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       高剪切分散機的應用及影響因素

高剪切分散機就是高效、快速、均勻地將一個相或多個相(液體、固體、氣體)進入到另一互不相溶的連續相(通常液體)的過程。而在通常情況下各個相是互不相溶的。當外部能量輸入時，兩種物料重組成為均一相。由于轉子高速旋轉所產生的高切線速度和高頻機械效應帶來的強勁動能，使物料在定、轉子狹窄的間隙中受到強烈的機械及液力剪切、離心擠壓、液層摩擦、撞擊撕裂和湍流等綜合作用，形成懸浮液（固/液），乳液（液體/液體）和泡沫（氣體/液體）。從而使不相溶的固相、液相、氣相在相應成熟工藝和適量添加劑的共同作用下，瞬間均勻精細的分散分散，經過高頻的循環往復，最終得到穩定的高品質產品。

高剪切分散機由1-3個工作腔組成，在馬達的高速驅動下，物料在轉子與定子之間的狹窄間隙中高速運動，形成紊流，物料受到更強液力剪切、離心擠壓、高速切割、撞擊和研磨等綜合作用，從而達到分散、分散、破碎的效果。被加工物料本身和物理性質和工作腔的數量以及控制物料在工作腔中停留的時間決定了粒徑分布范圍及均化、細化的效果和產量的大小。

分散分層是分散相在外力（重力或離心力）作用下，在連續相中上浮或下沉的結果。在忽略布朗運動效應的靜態條件下，可用Stokes 定律來描述，即分散相球形顆粒由于重力的沉降速度 V 由下式確定：

式中

ρ_s -ρ為分散相與連續相的密度差，g 為重力加速度，d 為分散相顆粒直徑，μ為連續相的粘度。如果分散相顆粒的密度比連續相密度大，顆粒下沉，速度 V 為正值，反之，顆粒上浮，速度為負值。沉降速度大，漿料就容易分層。如果要保持體系穩定，就必須降低沉降速度，對于特定的漿料可以通過減小分散相固體顆粒直徑 d。因為只有當粒徑減至連續相液體分子大小時，顆粒才能穩定、均勻地分散在液體中不發生分離。

通過以上的分析我們可以看出，要提高懸浮液的穩定性，分散相顆粒的粒徑應盡量細小。但應該指出，根據前人所做的大量研究發現，隨著顆粒粒度的減小，雖然顆粒由重力引起的分離作用變為次要的因素，但是由于顆粒之間的間距減小，顆粒之間的結合力（范德華力等）起到了重要決定性作用。另外，當顆粒直徑小于某一細小尺寸時，此時，顆粒的布朗運動效應就不能忽略了，所以由于細小顆粒的布朗運動，而使得顆粒之間產生激烈地碰撞。若不加穩定劑，這些情況都會導致顆粒團聚，對體系的穩定是不利的。所以漿料的分散中，顆粒粒徑并非越細越好，要視漿料的特性而定。分散就是要根據物料的特性與特點，減小分散相顆粒的粒度，使其分布于一個較窄的尺寸范圍，并達到吸力與斥力的相互平衡，從而保證漿料體系的穩定。

影響高剪切分散結果的因素有以下幾點

1 分散頭的形式（批次式和連續式）（連續式比批次好）

2 分散頭的剪切速率  （越大，效果越好）

3 分散頭的齒形結構（分為初齒，中齒，細齒，超細齒，約細齒效果越好）

4  物料在分散墻體的停留時間，分散分散時間（可以看作同等的電機，流量越小，效果越好）

5 循環次數（越多，效果越好，到設備的期限，就不能再好）

線速度的計算

剪切速率的定義是兩表面之間液體層的相對速率。

– 剪切速率 (s-1) =      v  速率 (m/s)   
               g 定-轉子 間距 (m)

