DE2546146A1

DE2546146A1 - Verfahren zum kontinuierlichen feinmahlen und dispergieren und ruehrwerksmuehle zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2546146A1
Application number: DE19752546146
Authority: DE
Inventors: Willy John
Original assignee: Erich Netzsch GmbH and Co Holding KG
Current assignee: Erich Netzsch GmbH and Co Holding KG
Priority date: 1975-10-15
Filing date: 1975-10-15
Publication date: 1977-04-28
Also published as: US4089473A

Description

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vom 13o10o1975 NETZ5IH

PA/Dr» S t/Er »Blatt

V 123

Patentanmeldur

von

(rebrüder itfetzsch, Maschinenfabrik

Verfahren zum kontinuierlichen !Feinmahlen und Dispergieren und Rührwerksmühle zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Peinmahlen und Dispergieren einer aus Peststoffen und Verdünnungsmittel und gegebenenfalls weiteren Komponenten bestehenden Suspension in einem ein Rührwerk und freie Mahlkörper enthaltenden Ivlahlbehälter einer Rührwerksmühle und auf eine Rührwerksmühle zur Durchführung dieses Verfahrens, wobei die Suspension durch einen Jüinlaß in den Mahlbehälter eintritt und durch einen Auslaß austritt und wobei der Suspension zwischen dem Einlaß und dem Auslaß ein Stoff zugeführt wirdo

Man hat bei Benutzung eines kontinuierlichen Attritors zeitweise, Z₀Bo beim Peinmahlen und Diapergieren pigmentierter lacke, angestrebt, die Viskosität des Gutes bei der Behand~ lung in der Rührwerksmühle hochzuhalten_c Deshalb wurde eine "magere Charge" für die Behandlung eingesetzt, und die für die richtige Dosierung und Rezeptur nötigen Binde- und Lösungsmittel wurden der Charge unmittelbar nach der Dispergierung beigemischt (Prospekt von Gebrüder üfetzsch von 1962 zum kontinuierlichen Attritor)_o

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vom 13.1Ü.1975 NETZSCH

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Hierfür ist ein Attritor bekannt, bei dem am Kopf des Mahlbehälters zusätzlich eine Dosierpumpe angebaut war, welche das Zuführen von Verdünnungs- und Stabilisierungsmitteln gestattete₀ Der Attritor konnte für diesen Jail mit einem zusätzlichen Mischrad im Kopf des Mahlbehälters ausgerüstet werden (Prospekt von G-ebrüder Ifetzsch von 1963) !Dabei wurden gewöhnlich Mahlkugeln von 3 mm bis 6 mm Durchmesser benutzte

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Slid-if

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 228 129 (Draiswerke) ist ein Verfahren für die kontinuierliche Herstellung von Peststoffdispersionen in Flüssigkeiten bekannt, bei dem die flüssigkeiten aus !lösungsmittel und Bindemittel bestehen» Dies Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Dispergierung des Feststoffes zunächst nur oder überwiegend im Lösungsmittel mittels bekannter -sehne!laufender Rührwerksscheiben, gegebenenfalls unter Anwesenheit von Mahlhilfskörpern, erfolgt und daß das Bindemittel erst in der letzten Phase dieses Dispergiervorganges zugegeben und untergemischt wird,,

Bei einer zugehörigen Kührwerksmühle sind im Bereich des oberen Handes des Mahlbehälters Zufuhrdüsen für die dosierte Zugabe des Bindemittels vorgesehen, die beispielsweise am Mantel des Behälters angeordnet sind_o Beim Betrieb dieser bekannten Hührwerksmühle wird der Peststoff zunächst mit reinem lösungsmittel roh vorgemischt, und die Mischung der zwei Komponenten wird dem Mahlbehälter der Hührwerksmühle unten zugeführt» In der Hührwerksmühle soll dann der Peststoff im Lösungsmittel feinstdispergiert und so intensiv benetzt werden, daß das Lösungsmittel als Trennflüssigkeit auftritt und somit jegliche Agglomerationsneigung des Peststoffes verhindert» Erst am oberen Ende der Rührwerksmühle soll dann im entsprechend vorgeschriebenen Verhältnis

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zum Durchsatz der Feststoff-Lösungsmittelmenge als dritte Komponente das Bindemittel sudosiert und so durch eine oder mehrere öffnungen in die Maschine gedruckt werden, daß es durch den hochtourifeen Rühr-Ivlahl-Effekt unmittelbar schnellstens untergemischt wirdo

