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Bei der Verarbeitung mittel- bis hochviskoser Materialien kann es sein, dass ein herkömmlicher Einwellenmischer nicht für eine ausreichende Materialzirkulation oder -verteilung sorgt. Mit zunehmender Viskosität wird das Material weniger mobil, wodurch es für die gesamte Charge schwieriger wird, sich durch die Mischzone zu bewegen. Gleichzeitig erfordern Pulver oder Zusatzstoffe möglicherweise eine stärkere Scherung zur Dispersion, während sich Material in der Nähe der Tankwand langsamer bewegen kann und an der Oberfläche haften bleibt.
Ein chemischer Dreiwellenmischer erfüllt diese unterschiedlichen Prozessanforderungen, indem er unabhängig angetriebene Mischmechanismen in einem Behälter kombiniert. Anstatt sich für die Ausführung aller Aufgaben auf ein Rührwerk zu verlassen, kann die Maschine einen Hochgeschwindigkeitsdispergierer zum Dispergieren, ein Spiral- oder Ankerrührwerk für die Schüttgutzirkulation und ein Ankerblatt mit Wandabstreifer für kontinuierlichen Wandkontakt verwenden. Diese Konfiguration macht Dreiwellenmischer besonders nützlich für chemische Formulierungen, bei denen Viskosität, Dispersion, Wärmeübertragung und Materialgleichmäßigkeit gemeinsam gesteuert werden müssen.
Das Grundprinzip besteht darin, drei unabhängig voneinander angetriebene Rührwerke mit unterschiedlichen mechanischen Funktionen zu verwenden. Jede Welle kann entsprechend der Rezeptur und dem Produktionsprozess konfiguriert werden, anstatt dass eine Klinge alle Mischvorgänge übernehmen muss.
Ein Hochgeschwindigkeitsdispergierer erzeugt stärkere lokale Scherkräfte und Turbulenzen um die Dispergierscheibe herum. Es ist nützlich, wenn Pigmente, Füllstoffe oder andere feste Komponenten in eine flüssige oder viskose Phase eingearbeitet werden müssen. Bei Druckfarben beispielsweise kann der Dispergierer die Pigmentbenetzung und -dispergierung unterstützen, nachdem die Feststoffe in die Formulierung gelangt sind.
Eine spiralförmige Klinge hat eine andere Rolle. Anstatt sich in erster Linie auf örtlich begrenzte hohe Scherkräfte zu konzentrieren, trägt es dazu bei, viskoses Material durch den Behälter zu bewegen und unterstützt die Gesamtmischung. Dies ist wichtig, wenn die Formulierung einen schlechten natürlichen Fluss aufweist und das Material um den Behälter herum in die Hauptmischzone gebracht werden muss.
Eine Ankerklinge mit Wandschaber arbeitet bei geringerer Mischintensität und behält dabei engen Kontakt zur Tankwand. Der Schaber hilft dabei, Material von der Wand zu entfernen und es der Massemischung wieder zuzuführen. Dies kann auch den Kontakt zwischen dem Produkt und einer ummantelten Tankoberfläche verbessern, wenn Erhitzen oder Kühlen Teil des Prozesses ist.
Die drei Wellen werden unabhängig voneinander angetrieben, sodass die Betriebsbedingungen eines Rührwerks nicht mit denen der anderen identisch sein müssen. Eine Formulierung erfordert möglicherweise in einer Phase eine stärkere Dispersion und in einer anderen Phase eine stärkere Massenzirkulation oder ein stärkeres Abstreifen der Wand. Unabhängige Antriebe bieten die Flexibilität, diese Funktionen separat anzupassen.
Dies ist einer der Hauptgründe dafür, dass ein Dreiwellenmischer für schwierige, viskose Formulierungen besser geeignet sein kann als ein einfaches System mit einem Rührwerk.
Die Antwort hängt von der Viskosität des Materials, dem Dispersionsbedarf, den Fließeigenschaften und der Temperaturempfindlichkeit ab. Dreiwellenmischer sind besonders für Formulierungen relevant, bei denen das Mischen allein nicht ausreicht.
Bei der Herstellung von Druckfarben können Pigmente, Bindemittel, Lösungsmittel und Additive eingesetzt werden, die sowohl eingearbeitet als auch dispergiert werden müssen. Ein Hochgeschwindigkeitsdispergator kann die für die Pigmentdispergierung erforderliche lokale Scherung bereitstellen, während ein Spiral- oder Ankerrührer die viskosere Formulierung in Zirkulation hält.
Für diese Anwendungen kann eine Anordnung aus Hochgeschwindigkeits-Dispergierer, Spiralklinge und Ankerschaber separate Mechanismen für die Dispergierung, Massenbewegung und Wandabstreifung bereitstellen.
Dichtstoffe und Klebstoffe lassen sich mit zunehmender Viskosität oft nur schwer bewegen. Ein herkömmlicher Hochgeschwindigkeitsrührer kann zwar eine starke Mischzone erzeugen, aber nicht die gesamte Charge effektiv bewegen.
