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盘点CHINACOAT热门展品：德国VMA高速分散机：用卓越工艺助力高效分散
在2023CHINACOAT涂料展上，德国VMA-Getzmann的两台杰出高速分散样机：Dispermat CV3-plus和LC-55精彩亮相。同时，伴随着德国VMA-Getzmann技术专家的现场讲解，这两台VMA高速分散机也成为了湛临展位上的热门展品之一。
涂料与油墨印刷行业的您对高速分散设备一定不会陌生。因为在涂料和油墨的制备过程中，需要将各种固体颗粒（如颜料、填料等）均匀分散到液体介质中，以确保最终产品具有所需的性能和质量。
比如在颜料分散中，由于涂料和油墨中的颜料通常以固体颗粒的形式存在，高速分散机能够有效地将这些颜料均匀地分散到液体基质中，确保颜料在涂层或印刷中的均匀分布，以获得所需的色彩和外观效果。又比如在制备涂料和油墨的过程中，固体颗粒往往因为静电力，容易形成絮凝体或沉积。高速分散机通过机械力的作用，有效地防止颗粒的絮凝和沉积，确保产品的稳定性和一致性。
而高速分散机不仅在涂料与油墨印刷行业中得到广泛应用，还在许多其他行业中发挥着重要作用。比如化学行业、汽车行业、制药行业、化妆品制造业、电子材料制造业等等。总体而言，高速分散机在许多行业中都是一项关键技术，通过有效的颗粒分散和混合，确保生产的产品具有一致的质量、性能和外观。
德国VMA-GETZMANN引领着高速分散技术的创新，其DISPERMAT®系列高速分散机在润湿、机械尺寸减小和产品稳定等方面展现出卓越性能。今天，湛临仪器就带您深入了解DISPERMAT®系列的高速分散机。我们将为您深入介绍高速分散的过程、甜甜圈效应、分散效果以及工作方法，同时探讨如何将实验室结果扩大到生产规模，帮助您更好地了解和应用这台涂料展的大热优势展品。
分散过程
分散过程是一系列关键步骤，包括润湿、机械尺寸减小和产品稳定。在高速分散的主要应用中，将极细的固体颗粒巧妙地植入流体中，从而形成胶体悬浮液。胶体悬浮液具有细碎小颗粒在受到重力作用时不沉降的特性。在这个复杂的分散过程中，涉及以下几个关键步骤：
· 润湿阶段：液体中流体成分与固体颗粒表面发生相互作用，确保充分润湿。
· 机械分解：通过相关颗粒的机械分解，原有的颗粒逐渐减小，形成更微小的颗粒，包括附聚物和聚集体。
· 稳定阶段：分散过程中形成的较小颗粒获得稳定性，有效地防止重新缔合，避免产生絮凝。
这些步骤中，液体中的固体颗粒与流体成分之间的特殊相互作用起着决定性的作用，直接影响它们的润湿性和抗絮凝性。这种高效的分散过程为制备胶体悬浮液提供了关键基础。
颜料模型符合 DIN 53206
甜甜圈效应
一切都取决于甜甜圈效应！
当高速分散机的分散容器尺寸、分散盘直径、圆周线速度、分散盘的位置以及流变研磨料的特性完美匹配时，DISPERMAT®能够实现最佳的分散效果。在将颜料和填料添加到树脂溶液后，通过增加轴的速度，待分散液体进入了层流滚动流动模式，直到容器壁上看不到任何残留物。
在正确的速度下，轴周围开始形成通道，部分分散盘变得可见。此时，研磨料形成了甜甜圈状的流动模式。甜甜圈状的流动模式是一个信号，表明最大机械功率可能被传递到液体中，同时液体正在被高速分散，使得所有的附聚物最终都会到达分散盘。
甜甜圈效应的产生源于液体从分散盘的尖端向外加速。当它撞击容器壁时，液体流被分成两部分。向下流动的液体沿着分散容器的底部返回到分散盘的中间，并上升再次撞击分散盘。
向上流动的第二部分具有相同的圆形路径，该路径受到重力和液体的流变特性的限制。甜甜圈效应的流动模式很大程度上受液体中颜料和填料含量的影响。
当固体含量不够高时，粘度往往会太低，导致分散过程中的飞溅和气泡生成。此外，机械功率输入受到限制，影响了分散盘的解聚能力。相反，如果固体含量太高，粘度将过大，无法形成环形流动模式。研磨料的流动也可能受到粘度屈服值的阻碍，导致分散盘的撕裂作用，有时甚至可能在不与液体接触的情况下转动。