IHir die Durchführung dieses "bekannten Verfahrens sind entsprechende Rührwerksmühle!! im oberen Drittel ihres Behälters mit Zufuhrdüsen für das Bindemittel versehen«, Das Bindemittel kann dabei durch eine Mehrzahl von am Mantel des Behälters vorgesehenen Öffnungen zugespeist

Aus der österreichischen Patentschrift 289 525 (Automatical^ if² SA») und der entsprechenden deutschen Patentschrift 1 607 ist ferner eine Rührwerksmühle bekannt, deren Mahlbehälter durch Trennwände, z.B. Siebe, in mehrere Kammern unterteilt ist, wobei die Mahlkörper in jeder Kammer andere Abmessungen aufweisen,, Diese Rührwerksmühle hat Zwischenkammern, die von Mahlkörpern freigehalten sind, die aber Rührmittel aufweisen können. An die mahlkörperfreien Zwischenkammern sollen Leitungen angeschlossen sein, die zum Einleiten bzwo Ableiten von für die fließfähige körnige Masse vorgesehenen Zusätzen oder Behandlungsmedien geeignet sindo Beispielsweise wird beim Behandeln von Schokoladenmasse in eine Zwischenkammer Luft eingeführt und mit gasförmigen Stoffen beladen wieder abgeführte Etwaige Zusatzstoffe sollen bei Mahlgut für die Lebens- und Genußmittelindustrie die Qualität verbessern..

In neuerer Zeit sind die Anforderungen an die Feinheit und Gleichmäßigkeit ZoB₀ von Pigmenten weiter gestiegen. Man ist daher oft gezwungen, das Mahlgut mehreren Durchgängen

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duroh eine Hührwerksmühle zu unterwerfen oder mehrere äührwerksmühlen hintereinander zu schalten,, Erfahrungsgemäß ist man meist genötigt, das Ikahlgut vor jedem neuen Durchgang erneut zu verdünnen, um eine für die weitere Behandlung brauchbare, nicht zu hohe Viskosität zu erreichen,, hierdurch ist ein erheblicher Aufwand bedingt»

Die Schwierigkeiten durch das beim feinmahlen und Dispergieren eintretende Ansteigen der Viskosität sind bei solchen Suspensionen besonders groß, die für ihre Behandlung den Einsatz besonders kleiner Mahlkugeln, z_oB„ von 0_s3 bis 1,2 mm Durchmesser erfordern» Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die benetzbare Oberfläche beim Verwenden kleinerer Mahlkugeln mit dem Quadrat des Durchmessers, ihre !,lasse jedoch mit der dritten Potenz des Durchmessers abnimmt„ Die Aktionsfähigkeit von Mahlkörpern wird daher bei einem Ansteigen der Viskosität des laahlgutes um so empfindlicher gestört, je kleiner die Mahlkörper sindo

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, den Aufwand beim kontinuierlichen I'einmahlen und Dispergieren einer Suspension zu verringern und auch bei sehr hoher Reinheit des Mahlgutes eine große Gleichmäßigkeit der Pigmente und dergleichen mit wirtschaftlichem Aufwand zu erreichen,»

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Suspension während der Behandlung in dem llahlbehälter an mehreren, verschiedenen Behandlungsstadien entsprechenden Stellen des Mahlbehälters Verdünnungsmittel so dosiert zugeführt werden, daß die Viskosität der

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Suspension während der Behandlung in der Hührwerksmühle annähernd konstant bleibt.

Damit wird erreicht, daß der gesamte .Behandlungsvorgang in einem einzigen Durch_eanö mit der günstigsten Viskosität durchgeführt werden kann. Bei Änderung der Betriebsbedingungen oder des zügeführten 'Mahlgutes kann die Behandlung durch entsprechende Dosierung des Verdünnungsmittels während des Betriebes in allen Behandlungszonen der Hührwerksmühle der Änderung angepaßt werden« Dadurch wird der bestmögliche v»irkungsgräd von Peinmahlung und Dispergierung erreicht, der Kraftbedarf wird entsprechend niedrig gehalten, und die fertige Suspension fällt in großer Gleichmäßigkeit und Homogenität an₀

Außerdem wird dadurch eine Überhitzung empfindlichen Mahlgutes vermieden und eine sciionende Behandlung sichergestellt. Infolgedessen können nach dem Verfahren gemäß der Erfindung beispielsweise auch Iviikr ο Organismen in Rührwerksmühlen behandelt werden, ohne Schaden zu erleiden.