由上可知，剪切速率取決于以下因素：

– 轉子的線速率

– 在這種請況下兩表面間的距離為轉子-定子 間距。
IKN 定-轉子的間距范圍為 0.2 ~ 0.4 mm  

 速率V=  3.14 X  D（轉子直徑）X 轉速 RPM  /   60

   從上面看來,轉速和分散頭的精密程度決定分散效果

   超高速分散均質分散機的高的轉速和剪切率對于獲得超細微懸浮液是最重要的。根據一些行業特殊要求，依肯公司在ERS2000系列的基礎上又開發出ERX2000超高速剪切分散機機。其剪切速率可以超過200.00 rpm，轉子的速度可以達到66m/s。在該速度范圍內，由剪切力所造成的湍流結合專門研制的電機可以。剪切力更強，乳液的粒經分布更窄。由于能量密度極高,無需其他輔助分散設備,可以達到普通的高壓均質機的400BAR壓力下的顆粒大小.

EDL2000系列管線式高剪切混合分散機，可產生粒徑較大的但粒徑分布范圍較窄的乳液和懸浮液。它具有較高的剪切率,保證了混合液的穩定性。不同的工作頭(定子+轉子)適合不同的工藝和流體學要求。

2，ER2000系列管線式高剪切分散分散機

三級連續高剪切分散分散機，主要應用于處理大量乳液和生成超細懸乳液。由于同時用三個工作頭(轉子和定子)進行處理，可獲得很窄的粒徑分布,獲得更小的液滴和顆粒（0.2-2微米），因而生成的混合液的穩定性更好。分散頭容易更換,適合于各種不同的應用。

3，ERS2000系列高剪切分散機

高的轉速和剪切率對于獲得超細微懸浮液是最重要的。根據一些行業特殊要求，依肯公司在ER2000系列的基礎上又開發出ERS2000超高速剪切均質分散機。其剪切速率可以超過100.00 rpm，轉子的速度可以達到40m/s。在該速度范圍內，由剪切力所造成的湍流結合專門研制的電機可以。剪切力更強，乳液的粒經分布更窄。由于能量密度極高,無需其他輔助分散設備。

5 ERX2000系列高剪切分散機

高的轉速和剪切率對于獲得超細微懸浮液是最重要的。根據一些行業特殊要求，依肯公司在ER2000系列的基礎上又開發出ERS2000超高速剪切均質分散機。其剪切速率可以超過100.00 rpm，轉子的速度可以達到40m/s。在該速度范圍內，由剪切力所造成的湍流結合專門研制的電機可以使。剪切力更強，乳液的粒經分布更窄。由于能量密度極高,無需其他輔助分散設備。

4， LP2000/4中試型

 LP2000/4和PP2000/4中試型分散分散機專為實驗研發，模擬工業管線式生產流程而設計，給工業化提供可靠的數據論證。LP2000/4和PP2000/4中試型分散分散機與大型工業管線式量產機型配置基本相同，各種工作頭的種類及相應線速度亦相同，中試過程中的工藝參數在工業化后之后不用重新調整，從而將機器型號升級到工業化的過程中的風險降到最低。

該款機器在設計上的突出優點在于：

   1.  可更換式加工模塊，實現分散、均質、乳化、懸浮、濕磨、 粉液混合混合等多種功能。

   2.  專為實驗室模擬工業管線式生產而設計，從中試到生產，無需重新調整工藝參數 。

   3.  密封油機械密封，可以實現連續24小時不間斷云裝。

   4.  可配置變頻控制柜，調節轉速及流量 。

   5  拆卸方便，容易清洗。

6 設備設計合理，方便實用。 

7 

LP2000/4為高剪切分散分散機的技術參數：功率2.2KW,轉速0-14000rpm,線速度 0-40m/s,電壓380V,機器產量為 0– 1000 升/小時（水），重量35KG,尺寸 (長寬高）(450X250X350)MM，LP使用軸封（PTFE 環），在正常的情況下，一般軸封可以使用3000-4000次。LP不能24小時連續使用，一般最多可以使用連續半個小時，這要依據料液的溫度和轉速而定。LP也可以通過變換模塊，可以實現多功能多用途。是中試生產的最佳選擇。                         