分散效果
分散效果主要体现在分散盘对附聚物的作用上。当分散盘的齿高速穿过研磨料时，产生在其前后的区域中较高和较低压力。这些区域中的交变应力作用于团聚体，有利于它们的分散。同时，还需考虑到叶片边缘和表面在撞击较大团聚体时的粉碎冲击力。然而，整个分散过程中相当大一部分的分散功发生在分散盘的表面。由于刀片的快速运动，这些表面形成了剪切梯度，是分散的关键。
具体来说，作用在盘下表面和容器底部之间的剪切应力在很大程度上取决于两者之间的距离。通过减小这种分离，可以增强剪切梯度的效率，因为间隙内的剪切速率增加，并且可以选择更高的旋转速度，因为从层流到湍流的转变发生在更高的旋转速度下。
随着速度的增加，更多的机械动力被引入研磨料中。只要能够保持环形流动模式（层流），就可以通过尽可能高的机械功率输入实现最佳的分散效果。机械功率可以通过以下公式计算，其中n是轴的转速，M是动量（扭矩）的乘积（π = 3.141…）。
P=2πnM
工作方法
要充分发挥 DISPERMAT®系列高速分散机的分散性能并获得优化的研磨料配方，以下是一种简单而有效的实践程序，能够产生令人满意的结果：
· 预处理阶段： 首先，将液体组分置于分散容器中。在适度的分散盘搅拌下，缓慢添加颜料和填料，确保均匀混合。
· 甜甜圈效应检测： 随后，逐渐增加分散盘的速度，直至在更高的转速（圆周线速度约为 18 – 25 m/s）下观察到甜甜圈效应。这个阶段是为了确认已经达到了适当的环形效应。
· 预混合后的清洁： 在甜甜圈效应检测后，及时清洁分散容器壁和轴，以去除可能附着的研磨料，为后续的高速分散做好准备。
· 高速分散：接下来，以高圆周线速度进行分散，确保环形效应的持续形成。在这个阶段，充分利用 DISPERMAT®将高机械功率传递到研磨料中，不要害怕使用高转速。例如，当分散量很小，分散容器很小时，可能会使用直径较小的分散盘，例如 25 mm ，DISPERMAT®必须以 15,000 rpm 的转速运行，以达到 20 m/s 的圆周线速度。
对于不同的分散盘的直径，圆周线速度与旋转轴速度的函数关系：
彩色区域表示圆周线速度的最佳范围为 18 – 25 m/s
· 达到最终分散结果：通常在 15 至 30 分钟后，可以达到最终的分散结果。过长时间高速分散并不太可能改善结果，因为样品分析表明在此时已经没有进一步的解聚。
· 进一步优化：对于要求较高或较为困难的产品，可以考虑使用 DISPERMAT®系列研磨机，进一步减小颗粒大小，以满足更高的精度和性能需求。
放大
放大实验室结果至生产规模是一个关键的过程，而使用 DISPERMAT ® 获得的分散结果可以成功地进行扩大。关键参数包括附聚物输送速率至剪切区域以及机械功率的传递至研磨料中。
通过使用DISPERMAT®获得的实验室结果可以轻松放大到生产规模。关键在于线速度的控制，以确保在生产规模中实现与实验室相似的分散效果。实验室分散盘通常比生产规模的机器更快，因为附聚物到达圆盘所需的距离更短。
总体而言， DISPERMAT®系列高速分散机通过其先进的技术和独特的甜甜圈效应，为颗粒分散过程提供了高效、可控的解决方案。通过合理的工作方法和放大实验室结果，用户可以在生产中取得卓越的分散效果。
德国VMA：用卓越工艺助力高效分散
考虑到复杂的分散工艺和高效的分散需求时，德国VMA的DISPERMAT®高速分散机系列无疑成为涂料、油墨印刷、化学工业等等行业的首选之一。通过独特的润湿性、抗絮凝性和甜甜圈效应，德国VMA的高速分散机在生产过程中展现出卓越的性能和可靠性。其创新的工作方法和实验室结果到生产规模的扩大，帮助用户能够更加灵活地应对不同材料和产品的分散挑战。
无论是追求最佳分散效果还是提高生产效率，DISPERMAT®系列分散机为用户提供了全面的解决方案。通过高速、精确和可控的工作方式，它确保了颜料、填料等成分的均匀分散，为最终产品的稳定性和性能提供了坚实的基础。
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