Auch die I'einstvermahlung und Dispergierung von Oxyden, ZoB. Tonbandbeschichtungsmassen, Pigmenten und kristallinen Rohstoffen wird durch die Erfindung wirtschaftlicher gestaltete Dies beruht zum Seil darauf, daß hierbei meist nichtmetallische Mahlkörper benutzt werden, deren spezifisehes Gewicht nur etwa 2 bis 3 kp/dm beträgt° Werden nun beispielsweise Mahlkugeln aus Glas mit z_oB_o nur 0,5 bis 0,8 mm Durchmesser benutzt, so wurden diese auf Grund ihrer kleinen kinetischen Energie beim Ansteigen der Viskosität der Suspension schnell ihre Wirkungsfähigkeit einbüßen., lach der Erfindung kann das Verdünnungsmittel dagegen so dosiert zugegeben werden, daß innerhalb des Mahlbehälters praktisch gleiche Viskosität herschto

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Bei dem Verdünnungsmittel kann es sich um einen Stoff handeln, in dem die feststoffe der Suspension nicht löslich sind} das Verdünnungsmittel kann jedoch auch ein Lösungsmittel sein₀

ji'ine Rührwerks mühle zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlbehälter ζ-.vis ehe η dem Einlaß und deu Auslaß an mehreren, verschiedenen behandlungsStadien entsprechenden Stellen mit Düsen oder dergleichen zur Zufuhr von Verdünnungsmittel versehen ist. ia'ine aufwendige unterteilung der !Rührwerksmühle durch raahlkörperfreie Zonen ist also nicht erforderlich„

2s ist dabei vorteilhaft, am Hantel des Mahlbehälters vorzugsweise radial gerichtete Düsen anzuordnen, deren Kopf nach innen in den Mahlraum vorsteht und mit einer tangential in Drehrichtung des Eührwerks zeigenden austrittsöffnung versehen ist.

Dadurch wird eine einfache konstruktive Gestaltung erreicht, der Mantel des Mahlbehälters kann bei o:er fertigung radial gebohrt werden, der Kopf einer Düse kann halbrund ausgebildet sein, und eine seitliche Austrittsöffnung ermöglicht eine besonders günstige Einspritzung des Verdünnungsmittels tangential in der Drehrichtung des Rührwerks,,

Aus der deutschen Patentschrift 1 214 516 (Gebrüder Ketzsch) ist eine Rührwerksmühle mit einer verhältnismäßig dicken zylindrischen Welle bekannt, die mit radialen Rührstäben versehen ist ο Der Mahlbehälter kann dabei nach der deutschen Patentschrift 1 233 237 (Gebrüder iM'etzsch) und der deutschen Offenlegungsschrift 23 29 987 (Gebrüder Hetz sch.)

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mit feststellenden oder verschiebbaren, ebenfalls radial gerichteten ü-egenstäben versehen sein_o

Bei einer solchen Rührwerksmühle ist es besonders vorteilhaft, einen leil der Gre*ssnstäbe als Düsen auszubilden und mit einer oder mehreren tangential in I/rehrichtung des Rührwerks zeigenden Austrittsöffnungen zu verseilen. Der bauliche Auf?/and zur Verwirklichung der Erfindung ist in diesem Palle besonders geringe

iiie Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei zeigen

Mg. 1 den Mahlbehälter und angrenzende 2eile einer Rührwerksmühle mit Stäben und
Gegenstäben, teilweise im aufrechten
Längsschnitt

Pig ο 2 einen waagerechten Querschnitt des Mahlbehälters nach Mg₀ 1 in größerem Maßstab

Mg ο 3 den Mahlbehälter einer anderen Rührwerksmühle mit Rührscheiben oder dergleichen im Längsschnitt

Mg. 4 einen waagerechten Querschnitt des Mahlbehälters nach Mg ο 3 in größerem Maßstab

Mgc 5 den Mahlbehälter einer liegenden Rührwerksmühle mit Stäben und öegenetäben, teilweise im Längsschnitt.

