用於油漆及塗料生產的 新型分散技術 — Conti-TDS

Conti-TDS技術
最後，這項新技術具有高度的靈活性而且可以按需求容易的擴展。與具有相同產能的傳統高速分散機相比，投資成本低40%以上。
分散是油漆及塗料生產中最重要的工序，其對成品品質的影響最大。分散的效果越好，最終塗層中分散的顏料、填料、流變改性劑和所有其它功能添加劑的效率就越高。
傳統的高速分散機是簡單自由旋轉的圓盤片，其圓周上有向上和向下彎曲的齒。由於旋轉溶解盤與容器靜態壁之間的距離較寬，剪切速率非常低：大約只有50S-1 。為了在如此低的剪切速率下產生剪切力，高速分散機要求非常高粘度的液體或至少該液體要具有剪切增稠或剪切膨脹的流變特性。

油漆與塗料具有完全不同的流變性：它們通常粘 度較低、具有剪切變稀和觸變特性。高速分散機無法在低粘度油漆或塗料中產生顯著的剪切效應。利用高速分散機進行剪切分散，需要極大調高產品的粘度。因此，高速分散機的攪拌分散過程開始時所需的增稠劑更多，並且只能加入部分液體以期獲得更高的粘度。
這完全是矛盾的，因為需要分散的大多數成分都是非常精細的粉料（顏料、硅土、填料和填充劑），在添加最微細的粉料之前將液體製成超高粘度是荒謬的。粘度越高，對微細粉料的潤濕與分散就越差。高粘度的液體不會進入最小的毛細管，也不能像低粘度液體一樣快速和完全地潤濕顆粒。其後果是形成穩定的結塊，低質量，分散和研磨時間超長，產生熱量和造成能量的浪費。
在分散開始時添加增稠劑有負面作用的另一個原因是大多數的增稠劑是剪切敏感的聚合物，在分散過程中，聚合物會有部分被破壞，它們的功效以不可控的方式下降。因此，增稠劑必須添加得比所需的更多。當溶解過程結束時，得到的是無控制的和不可預測的粘度。最後，粘度必須再次被調整。
德國YSTRAL公司Conti-TDS 技術是基於一種在線分散機，能夠在高速和真空條件下吸入粉體，使其在液體中分散。該機器安裝在工藝罐之外，高速循環液體，無需
增設額外的進料泵（圖1）。

機器的核心是裝有高剪切部件的分散室。在該高 剪切分散區能產生50,000S-1的剪切速率。這個剪切速率比高速分散機高1,000倍，因此不再需要調高液體粘度或額外增加增稠劑。
正是在這個區域，機器產生了一個非常強大的真空。利用這個真空，機器可以直接從袋子、解包站、料斗、桶、容器和大袋子中吸入粉體，使粉末進入液體。不再需要將不受控數量的粉末或來自液體的蒸汽抽入過濾器或排氣系統的真空罐和真空泵。粉體吸入是無塵的，因為100%的粉末都會進入液體中，完全杜絕了工作區域的粉塵污染。
粉末被吸入液體循環迴路，成為液狀分散體到達容器。不再有灰塵出現在液體之上；不再出現部分浸濕的團聚體而結殼堆積在液體表面後又落入液體中，以
及影響產品品質這类高速分散機的常見問題（圖2）。
粉料在液體中的分散始終是在相等的、恆定的而且是受控的條件下進行的，與操作人員的動作快慢無關。產品質量可重複再現，即便對於不同大小的批量。
產品品質的恆定一直是高速分散機的最大問題之一。粒度、色強度、粘度、消光效應和成膜效果都受到操作者添加粉料方式的影響。不同批量，不同操作員，品質都在變化。較慢地添加粉體導致加工時間過長，溫度更高，粘度更低；較快地添加粉體又會導致更多的結塊和進一步延長加工處理時間，更長時間的剪切，更高的溫度和更低的粘度。高速分散機的批次總是要經過質檢-調整-再次質檢和調整。這些步驟耗費了時間，且在等待質量檢查結果的過程中延緩了工藝進程。