Ein Spiral- oder Ankerrührer kann die Schüttgutzirkulation unterstützen, während der Hochgeschwindigkeitsdispergierer Komponenten anspricht, die eine stärkere Scherung erfordern. Der Wandschaber trägt dazu bei, die Menge an Material zu reduzieren, das an der Gefäßwand verbleibt.
Für Formulierungen, die eine stärkere lokale Scherung erfordern, kann eine Konfiguration in Betracht gezogen werden, die einen Hochgeschwindigkeitsdispergierer + Rotor/Stator + Ankerschaber kombiniert. Der Rotor/Stator stellt einen weiteren Mechanismus für die intensive Verarbeitung dar, während der Anker und der Schaber weiterhin für die Bewegung des Schüttguts und den Wandkontakt verantwortlich sind.
Bei Schmelzklebstoffen kommt noch ein weiterer Aspekt hinzu: die Temperatur. Das Material muss häufig in einem geeigneten Verarbeitungszustand bleiben, um einen verarbeitbaren Fluss aufrechtzuerhalten.
Ein ummantelter Dreiwellenmischer kann eine kontrollierte Oberfläche zum Heizen oder Kühlen bieten. Der Ankerschaber hilft dabei, den Kontakt zwischen dem Material und der Tankwand aufrechtzuerhalten, während die anderen Rührwerke ihre jeweiligen Mischfunktionen erfüllen.
Das tatsächliche Manteldesign und die Betriebsbedingungen sollten anhand der Rezeptur und der thermischen Anforderungen ermittelt werden und nicht nur anhand der Mischergröße ausgewählt werden.
Magnetische Medienschlämme erfordern möglicherweise eine sorgfältige Dispersion fester Partikel in einem viskosen Trägersystem. Hier kommt der Auswahl der Dispergierausrüstung eine besondere Bedeutung zu.
Ein Hochgeschwindigkeitsdispergator kann für die erforderliche lokale Scherung sorgen, während der Anker- oder Wendelrührer die gesamte Chargenzirkulation unterstützt. Wenn die Formulierung eine intensivere Homogenisierung erfordert, kann eine Konfiguration aus Hochgeschwindigkeitsdispergierer, Rotor/Stator und Ankerschaber eine geeignetere Verarbeitungsanordnung sein.
Körper- und Mundpflegeformulierungen können ein deutlich anderes rheologisches Verhalten als herkömmliche Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität aufweisen. Cremes, Lotionen und Zahnpasta erfordern eine kontrollierte Massenbewegung, Einarbeitung der Inhaltsstoffe und je nach Formulierung eine Homogenisierung.
Die geeignete Konfiguration hängt davon ab, ob die Hauptherausforderung das Massenmischen, das Dispergieren oder eine intensivere Homogenisierung ist. Aus diesem Grund sollte ein Dreiwellenmischer entsprechend der Rezeptur ausgewählt und nicht einfach als Allzweckmischer eingestuft werden.
Der entscheidende Vorteil besteht darin, nicht nur drei Wellen zu haben. Dabei handelt es sich um die Möglichkeit, unterschiedlichen Rührwerken unterschiedliche mechanische Funktionen zuzuweisen.
Für eine hochviskose Formulierung kann der Prozess gleichzeitig Folgendes erfordern:
Hochgeschwindigkeitsdispergierung für Pulver, Pigmente oder Additive
Massenzirkulation, um das viskose Material durch den Behälter zu bewegen
Wandabstreifen, um zu verhindern, dass Material auf der Tankoberfläche zurückbleibt
Homogenisierung, bei der ein intensiverer Mischmechanismus erforderlich ist
Temperaturregelung, wenn das Material während der Verarbeitung erhitzt oder gekühlt werden muss
Der Versuch, alle diese Aufgaben mit einem Rührwerk zu erledigen, kann zu Kompromissen führen. Ein Dreiwellensystem trennt die Funktionen und ermöglicht es dem Verfahrenstechniker, die Ausrüstung entsprechend der tatsächlichen Rezeptur zu konfigurieren.
Die Steuerung von Antrieben mit variabler Frequenz (VFD) unterstützt diesen Ansatz zusätzlich. Anstatt die Mischgeschwindigkeit als feste Maschinenspezifikation zu betrachten, kann der Bediener die Wellengeschwindigkeit entsprechend der Verarbeitungsstufe und der erforderlichen Mischwirkung anpassen.
Daher kann ein Hochgeschwindigkeitsdispergierer für eine Dispergierstufe verwendet werden, während der Anker- oder Spiralrührer die Massenbewegung aufrechterhält. Der genaue Arbeitsablauf hängt von der Rezeptur und Prozessgestaltung ab.
Für industrielle Käufer sollte der Hersteller anhand seiner technischen Leistungsfähigkeit beurteilt werden und nicht nur anhand des Gerätepreises.