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j?α/Όγ ο S t/Fr _{β B(att} - & -

Am Ständer 1 einer Rührwerksmühle ist mittels der Halterungen 2 der aufrechte Mahlbehälter 3 verankert, der mittels mehrerer i?üi3e 4 fanrbar abgestützt ist. Der Einlaß des V'iahlbeliälters 3 ist an eine Zuflußleitung 7 angeschlos sen, der oben befindliche Auslaß 6 ist mit einer Abflußleitung 8 verbunden= Der Einlaß 5 enthält in diesem Falle eine als Sücksehlagventil bezeichnete Einrichtung, die es ermöglicht, kontinuierlich Mahlgut in den Mahlbehälter 3 hineinzupumpen, ohne daß Mahlkörper aus dem Mahlbehältsr 3 austreten können_o

Die verhältnismäßig dicke zylindrische «'eile 9 der Hührwerksiu.ub.le, die in nicht dargestellter Weise von oben her angetrieben werden kann, ist am Umfange mit radial gerichteten Stäben 10 vers'ehen, deren Anordnung aus U¹Ig₀ 1 und I¹Ig₀ 2 ersichtlich, iaijo Diese Stäbe 10 dienen als Eührmittel, um die nicht dargestellten^ im Inneren des Mahlbehälters 3 befindlichen Mahlkörper zu aktivieren,,

Der Hantel 11 des Mahlbehälters 3 ist in bekannter Weise doppelwandig ausgeführt, und der Zwischenraum zwischen der inneren Wand 12 und der äußeren Wand 13 dient für die JDurchleitung von Kühlflüssigkeit ο An der inneren Wand 12 des Mantels 11 sind in verschiedenen Höhenlagen feststehende G-egenstähe 14 befestigt, durch die der Innenraum des Mahlbehälters 3 in sogenannte Eingkammern unterteilt ist.lig» 1 und 2 lassen erkennen, daß in jeder Hingkammer ein Kranz von mit der Welle 9 rotierenden Stäben 10 angeordnet ist«,

Mehrere Gregenstäbe 15 sind nun dadurch als Düsen 16 ausgebildet, daß sie eine Bohrung für den Durchtritt von Flüssigkeit enthalten und mit mehreren AustrittÖffnungen 17

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für flüssigkeit versehen sinä» Diese als Düsen ausgebildeten Gegenstäbe 15 raten in radialer Eichtung ebenso weit in das Innere des Mahlbehälters 3 wie die fregenstäbe 14 j die nicht zur Plussigkeitszufuhr dienen_o

Die Düsen 1 6 sind jeweils mit mehreren Austrittsöffnungen 17 versehen, die tangential in die Drehrichtung 18 der Eührwerkswelle 9 zeilen_o Die nötigen Verdünnungsmittel werden durch Leitungen 13 zu den Düsen 16 zugeführt und durch die itustrittsöffnun^en 17 in der günstigsten Hichtung in den Mahlraum des Mahlbehälters 3 eingespritzte Dabei liegen die Öffnungen 17 hinsichtlich der aktivierten Mahlkörper im Windschatten, so daß der Verschleiß klein gehalten wird_e

Im Gegensatz zu den nur an der inneren »and 12 des Mahlbehälters 3 befestigten normalen Gegenstäben 14 sind die als Düsen 16 ausgebildeten G-egenstäbe 15 in Buchsen 20 eingesetzt, die durch Schweißung mit der inneren Wand 12 und der äußeren Wand 13 des llahlbehälters 3 verbunden sind_o Durch Verwendung von Dichtungen 21 und Überwurfmuttern sind die Düsen 16 leicht montierbar und leicht auswechselbar gestaltet«

In ffigo 5 und Kg. 4 ist der Mahlbehälter 3 einer Rührwerksmühle dargestellt, die nicht mit Stäben und Gegenstäben sondern mit Eührscheiben 23 oder anderen Eührmitteln ausgestattet ist» Die Eührscheiben 23 können beispielsweise mittels langer zylindrischer Stäbe 24 drehfest auf der Welle 25 befestigt sein«. Der Mahlbehälter 3 dieser Eührwerksmühle, die stehend oder liegend ausgeführt sein kann, weist am Mantel 11 einen iiinlaß 5 und einen Auslaß 6 auf c

