Norbert Kern，Bühler

　　在涂料生產(chǎn)中，濕磨法是珠磨機(jī)中關(guān)鍵的一步。對(duì)影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率的因素進(jìn)行了討論。結(jié)果表明，通過調(diào)整研磨珠尺寸、密度和質(zhì)量，可顯著改進(jìn)研磨質(zhì)量。

　　近年來，對(duì)油墨和涂料的質(zhì)量要求顯著提高。油墨顏色必須非常生動(dòng)，涂料使用壽命要求更長。但迫于壓力，制造商必須削減成本，通常是由價(jià)格決定原材料采購。同時(shí)，在使用改性配方和一些低端原材料時(shí)，也要保證最佳質(zhì)量。

　　一個(gè)關(guān)鍵因素在于對(duì)珠磨機(jī)分散工藝的全面理解：只有通過產(chǎn)品性能、磨珠和研磨工藝之間的最優(yōu)相互作用，才能實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)果。

　　若研磨珠的尺寸、密度和質(zhì)量與分散工藝和加工工藝協(xié)調(diào)得當(dāng)，則可提高工藝效率和懸浮液的質(zhì)量。通常采用珠磨機(jī)對(duì)油墨或涂料進(jìn)行分散。這些系統(tǒng)都有一個(gè)轉(zhuǎn)子，使得大量小型磨珠進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而提供有效研磨。由于磨珠之間的物理摩擦恒定不變，彩色顏料的顆粒團(tuán)聚體基本會(huì)被分解;主要的微粒會(huì)被潤濕，然后均勻地分布在液體載體中。

　　顏色性能與分散體之間的關(guān)系

　　對(duì)于油墨廠商來說，分散體的顏色性能至關(guān)重要。色強(qiáng)度、光澤和透明度很大程度上取決于濕磨工藝，并與粒徑分布直接相關(guān)。顏料磨得越細(xì)，其總表面積越大。這反過來提高了色強(qiáng)度。細(xì)磨的副作用就是，確定的色強(qiáng)度所需的顏料較少，這就提高了利潤率。為獲得更高的光澤，懸浮液的粒徑分布需要相對(duì)較窄一些。

　　粒徑不能相差太大。粒徑太大或可能發(fā)生再凝結(jié)的太顆粒物，會(huì)對(duì)光澤造成負(fù)面影響，從而影響流動(dòng)性。

　　最后，第三種顏色性能——透明度，也取決于粒徑。例如，木材保護(hù)面漆中的氧化鋅，必須經(jīng)過細(xì)磨，允許可見光通過，而紫外線則被吸收。

　　在珠磨機(jī)中，通過壓力、沖擊和剪切力的有效結(jié)合，對(duì)顆粒團(tuán)進(jìn)行研磨。生產(chǎn)油墨和涂料是一種典型的分散工藝，這也就是剪切力重要作用的原因。

　　團(tuán)聚體受到移動(dòng)液體影響后，可輕易被分解。剪切力是由磨珠之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及磨珠間形成的膜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。為達(dá)到較大的剪切力，必須使磨珠進(jìn)行集中運(yùn)動(dòng)。該工藝的效率很大程度上取決于珠磨機(jī)的類型。

　　全容量珠磨機(jī)需要大量磨珠

　　在所謂的全容量珠磨機(jī)中(圖1)，旋轉(zhuǎn)和靜態(tài)部分之間的間距相對(duì)較大。因此攪拌器在磨珠中只能引起少量的運(yùn)動(dòng)，被激活的可能性也是有限的。

　　但是，如果系統(tǒng)采用較細(xì)磨珠運(yùn)行的話，直徑為0.5～2 mm 左右，仍可實(shí)現(xiàn)相對(duì)較快的速度。為了確保機(jī)械摩擦的次數(shù)與較小磨珠系統(tǒng)相似，涂料制造商還可改變產(chǎn)品黏度，例如，通過增加顏料的比例，從20%增加到25%。

　　或者，可通過改變磨珠的密度來影響機(jī)械摩擦的沖擊力。可使用大量不同密度、不同材料的磨珠。例如，硅酸鹽磨珠，每公升重4.1 kg;氧化鈷密度范圍居中，6 kg/L，鋼磨珠，7.5 kg/L，位于高端。根據(jù)黏度不同，可使用其他材料。對(duì)于黏性懸浮液來說，由于其質(zhì)量較大，建議采用較重的磨珠，這是由于每個(gè)磨珠可向產(chǎn)品釋放和轉(zhuǎn)移更多的能量。

　　不同珠磨機(jī)中的較小磨珠提高效率

　　相比之下，當(dāng)油墨制造商采用稱為環(huán)縫珠磨機(jī)運(yùn)作時(shí)，情況各不相同。在此加工區(qū)被布置為針腳對(duì)針腳的幾何結(jié)構(gòu)。這就使得磨珠可以充分激活起來，并且產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，能產(chǎn)生有效研磨。

