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Verfahrenstechnik 1-2/2017

Verfahrenstechnik 1-2/2017

VERFAHREN UND ANLAGEN

VERFAHREN UND ANLAGEN Richtig vorbereitet ist halb gemahlen Mikromahlkörper reduzieren Energieverbrauch Rührwerkskugelmühlen mit Mikromahlkörpern erlauben eine sehr feine Ausreibung des Mahlguts, sparen Energie und erhöhen die Produktivität. Damit sie diese Vorteile ausspielen können, ist jedoch eine optimale Vordispergierung entscheidend. Autor: Norbert Kern, Head of Product Management, Business Area Grinding & Dispersion Technologies, Bühler AG, Uzwil, Schweiz Hochauflösende LCD-Bildschirme sollen die Farben satt darstellen und eine hohe Leuchtkraft haben. Um dies zu erreichen, müssen die sogenannten Farbfilter über sehr kleine Partikelgrößen und eine hohe Transparenz verfügen. Für ihre Herstellung hat sich das Nassmahlverfahren in Rührwerkskugelmühlen als besonders effizient erwiesen. Zum Einsatz kommen dabei Mikromahlkörper, die nur noch zwischen 20 µm und 200 µm groß sind. In konventionellen Anlagen beträgt der Durchmesser der Kugeln 0,8 bis 1,5 mm. Die kleinen Mahlkörper ermöglichen eine schonende Dispergierung des Mahlguts bis in den Nanometerbereich. Gleichzeitig tragen die Mikromahlkörper aber auch dazu bei, den Energieverbrauch um bis zu 50 % zu reduzieren und die Produktivität der Mühle um rund 30 % zu steigern. In anspruchsvollen technischen Dispergieranwendungen – etwa bei der Herstellung solcher Color Filter für LCD-Displays oder auch von Leiterpasten für elektrische Schaltkreise – sind Rührwerkskugelmühlen mit kleinen Mahlkörpern heute längst Standard. Aber auch bei einfacheren Dispergieraufgaben wie etwa bei der Herstellung von Druckfarben oder Coatings sind die Anforderungen an die Qualität in den letzten Jahren deutlich gestiegen. Deshalb möchten vermehrt auch die Hersteller etwa von Verpackungsdruckfarben von den Effizienzvorteilen kleiner Mahlkörper profitieren. Für sie ist neben dem reduzierten Energieverbrauch und der höheren Produktivität vor allem der Qualitätsaspekt entscheidend: Durch die feinere Ausreibung der Pigmente benötigen sie weniger Farbstoffe und können so ihre Marge erhöhen. Die Vorbehandlung ist entscheidend Damit Rührwerkskugelmühlen mit Mikromahlkörpern ihre Vorteile aber so richtig ausspielen können, ist eine optimale Vordispergierung entscheidend. In der Praxis findet vor der eigentlichen Nassvermahlung oft nur ein Mischprozess statt, der stark von der Qualität der Rohstoffe abhängig ist. Erfolgt die Vermischung nicht absolut homogen, können bei der Vermahlung Probleme auftreten. Eine zu ungleiche Partikelgrößenverteilung führt etwa dazu, dass die Mühle verstopft oder mit größeren Mahlkörpern betrieben werden muss. Ein weiterer Nachteil ist auch, dass im ganzen Anlagenkonzept Sedimentationen entstehen können. Dies hat dann häufige Reinigungsintervalle und dadurch auch Produktionsunterbrechungen zur Folge. Bühler hat dies zum Anlass genommen, eine neuartige Lösung für das Vordispergieren zu entwickeln und den Nassmahlprozess als Ganzes zu optimieren. Nach der sorgfältigen Evaluation verschiedener Systemtypen fiel die Wahl auf eine Lösung mit Mahlkörpern: Eine Kugelmühle ist am besten dazu geeignet, um im Vordispergierpro-