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Zwischen dera Einlaß 5 und dem Auslaß 6 ist auch dieser liahlbehälter 3 an mehreren stellen, die verschiedenen iSehandlunisstadien der zu^eführten üuspension ent sore chen, mit !Düsen 26 versehen, Die Düsen 26 sind radial in den I.iantel 11 des Iiiahlbehälters 3 eingesetzt, und ihr halbrunder Kopf 28 steht nach innen in den ilahlraum vor» An dieser Stelle ist die Düse 26 uiit einer Austrittsöffnung 27 versehen,, die tangential in die ^rehrichtung 18 des Rührwerks 23, 25 zeigte ".Die jjüsen werden in _öleicher Veise durch Überwurfmuttern 22 gehalten wie bei der bauart nach ilgo 2 ο

.auch bei der in SlgO 5 gezeigten liegenden Hührwerksiiiühle sind an mehreren Stellen des Lahlraums zwischen Einlaß 5 und Auslaß 6 liüsen 16 angeordnet, die v/ie nach Pig ο 1 und Pig ο 2 gleichzeitig als Gfegenstäbe 15 dienen_o Außerdem sind G-egenstäbe 14 vertreten, die nicht als Düsen ausgebildet sind.,

In allen 'fällen werden mittels der Leitungen 19 durch die Düsen 16, 26 Verdünnungsmittel sp dosiert an mehreren stellen des Mahlbehälters zugeführt, daß die.Yiskosität der Suspension zwischen Einlaß und Auslaß annähernd konstant bleibt^ wobei als yerdünnungsmittel auch Lösungs mittel verwendet werden können_o

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Liste der Bezugsziffern

1	Ständer, Gestell
2	Halterung
3	Kahlbeiiälter
4	Füße
5	Binlaß
6	Auslaß
7	Zuflußleitung
8	Abflußleitung
9	welle
10	Stäbe
11	Kante1
12	innere Wand
13	äußere wand
14	Gegenstäbe
15	U-egenstäbe
16	Düsen
17	Austrittsöffnungen
18	Drehrichtung
19	Leitung
20	Buchse
21	Dichtung
22	"Überwurfmutter
23	Rührscheiben
24	Stäbe
25	Welle
26	Düsen
27	Austrittsöffnung
28	Kopf
9,	10 "Rührwerk"
23,	25 "Rührwerk"

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JH

Leerseite

Claims

Patent anspräche

Verfahren zum kontinuierlichen leinmahlen und Dispergieren einer aus Feststoffen und Verdünnungsmittel und gegebenenfalls weiteren Komponenten bestehenden Suspension in einem ein Rührwerk und freie Mahlkörper enthaltenden Mahlbehälter einer .Rührwerksmühle , wobei die Suspension durch einen Einlaß in den Uahlbehälter eintritt und durch einen Auslaß austritt und wobei der Suspension zwischen dem Einlaß und dem Auslaß ein Stoff zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Suspension an mehreren, verschiedenen Behandlungsstadien entsprechenden Stellen des Mahlbehälters (3) Verdünnungsmittel so dosiert zugeführt werden, daß die Viskosität der Suspension während der Behandlung in der Hührwerksmühle annähernd konstant bleibt«

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdünnungsmittel ein Lösungsmittel ist.

Bührwerksmühle zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem mit einem Einlaß und einem Auslaß für die Suspension, mit einem Rührwerk und mit freien Mahlkörpern versehenen Mahlbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlbehälter (3) zwischen dem "Einlaß (5) und dem Auslaß (6) an mehreren, verschiedenen Behandlungsstadien entsprechenden Stellen mit Düsen (16, 26) oder dergleichen zur Zufuhr von Verdünnungsmittel versehen ist»

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Rührwerksmühle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Mantel (11) des Ilahlbehälters (3) vorzugsweise radial gerichtete Düsen (26) angeordnet sind, deren Kopf (28) nach innen in den Mahlraum vorsteht und mit einer tangential ir. Drehrichtung (18) des Rührwerks (23, 25) zeigenden Austrittsöffnung (27) versehen ist (Figo 3, Figo 4)ο

Rührwerksmühle nach Anspruch 3 mit an einer Rührwelle (9) angeordneten Stäben (10) und am Mantel (11) angeordneten G-egenstäben (14, 15)» dadurch gekennzeichnet, daß Gegenstäbe (15) als Düsen (16) ausgebildet und mit einer oder mehreren tangential in Drehrichtung (18) des Rührwerks (9, 10) zeigenden Austrittsöffnungen (17) versehen sind (Figo 1, I¹IgO 2$

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J- J-S β J J ο

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