DE4234759A1 - Rührwerkmühle zur Feinstmahlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rührwerksmühle zum Feinstmahlen einer aus Feststoffen oder Feststoffgemischen bestehenden Mahlgutdispersion, bestehend aus einem zylindrischen Be­ hälter zur Aufnahme von Mahlgut und Mahlkörpern, in dem eine rotierende Welle vorgesehen ist, an der mehrere als Rührelemente wirkende Mahlscheiben befestigt sind, wobei die Mahlgutdispersion benachbart dem einen Ende (1) des Behälters eingepumpt und benachbart dem entgegengesetzten Ende (2) des Behälters abgepumpt wird und wobei sich zwi­ schen oberem Mahlraum (3) und der Austrittsöffnung (2) ein Filtersieb (4) befindet.

Eine Rührwerksmühle der oben genannten gattungsmäßigen Art ist beispielsweise aus der EP 0 410 229 bekannt. Bei der Naßmahlung beispielsweise von magnetischen Dispersionen werden Rührwerkskugelmühlen mit vertikal oder horizontal angeordneten Mahltrögen verwendet. Man kennt Vorrichtungen dieser Art, die aus einem senkrecht angeordneten Mahltrog bestehen, in dem Rührwerke angebracht sind, auf welchen glatte Scheiben, Ringscheiben, Lochscheiben oder Rührstäbe oder dergleichen angeordnet sind. Der Mahltrog ist zu Küh­ lungszwecken vorzugsweise doppelwandig ausgebildet und weist einen Einlaß an dem einen Ende des Mahltroges und einen Auslaß am entgegengesetzten Ende des Mahltroges auf. Eben­ so ist eine Filtervorrichtung zum Beispiel in Form eines Schlitzes oder Siebes vorgesehen, durch welche die Mahl­ körper zurückgehalten werden, das behandelte Produkt jedoch hindurchtreten kann. Schließlich sind auch noch Rührwerks­ mühlen mit hohler gekühlter Rührwerkswelle, insbesondere für die Verarbeitung hochviskosen und temperaturempfind­ lichen Mahlguts bekannt.

Die Beanspruchung des Mahlguts und damit auch der Mahlkör­ per hängt wesentlich von der Differenzgeschwindigkeit zwi­ schen Rührwerkzeug und den Mahlkörpern ab. Diese ist in der oben genannten Anmeldung dadurch optimiert worden, daß zumindest teilweise die Kantenflächen der Mahlscheiben nach einer oder nach beiden Seiten abgeschrägt sind und daß zu­ sätzlich die Ober- und/oder Unterseiten der Mahlscheiben mit mehreren einseitig oder beidseitig angeordneten umlau­ fenden zickzackförmigen angeschrägten Prallflächen versehen sind, wobei die Mahlscheiben zumindest teilweise unmittel­ bar an der Rührwerkswelle außermittig und in Achsrichtung gesehen gegeneinander versetzt befestigt sind. Bei dieser Art von Rührwerksmühle ist der erzielbare Mahleffekt hoch, da in dem Mahlgut keine Zonen mangelnder Dispergierbean­ spruchung verbleiben.

Weiterhin ist von Bedeutung die Größe und die Art der Mahl­ körper. Bisher sind aus dem Stand der Technik beispielsweise den US 2 924 533, US 4 106 947 und DE 35 26 415 bekannt Stahl-, Glas-, Aluminiumoxid- oder Keramik-Kugeln mit einer Größe zwischen 0,2 bis 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,8 und 1,5 mm. In der DE 35 26 415 wird ausgesagt, daß Mahlkörper mit kleinerem Durchmesser zwar deutlich die Dispergierung beschleunigen, sie sich jedoch nur schwer von der fertigen Dispersion abtrennen lassen. Werden dagegen Mahlkörper mit einem größeren Durchmesser eingesetzt, so verlängert sich die Dispergierzeit. Außerdem tritt mit dickeren Kugeln eher eine Beschädigung der Mahlgutdispersion auf, beispielsweise bei einer magnetischen Dispersion eine Zerstörung der fein­ teiligen nadelförmigen magnetischen Pigmente.