VERFAHREN UND ANLAGEN 01 Macro Media – Kleinvolumige Ringraum- Rührwerksmühle für den betriebssicheren Einsatz von Mikro-Perlen 02 Beispiel einer kompakten Prozesslösung mit Macro Media und Micro Media zess eine effiziente Zerkleinerung der Partikel zu erzielen. Eine zentrale Anforderung an die neue Lösung war eine hohe Rezirkulationsrate. Damit das Überkorn effizient eliminiert und eine möglichst enge Partikelgrößenverteilung erreicht wird, muss der ganze Inhalt des Mischtanks das Kugelpaket mehrfach durchlaufen. Die Anlage muss zudem ein Produkt verarbeiten können, das erst gemischt wurde. Sie muss deshalb robust gebaut sein, damit sie nicht verstopfen kann. Prozesssicherheit und geringerer Verbrauch Herausgekommen ist dabei Macro Media – eine kompakte Vordispergierungslösung, die alle wesentlichen Komponenten wie Pumpen, Produktförderung und Dispergierzone auf einer einzigen Welle integriert und sich problemlos in bestehende Umgebungen einfügen lässt. Ein spezielles Augenmerk wurde auf eine hohe Prozesssicherheit und einfache Reinigbarkeit gelegt. Die Maschine verfügt über eine dynamische, selbstreinigende Mehrfach-Spaltabtrennung. Weil zwischen den rotierenden und statischen Teilen in der Dispergierzone Scherkräfte wirken, können sich keine Teile festsetzen. Die hohe Durchdringbarkeit ermöglicht zudem hohe Rezirkulationsdurchsätze. Ein wichtiger Aspekt ist auch der reduzierte Energieverbrauch. Während ein kon- ventionelles Vormischsystem für eine Batchgröße von 2000 l etwa 44 bis 75 kWh benötigt, schlägt der gleiche Prozess bei einer Macro Media mit lediglich 25 kWh zu Buche. Weil gleichzeitig weniger Peripheriegeräte betrieben werden müssen und eine tiefere installierte Komplettleistung benötigt wird, reduzieren sich die Energie- und Installationskosten zusätzlich. Mehr Flexibilität und weniger Stillstand Wie das Praxisbeispiel eines Druckfarbenherstellers in Italien zeigt, ermöglicht die Macro-Media-Technologie eine grundlegende Optimierung der Produktionsprozesse. Der Hersteller hatte seine Rohmaterialien vorher lediglich mit einem Mischsystem aufbereitet. Danach musste er den Batch so rasch wie möglich in einer Rührwerkskugelmühle weiterverarbeiten. Verging beim Transport zu viel Zeit oder stand gerade keine Mühle zur Verfügung, bildeten sich Sedimentationen und es kam häufig zu Verstopfungen des Mahlsystems. Diese Abläufe führten einerseits dazu, dass das Unternehmen nicht flexibel war und alle Schritte auf die Verfügbarkeit einer Mühle abstimmen musste. Andererseits kam es häufig zu unfreiwilligen Stillständen. Bühler hat bei diesem Kunden eine Macro- Media-Vordispergierungsanlage zwischen zwei konventionellen Mischsystemen installiert. So kann nun ein Batch vordispergiert und die Anlage im Anschluss mit Lösungsmitteln gereinigt werden, die noch in das gleiche Produkt fließen. Nach der Vordispergierung ist die Suspension nun stabil und lässt sich jederzeit weiter verarbeiten. Der Hersteller kann seine Mitarbeitenden deshalb viel flexibler einsetzen als früher. Wann immer gerade eine Rührwerkskugelmühle frei ist, steht auch bereits vordispergiertes Produkt zur Verfügung. Die Effizienz und die Produktivität im Betrieb konnten deshalb deutlich gesteigert werden. Die Macro Media bietet aber noch einen weiteren Vorteil: Die Pigmente werden nun allein schon während der Vordispergierung so fein vermahlen, dass sie nicht in einem Filter hängen bleiben können. Deshalb kann der Hersteller zwischen der Vordispergierung und der Nassvermahlung einen zusätzlichen Filterschritt integrieren und Fremdkörper wie Fasern oder Papierstücke wirksam entfernen. Solche Fremdkörper werden vom Kugelpaket einer Rührwerkskugelmühle mit kleinen Mahlkörpern nicht zerkleinert und können zu Verstopfungen des Mahlsystems führen. Dank der bereits sehr feinen Vordispergierung können sie jetzt effizient herausgefiltert werden, ohne dass ein einziges Pigment verloren geht. Fotos: Tim Friedrich@www.fotolia.de, Bühler www.buhlergroup.com VERFAHRENSTECHNIK 1-2/2017 11

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