   PP2000/4為高剪切分散分散機的技術參數：功率2.2KW,轉速0-14000rpm,線速度 0-40m/s，電壓380V,機器產量為 0– 1000 升/小時（水），重量45KG, 尺寸 (長寬高）((450X250X350)MMPP使用雙機械密封，可24小時不停機連續生產，并通冷媒對密封部分進行冷卻。通過變換模塊，可以實現多功能多用途。機械密封和機械設計符合3A健康標準，是中試和小批量生產的最佳選擇。  

分散頭（一套轉子和定子）

為了確保設備符合各種應用的需要，依肯公司為所有的設備都配備了一系列的可選擇的定子和轉子（分散頭）。不同的分散頭設計都很好滿足了不同耗能水平的需要。此外，分散頭的設計也很好地滿足不同粘度的物質以及顆粒粒徑的需要。在線式的定子和轉子（分散頭）和批次式機器的工作頭設計的不同主要是因為在對輸送性的要求方面，而在線式機器對輸送的要求則比較低。
特別要引起注意的是：在粗精度、中等精度、細精度和其他一些工作頭類型之間的區別不光是指定轉子齒的排列，還有一個很重要的區別是不同工作頭的幾何學特征不一樣。狹槽數、狹槽寬度以及其他幾何學特征都能改變定子和轉子工作頭的不同功能。
根據以往的慣例，依據以前的經驗指定工作頭來滿足一個具體的應用。在大多數情況下，機器的構造是和具體應用相匹配的，因而它對制造出最終產品是很重要。當不確定一種工作頭的構造是否滿足預期的應用時。我們建議最好在實驗室里進行一次實驗或者測試。依肯公司鼓勵顧客能夠使用我們的設備，并且我們有一整套的測試實驗系統以便幫助顧客為您選型。

批次（分散頭） 不同的組合及不同的應用

管線式分散頭

定轉子（分散分散頭）技術

                                            
  2P轉子（粗精度）                                     2G 定子（粗精度）

粗精度的工作頭可以滿足中剪切的混合、均質工藝過程。它是由粗精度定子與泵葉式轉子（2P）相組成：一個粗精度的定子在使用時通常是和一個特定的轉子配套的，轉子可以提供很高的產量，這就是所謂的“P”。和其他形式的工作頭相比，這種定轉子組合成的分散頭將產量提高了4倍，它所產生的剪切力在中等水平，并且能產生泵的那種抽吸效應。這種工作頭可以在泵的位置替代泵使用，或者可以輔助泵來增加流量，同時也可以用于輔助多級機器輸送高粘度流體。
                                              
2G轉子（粗精度）                                        2G 定子（粗精度）
粗精度（2G）分散頭：主要用于擠壓、切碎、消溶和粗精度破碎。尤其適合于粗顆粒懸浮之前的預粉碎以及樹脂的切碎和擠壓操作。

                                           
4M轉子（中精度）                                       4M 定子（中精度）
中等精度（4M）分散頭：主要用于擠壓、顏料分散、加快溶解和良好的破碎。這種分散頭在分散和懸浮生產中應用的比較普遍，特別是顏料工藝領域，一般用在低粘度范圍的生產中較多。

                                     
6F轉子（細精度）                                        6F定子（高精度）
高精度（6F）均質頭：主要用于擠壓、催化、加快溶解以及要求比較高精度的粉碎。特別適合于微分散和懸浮，經常應用在洗液、面霜等領域，主要針對低粘度范圍的物料，也可以和一個喂料泵相連。

8SF 轉子（特高精度）                            8SF 定子（特高精度）  

特高精度（8SF）均質頭：主要用于擠壓、催化、加快溶解以及要求特高精度的粉碎。特別適合于微分散和精細懸浮，可以使粒徑范圍小到納米級。剪切力更強，乳液的粒經分布更窄。特別應用于:疫苗，細胞破碎，膠體溶液，金屬氧化物懸浮液，墨水，印刷涂料，色素混合等等。主要針對低粘度范圍的物料，也可以和一個喂料泵相連。