Dispergieren
Was ist eine Dispersion?
Eine Dispersion ist in der Chemie ein heterogenes Gemenge aus mindestens zwei Stoffen, die sich nicht oder kaum ineinander lösen oder chemisch miteinander verbinden. Um ideale Mischgüten zu erzielen, müssen zunächst heterogene, disperse Stoffe deagglomeriert und in ein homogenes Gemisch – die sogenannte kontinuierliche Phase – verwandelt werden. Hierfür wird der Prozess des Dispergierens angewandt.
Dispergieren: Definition und Bedeutung des Prozesses in der Mischtechnik
Als Dispergieren wird der Prozess der Herstellung eines homogenen Gemischs aus zuvor dispersen, heterogenen Stoffen bezeichnet. Disperse Stoffe – beispielsweise Agglomerate in Form von Festpartikeln – verfügen zunächst über eine Grenzoberfläche, die das Mischen der beiden Stoffe verhindert. Der Prozess der Dispergierung gleicht diese chemischen Grenzoberflächen aneinander an: Unter Einsatz eines hohen Energieeintrags werden disperse Agglomerate aufgebrochen, diese auf möglichst gleiche Größen zerkleinert und dann strichfein in einem anderen Stoff verteilt. amixon® hat zu diesem Zweck Mischanlagen entwickelt, die mit Wirbel-, Reib- und Schleuderkräften Mischgüter zuverlässig dispergieren und ideale Mischungen jederzeit gewährleisten.
Die Arten der Dispergierung: Trockendispergierung und Nassdispergierung
Man unterscheidet zwischen Trocken-Dispergierung und Nass-Dispergierung. Je nach Produkt und Prozessverfahren variieren die Vor- und Nachteile. Aufgabe der Trockendispergierung ist die Überwindung der Haftkräfte zwischen agglomerierten Partikeln und die optische Verdünnung des Partikelkollektivs. Für das Aufbrechen dieser Agglomerate ist ein Energieeintrag nötig, der die Bindungskräfte zu überwinden vermag. Die agglomerierten Haufwerke werden dazu in Bewegung gebracht, so dass Massenkräfte wie Schwerkraft, Trägheit oder Fliehkräfte sowie Oberflächenkräfte aus Strömungseffekten gegen diese Bindungskräfte wirken können.
Grundsätzlich sind feine Partikelkollektive in Flüssigkeiten leichter zu dispergieren, da die gegenseitigen Haftkräfte geringer ausfallen. Bei der Nassdispergierung wird Schüttgut entweder als trockenes Pulver oder als Suspension in einen geschlossenen Flüssigkeitskreislauf gegeben und einem hohen Energieeintrag ausgesetzt. Diese Art der Dispergierung wird angewandt, wenn das Produkt zu starker Agglomerationsbildung neigt und nur sehr schwer zu dispergieren ist.
Erfolgreich dispergieren mit der amixon® Mischtechnik
Zur erfolgreichen Dispergierung verfügt amixon® über innovative Lösungen. Unser Ziel: Ideale Mischgüten durch möglichst homogene Komponenten. amixon® Mischanlagen nutzen zu diesem Zweck unter anderem
Highshear-Blades und Dissolver.
Highshear-Blades
Um Agglomerate aufzubrechen, ragen Highshear-Blades seitlich in den
Mischbehälter und arbeiten mit Geschwindigkeiten bis 3.000 rpm. Sie
desagglomerieren, entklumpen und vergrößern die Grenzoberflächen. Mit
Highshear-Blades findet die Flüssigkeitsstoffverteilung bei erhöhtem
Energieeintrag unmittelbar durch Wirbel-, Reib- und Schleudereffekte statt. Die
Schneidrotoren unterstützen die Feinstverteilung flüssiger Bindemittel und
hochviskose Flüssigstoffbeigaben lassen sich strichrein im Pulver verteilen.
Sie werden mittels Zugabelanze unterhalb des Füllspiegels direkt in den
Wirkbereich des Schneidrotors injiziert.
Dissolver
Dissolver werden zur Dispergierung von leicht benetzbaren Materialien genutzt und spalten Agglomerate zunächst in kleine Primärteilchen. Die meist gezahnte Rührscheibe sollte mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 20 - 25m/s rühren, denn je schneller die Umfangsgeschwindigkeit, desto höher ist der Energieeintrag. Aufgrund seiner hohen Umfangsgeschwindigkeit eignet sich der Dissolver für niedrige bis mittelviskose Stoffe. Meist werden die Feststoffe zunächst in einer vorliegenden Lösung vordispergiert. Mit der nachfolgenden Dispergierung werden die Agglomerate schließlich abgebaut. Bei optimalen Größenverhältnissen erreicht man sehr gute Ergebnisse.