Deswegen bestand die Aufgabe, eine Rührwerksmühle der ein­ gangs genannten gattungsmäßigen Art sowie Mahlkörper zu finden, bei der die eingangs genannten Probleme nicht auf­ treten, wobei möglichst kleine Mahlkörper eingesetzt werden können, um keine Zerstörung feinteiliger Pigmente, insbe­ sondere bei magnetischen Dispersionen, herbeizuführen und wobei ein kontinuierlicher Betrieb ohne Verstopfung des Filtersiebes bei der Feinstmahlung von Mahlgutdispersionen im Durchlaufbetrieb gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe gelöst mit einer Rühr­ werksmühle mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmalen. Weitere Einzelheiten der Erfindung geben aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Rührwerksmühle im Querschnitt

Fig. 2 zeigt eine obere Rührscheibe in Draufsicht.

Ein Rührmotor (6) mit einer Umdrehungszahl zwischen 750 und 3000 U/min. treibt über eine hydraulische Kupplung (7) und über Riemenscheiben (8) die Rührwelle (17) an, welche mit einem Rührwellenlager (9) verbunden ist, wobei eine Gleitringdichtung (10) am oberen Ende der Rührwerksmühle den Mahlraum (16) gegen das Rührwellenlager abdichtet. Die Mahlgutdispersion wird durch die untere Einlaßöffnung (1) in den Mahlraum (16) eingepumpt und verläßt den Mahlraum über die Auslaßöffnung (2) . Wie aus der Fig. 1 erkennbar ist, sind über die ganze Länge der Rührwerkswelle (17) ver­ teilt Mahlscheiben (12, 18) angeordnet, wobei die Ausführung und die Anordnung der Mahlscheiben bevorzugt so wie in der bereits erwähnten EP 0 410 229 angegeben ist. Insbesondere können die Mahlscheiben an ihrer Ober- und Unterseite zick­ zackförmig verlaufende angeschrägte Prallflächen enthalten, weiterhin können die im unteren Teil des Mahlraums befind­ lichen Mahlscheiben vorzugsweise aus Stahl oder Keramik bestehen und abgeschrägte, der Wandung des Mahltrogs gegen­ überliegende Außenflächen haben, während die Mahlscheiben im oberen Teil des Mahlraums die übliche Kreiszylinderform haben und aus Kunststoff bestehen können, beispielsweise aus Niederdruckpolyethylen, Polyoxymethylen, Polyamid oder andere Werkstoffe entsprechender Härte.

Zum Zweck eines guten Wärmeaustausches ist der Mahltrog doppelwandig (14, 15) ausgelegt und in dem dazwischen be­ findlichen freien Raum (11) wird Kühlwasser durchgepumpt. Im Inneren des Mahltroges befinden sich in üblicher Weise Mahlkörper (13), der Kugelfüllgrad beträgt zwischen 60% und 95%, das heißt, daß vom gesamten Volumen von Mahlkör­ pern und Mahlgutdispersion, die im Mahltrog umgerührt werden, 60% bis 95% des Volumens durch die Mahlkugeln bestimmt werden.

Erfindungswesentlich ist, daß die Mahlkörper einen mittleren Durchmesser von kleiner als 0,2 mm besitzen, vorzugsweise eingesetzt werden Keramik-Mahlkörper, und unter diesen be­ sonders bevorzugt sind die aus der DE 35 26 415 bekannten kugelförmigen zirkonsilikathaltigen keramischen Mahlkörper, welche vorteilhaft aus 60-80% aus Zirkoniumoxid und zu 20 bis 40% aus Siliziumoxid bestehen. Gegebenenfalls wer­ den diese Mahlkörper vor ihrem Ersteinsatz in der Rührwerks­ mühle in entsprechenden Einrichtung trocken oder naß in Lösemittel geschliffen, um Unregelmäßigkeiten an ihrer Ober­ fläche zu entfernen.