　　相對(duì)全容量珠磨機(jī)來說，這里使用的是較小的磨珠。這些較小的磨珠具有多方面的優(yōu)勢(shì)。加工區(qū)放的磨珠越多，所有磨珠的總體表面積就越大，就越有可能與顆粒團(tuán)聚體接觸。這就是在環(huán)狀間隙珠磨機(jī)里，機(jī)械摩擦的沖擊次數(shù)較多的原因。

　　機(jī)械摩擦的沖擊力次數(shù)越高，意味著團(tuán)聚體能夠更快地被分解。此外，為達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度，磨珠無需太多加速度。這就減少了能量耗損。生產(chǎn)一噸懸浮液，所需功率可減少30%。

　　另一個(gè)好處是，使用相同的能量可以使得生產(chǎn)率提高：同樣的時(shí)間可多生產(chǎn)懸浮液多達(dá)50%。但是，較小的磨珠也會(huì)帶來另一個(gè)挑戰(zhàn)：其必須通過離心系統(tǒng)再次分離。這意味著磨珠不能太輕，否則，會(huì)卡在篩子中。

　　為何磨珠的質(zhì)量是重要因素

　　提供有各種尺寸的磨珠以適配不同的珠磨機(jī)以及不同的研磨任務(wù)(見圖3)。除磨珠的尺寸和密度之外，還應(yīng)考慮其質(zhì)量。濕磨法是一項(xiàng)能源密集型工藝。在攪拌的珠磨機(jī)里，磨珠之間的摩擦力相對(duì)激烈。全容量珠磨機(jī)的功率密度約為0.5 kw/L，而環(huán)狀間隙珠磨機(jī)可達(dá)到3.5～5 kw/L。這些應(yīng)變和應(yīng)力對(duì)磨珠的性能和用于加工區(qū)的材料有特殊要求。

　　如果磨珠為低端材料，就會(huì)產(chǎn)生磨損并且磨珠粗糙的表面會(huì)對(duì)機(jī)械部件造成損傷。此外，此類磨珠會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則磨損，并且一段時(shí)間后會(huì)變成扁豆形狀。這對(duì)分散結(jié)果會(huì)產(chǎn)生不利影響。為了確保持續(xù)生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品，某些研磨工藝中應(yīng)盡可能采用高品質(zhì)磨珠。如果磨珠磨損均勻，那么，產(chǎn)品質(zhì)量就會(huì)持續(xù)保持并會(huì)延長機(jī)器使用壽命。

　　高質(zhì)量磨珠并非總是必需品

　　在實(shí)踐中，通常產(chǎn)品性能、磨珠和機(jī)械技術(shù)之間的互相作用比較復(fù)雜。在生產(chǎn)二氧化鈦的過程中，通過分散對(duì)表面進(jìn)行處理。這通常是采用容量為500～1000 L的全容量珠磨機(jī)完成。這需要相對(duì)較大的磨珠，直徑為0.8～1 mm。由于產(chǎn)生的磨損為無色磨損，并且不會(huì)影響懸浮液的質(zhì)量，因此，推薦氧化鈷作為完成此工藝的磨珠材料。摩擦強(qiáng)度只有0.1～0.2 kw/L，允許使用低端磨珠。由于加工區(qū)是采用聚氨酯塑料作為襯里，因此，即使是粗糙面的磨珠也不會(huì)造成任何損傷。

　　再有就是經(jīng)濟(jì)方面的考慮：若容量為1 000 L，磨珠的材料成本為重要因素。

　　磨珠和材料與產(chǎn)品完全匹配

　　一個(gè)迥然不同的實(shí)例就是對(duì)升華噴墨紡織染料的生產(chǎn)。需要對(duì)成品進(jìn)行細(xì)磨，使粒度約為200 nm。同時(shí)，懸浮液不能含有任何研磨材料，否則噴墨打印機(jī)的噴嘴可能會(huì)堵塞。

　　對(duì)于此次作業(yè)而言，將陶瓷或塑料內(nèi)里的環(huán)狀間隙珠磨機(jī)與由直徑為0.1～0.2 mm的氧化鋯制成的相對(duì)高質(zhì)量的磨珠結(jié)合，已證明有效。高質(zhì)量的陶瓷使得磨珠磨損均勻并且保持其圓形形狀。這樣就保護(hù)了機(jī)器。由于磨珠不會(huì)堵塞篩子，所以該工藝也是非常有效的。

　　換句話說，最佳分散體通常取決于多種因素。表1對(duì)其中的某些因素進(jìn)行了總結(jié)。如果制造商生產(chǎn)新配方或加工新原材料，必須考慮到這一點(diǎn)，并且在必要時(shí)對(duì)所使用的磨珠進(jìn)行調(diào)整。只有當(dāng)所有的參數(shù)之間協(xié)調(diào)，才能使?jié)衲スに囉行?，并使懸浮液達(dá)到預(yù)期性能。