgangspunt is het materiaal zelf.

Vragen:

• Hoe stroperig is het materiaal?
• Hoeveel vaste stof of vulstof bevat het?
• Heeft het poeder de neiging agglomeraten te vormen?
• Heeft het proces een sterke bulkbeweging of lokale spreiding nodig?
• Vormt zich materiaal op de vaatwand?
• Heeft de batch verwarming, koeling of vacuümontluchting nodig?

Deze antwoorden helpen bepalen welke mengelementen en combinaties zinvol zijn.

De belangrijkste waarde van een Dubbele Planeetmenger is dan ook niet simpelweg dat twee mengassen tegelijkertijd draaien. De waarde ervan ligt in het vermogen om verschillende soorten beweging en mengactie te combineren voor materialen die moeilijk te verwerken zijn met conventionele roerwerken.

A Dubbele planetaire mixeris geen universele oplossing voor elke mengtoepassing, maar de planetaire beweging maakt het bijzonder nuttig voor veel formuleringen met een hoge viscositeit en een hoog vaste stofgehalte.

De planetaire beweging verandert voortdurend de positie van de mengelementen, de rotatie van de as zorgt voor extra mengwerking en verschillende mengelementen beïnvloeden hoe het materiaal wordt verplaatst, gecirculeerd, geschraapt of verspreid.

Er is dus niet één mengelement dat voor elke toepassing het beste is.

De nuttiger vraag is dat niet“Welk mengelement is het beste?”

Het is:

“Welk mengelement kan het moeilijkste deel van mijn eigenlijke mengproces oplossen?”

Dat is het uitgangspunt bij het kiezen van een Dubbele Planeetmenger die bij het materiaal past, in plaats van simpelweg apparatuur te selecteren op basis van snelheid of uiterlijk.