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混合膨胀材料

在相对较低的速度下运行的重型,高扭矩双行星式混合机是加工剪切增稠产品的理想选择。

图1.具有螺旋高粘度(HV)叶片的双行星混合器,其设计的材料重量高达600万厘泊(美国专利号6,652,137)。所有图片均由Charles Ross&儿子公司
图1.具有螺旋高粘度(HV)叶片的双行星混合器,设计用于高达600万厘泊的物料(美国专利号6,652,137)。 所有图片均由Charles Ross&Son Company提供

膨胀或剪切增稠材料是随着剪切速率增加而表观粘度增加的混合物。 这些材料通常由分散在液体中的高浓度固体(聚合物,金属或氧化物)组成,这些材料在低剪切条件下的行为像流体,但是一旦施加更大的应力,它们就会转变为更像固体的行为。 在某一点上,当剪切力(将颗粒推到一起的那些)的大小大于排斥颗粒间的作用力时,分子将从分层结构转变为无序结构,从而导致粘度增加。 通常,此过程是可逆的–当应力消除时,粘度降低,材料又像流体一样运转。

施加在膨胀材料上的剪切力越大,遇到的阻力就越大。 当承受特别高的压力或冲击时,高度膨胀的材料会很快变得非常坚硬。 正是这种特性使混合膨胀剂配方成为一个独特的挑战。

膨胀材料的行星解决方案

了解膨胀现象,可以推断出,用于加工此类材料的合适混合机必须具有较低的速度和较低的剪切力。 然而,混合器的速度不能太慢,否则它将不能完全和彻底地分散固体组分。 有效混合需要一定程度的剪切力。 因此,搅拌机还必须具有足够的扭矩以适应不可避免的剪切增稠作用。

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图2. 200加仑双行星混合器

从简单的螺旋桨和桨叶叶片到更复杂的反向旋转搅拌器,各种混合器配置均可实现低剪切搅拌。 但是,这些设备面临一个共同的局限性:粘度。 尤其是当起始液体已经具有相当大的粘度时,具有固定旋转轴的搅拌器可能对固体分散无效。 随着更多固体的加入和浓度的增加,膨胀行为将开始,使搅拌器更难以产生足够的流量。

合理的解决方案是利用不考虑产品流量而在批料中移动的搅拌器。 这是双行星混合器(DPM)的长处。 当两个相同的叶片在共同的轴上旋转时,它通过在各自的轴上旋转两个相同的叶片来移动物料。 叶片沿着混合容器的外围连续前进,从壁上去除物料并将其输送到内部。 DPM为高粘度面团状物料提供捏合混合作用,从而提高了固体分散度; 它可对低粘度浆料和稀浆进行温和的搅拌。 在混合膨胀剂产品时,由于混合器速度和任何给定时间的固体负载,分批过程可能会在这两种流变状态之间摇摆。

低速但功能强大

双行星混合机是一种坚固的机器,能够处理高达600万厘泊的厚,粘性和高填充物料。 它还可以混合固体,例如致密的金属粉末或药物颗粒。 强大的变速驱动器和重型结构使这种类型的搅拌机能够在整个速度范围内提供高扭矩。

行星叶片赋予的较低速度但彻底的折叠作用是处理膨胀材料的理想选择。 DPM可以轻松地将大量固体掺入粘性液体载体中,即使在出现扩散效应后仍可以继续分散过程。在36转中,叶片穿过容器内的每个点,与整个批次物理接触。 DPM还可以实现更无缝的向上扩展转换,从实验室大小到最小半品脱容量,再到高达1,000加仑的完整产品型号,均可提供各种尺寸。

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Christine Banaszek是查尔斯·罗斯父子公司( Charles Ross&Son Company )的销售经理,该公司是特种混合和混合设备的制造商。 作为纽约Hauppauge公司总部的一名应用工程师,她曾在Ross测试与开发中心工作,并发表了许多有关混合和混合技术,应用程序和最佳实践的文章和白皮书。 她拥有化学工程学位。

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