Conti-TDS的一些結果
Conti-TDS可以生產出完全均一恆定的產品質量。
粘度是恆定的，增稠劑也不會被破壞，這意味着通常高
達20%的增稠劑可以省去，這個數量也是通常被過量添加和被高速分散機長時間溶解所破壞的量。圖3顯示了鈦白粉的吸入和分散的典型粒徑分布。在粉體被吸入後可立即獲得比高速分散機和研磨機生產的參考樣品更好的結果。中位粒度已達到0.46µm。99.9%的粒子小於2µm。沒有任何大的粒子可見，粒徑分布很窄。經120秒延時分散後中位粒徑下降至0.38µm，100%小於2µm和98%小於1µm。
使用Conti-TDS 生產的二氧化鈦分散體的色強度總是要高很多。因此，與高速分散機相比，即便減少二氧化鈦的用量都有可能達到更好的品質性能。
二氧化鈦是生產油漆、塗料和油墨最重要的顏料。它覆蓋了全球顏料59%以上的需求。鈦白粉的價格自2009年以來就處於上漲。使用Conti-TDS加工鈦白粉的廠商報告獲得大量的節省。由於更好的分散，他們節省了時間、能耗以及大量的原料。
對於所有其它顏料、消光劑、填充劑和填料，都能被分散得更快，效果更好—同樣也適用於所有水性和溶劑基的油漆、塗料和印刷油墨。

安裝和運行
機器安裝在與一台工藝罐循環連接的迴路中。如此，機器的運行不受罐體大小和罐的料位影響。如需以最小的附加成本使產能加倍，可將一台機器安裝在兩台工藝循環罐之間（圖4）。只需要一台機器，一個控制系統以及增加一個粉料加料點就可以使產能翻番。
在一個循環罐的生產過程期間，另一個循環罐已排空上一個批量並加入下一個批量的液體。平均在完成粉料吸入後的50秒內，已達到所要求的粒徑而且產品已準備轉移。當本批次的產品準備排料時，機器自動切換至第二個循環罐並開始處理。這樣，即使在連續不間斷的生產中只用一台機器就可能達到每小時生產20,000kg以上的成品塗料。
所有Conti-TDS系統都具有集成的和塗料行業認可的自動清洗單元。為了保持過程系統始終清洗每個單一批次，過程系統包含一個清洗步驟。通過清洗噴頭加入一部分工藝液體，保持循環罐和所有相關部件的清潔。即使下一批次是相同的產品，循環罐也會被自動清洗。如果在不兼容的原料或不同顏色之間進行產品更換，則可以額外增加清洗液體。
在工藝循環罐內部，安裝有高效的捷流混合器，它能垂直推動和轉動液體。這些混合器能起到瞬時均化的作用。因為粉料是高速添加的，所以這一作用非常重要。以水平旋轉為主的簡單攪拌器難以達到均勻混合，也不足夠快。

經濟優勢和靈活性
除了技術優勢外，這款新型Conti-TDS技術也具有
明顯的經濟優勢。與高速分散機工藝相比，塗料的生產成本通常降低10％。此外，因為分散更好、着色強度更高和所需的增稠劑更少，原料用量可以顯著減少。通常可將生產時間縮短到20％。因此，用戶報告節省超過35％的能源。一般來說，Conti-TDS保證了更高的產品質量，更高的生產靈活性和更高的安全水平。
一台Conti-TDS的佔地面積只有幾個平方米。由於更快的加工速度，一台Conti-TDS 能夠在非常小的空間上替代多台高速分散機。
投資費用相比低許多。對於一台新的裝置，與傳統高速分散機相比，投資成本大約不到其60%。投資回報一般不超過6個月。另一個優點是項目實現時間短：通常從決定到投產運行只需要半年到一年的時間。
當前，靈活性越來越重要。採用這樣的系統，可以非常有效地製備不同的配方和大小可變的批量。由於設計緊湊，很容易實現未來產量擴大的需要。
由於機器的操作不受工藝罐大小的影響，如果需要，可以將來增大工藝罐。因此，只需要更換工藝罐和工藝罐上的混合器—再不用其它的了。系統的核心—Conti-TDS和其自動控制—保持不變。
這些機器已經在業界的所有領域中得以極為廣泛的應用。所有类型的產品，所有粘度範圍和所有类型的原料都被加工過。如果未來有全新的要求，工藝的重組也很容易。
生產出來的油漆和塗料的成品質量至少可以相等，在大多數情況下，比傳統高速分散機更好。