Ein weiteres wesentliches Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß das im oberen Teil des Mahlraums unmittelbar vor der Austrittsöffnung (2) angeordnete Filtersieb (4) als Rundumsieb kreisringförmig um den Umfang des obersten Teils des Mahlraums angeordnet ist. Dieses Filtersieb be­ sitzt eine Spaltweite im Bereich von 0,05 bis 0,15 mm, in jedem Fall ist die Spaltweite kleiner als der mittlere Durch­ messer der Mahlkugeln. Weiterhin ist erfindungswesentlich, daß die im Bereich des Rundumsiebes im oberen Teil des Mahl­ raums (3) rotierenden Mahlscheiben, zumindest aber die ober­ ste Mahlscheibe (5) an ihrer Außenfläche Bürstenfasern be­ sitzen, welche beim Rotieren der Mahlscheibe die Spalte freibürsten, so daß ein freier Ausfluß der Mahlgutdispersion gewährleistet ist. Wäre dies nicht so, so würden die kleinen Mahlkörper schnell die Spalte verstopfen. Die Bürstenfasern können aus dem gleichen Material wie die Mahlscheibe bestehen, beispielsweise aus Polyamid. Durch ihre Elastizität wird verhindert, daß die Bürstenfasern durch die Reibungsarbeit und eventuelle Kugelblockade schmelzen.

Es wurde gefunden, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung bei der Feinstmahlung magnetischer Dispersionen, insbesondere mit feinteiligen magnetischen Pigmenten mit einem BET-Wert von größer als 23 m²/g, eine deutlich erkennbare Qualitäts­ verbesserung erzielt wird, wobei gleichzeitig die Mahlung in der Art begünstigt wird, daß die Anzahl der Mühlen bei einer Kaskadenmahlung von aneinandergereihten Rührwerksmühlen der dargestellten Art verringert werden kann.

Zusammengefaßt werden mit der erfindungsgemäßen Rührwerks­ mühle folgende Vorteile erzielt:

• - kürzere Dispergierdauer
• - schnellere Glanz- beziehungsweise Farbstärkeentwicklung
• - höherer erzielbarer Endglanz beziehungsweise Farbstärke.

Claims (5)

1. Rührwerksmühle zum Feinstmahlen einer aus Feststoffen oder Feststoffgemischen bestehenden Mahlgutdispersion, bestehend aus einem zylindrischen Behälter zur Aufnahme von Mahlgut und Mahlkörpern, in dem eine rotierende Welle (17) vorgesehen ist, an der mehrere als Rührelemente wirkende Mahlscheiben (5, 12, 18) befestigt sind, wobei die Mahlgutdispersion benachbart dem einem Ende (1) des Behälters in den Mahlraum (16) eingepumpt und benach­ bart dem entgegengesetzten Ende (2) des Behälters ab­ gepumpt wird, wobei sich zwischen dem der Austrittsöff­ nung gegenüberliegenden Mahlraum (3) und der Austritts­ öffnung (2) ein Filtersieb (4) befindet, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• - das Filtersieb (4) umlaufend entlang der Innenwandung kreisringförmig mit einer Spaltweite im Bereich von 0,05 bis 0,15 mm ausgebildet ist
• - mindestens die dem Filtersieb (4) gegenüber im Mahl­ raum rotierende oberste zylindrische Mahlscheibe (5) aus Metall, Keramik oder hartem Kunststoff besteht, wobei die Außenfläche an ihrem Umfang bürstenartig mit Fasern (19) ausgestattet ist, welche bis zum Fil­ tersieb reichen
• - die Mahlkörper einen Durchmesser von kleiner als 0,2 mm besitzen, wobei der Durchmesser der Mahlkörper grö­ ßer ist als die Porenweite des Filtersiebes (4)
• - der Kugelfüllgrad in der Mühle zwischen 60 und 95 Vol.%, bezogen auf das Gesamtvolumen von Mahlgutdispersion und Mahlkugeln, beträgt.

2. Rührwerksmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die oberste Mahlscheibe (5) sowie die Bür­ stenfasern (19) aus Polyamid oder Polyethylen bestehen.

3. Rührwerksmühle nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlkörper Keramik-Mahlkörper sind.

4. Rührwerksmühle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik-Mahlkörper zu 60-80% aus Zirkonoxid und zu 20-40% aus Siliziumdioxid bestehen.

5. Rührwerksmühle nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mahlgutdispersion eine magnetische Dispersion ist, bestehend aus feinteiligen magnetischen Pigmenten mit einer BET-Oberfläche von größer als 23 m²/g, welche in einem polymeren Bindemittel disper­ giert sind.