Prüfen Sie zunächst, ob der Hersteller die Rührwerkskonfiguration passend zum Material gestalten kann. Ein Lieferant sollte in der Lage sein, zu besprechen, warum eine Formulierung einen Hochgeschwindigkeitsdispergierer, eine Spiralklinge, einen Ankerschaber, einen Rotor/Stator oder eine Kombination dieser Mechanismen benötigt.
Zweitens bestätigen Sie die Verfügbarkeit von drei unabhängig angetriebenen Rührwerken. Eine unabhängige Antriebssteuerung ist wichtig, da die erforderliche Scherung und Zirkulation nicht unbedingt während des gesamten Prozesses gleich sind.
Drittens besprechen Sie die Materialviskosität, die Chargengröße, die Scheranforderungen und die Temperaturkontrolle, bevor Sie die Ausrüstung auswählen. Ein seriöser Hersteller sollte diese Faktoren nutzen, um den Tank, die Rührwerke und die Antriebsanordnung zu bestimmen, anstatt einfach ein Standardmodell zu empfehlen.
Gleiches gilt für den Vakuum- und Schutzgasbetrieb. Vakuum kann erforderlich sein, wenn der Prozess eine kontrollierte Entlüftung erfordert, während Schutz durch Inertgas relevant sein kann, wenn die Formulierung oder der Prozess eine kontrollierte Atmosphäre erfordert. Daher müssen das Dichtungssystem und die Behälterkonstruktion zusammen mit den vorgesehenen Betriebsbedingungen berücksichtigt werden.
Das benetzte Material ist ein weiterer wichtiger Auswahlfaktor. Für chemische Geräte können sowohl Edelstahl SUS304 als auch 316L verwendet werden, die geeignete Wahl hängt jedoch von der chemischen Kompatibilität der Formulierung, den Prozessbedingungen und den Reinigungsanforderungen ab.
Der Hersteller sollte die tatsächlichen Kontaktmaterialien und die chemische Umgebung bewerten, anstatt Edelstahl nur aufgrund des Preises auszuwählen.
RUMI Technology ist ein professioneller Anbieter, der sich auf chemische Ausrüstung und Lösungen konzentriert und globale Kunden mit Produkten, Qualitätskontrolle und technischem Service bedient, die auf eine langfristige industrielle Zusammenarbeit ausgelegt sind.
Seit der Einführung seines ersten selbst entwickelten hochpräzisen Dosiersystems und seiner hocheffizienten Mischausrüstung im Jahr 2018 hat RUMI Technology seine Position als Dienstleister für Feinchemieausrüstung ausgebaut. Der Schwerpunkt seiner Entwicklung lag auf den Misch- und Dosieranforderungen für Farben, Tinten, Harze, neue Materialien, neue Energie und Verbundwerkstoffe.
Für Dreiwellenmischanwendungen ist dieser prozessorientierte Ansatz wichtig, da die richtige Gerätekonfiguration von der Beziehung zwischen Materialverhalten und Produktionsanforderungen abhängt. RUMI kann je nach beabsichtigtem Prozess verschiedene Kombinationen aus Hochgeschwindigkeitsdispergierern, Spiralmessern, Ankermessern mit Abstreifern und Rotor-/Statorsystemen konfigurieren.
Die Ausrüstung kann je nach Anwendungsanforderungen auch mit unabhängig angetriebenen Rührwerken, VFD-Geschwindigkeitsregelung, Mantelheizung oder -kühlung, Vakuum- oder Inertgasbetrieb und Kontaktmaterialien aus SUS304 oder 316L konfiguriert werden.
RUMI hat ein Qualitätssicherungssystem eingerichtet, das 72-Stunden-Werkstests und eine 24-Stunden-Kundendienstreaktion umfasst, und das Unternehmen verfügt über ISO9001- und CE-Zertifizierungen.
Für Käufer, die Hersteller von chemischen Dreiwellenmischern bewerten, lautet die wichtige Frage daher nicht einfach: „Wie viel kostet der Mischer?“ Eine nützlichere Frage ist, ob der Hersteller Materialviskosität, Dispersionsanforderungen, Scheranforderungen, Temperaturkontrolle, Atmosphärenanforderungen und Materialkompatibilität in eine praktikable Gerätekonfiguration umsetzen kann.
Ein gut konzipierter Dreiwellenmischer ist letztlich eine Prozesslösung. Sein Wert ergibt sich aus der Koordinierung der Klingenkombination, der unabhängigen Antriebe, der Scherung, des Wandabstreifens, der Geschwindigkeitsregelung, der Heizung oder Kühlung, des Vakuum- oder Inertgasschutzes und der Materialkompatibilität rund um die herzustellende Formulierung.
Das macht die Technologie für die Herstellung von Chemikalien, Tinten, Klebstoffen, Dichtungsmitteln, Magnetschlämmen und Körperpflegeprodukten relevant – und unterscheidet einen echten Maschinenbauhersteller von einem Lieferanten, der nur ein Standardmischgefäß anbietet.
