縦型ミキサーにおいて、低いせん断力と穏やかな運動、すなわち粒子完全性を決めるのはどのパラメータですか。
縦型ミキサーにおける粒子の完全性は、とりわけ工具の形状、回転数、充填率、混合時間、表面品質、製品特性によって決まります。目標は、顆粒、凝集体、コーティングされた粒子、繊維状の製品といった繊細な粒子を、必要な混合品質を損なわずにできるだけ穏やかに動かすことです。
最も優れた粒子保護は、求められる混合品質をできるだけ短いプロセス時間で達成できたときに生まれます。世界的に多く実証されているのは、適切に設計された縦型二軸ミキサーが、非常に短い混合時間と高い混合品質、良好な製品への配慮を両立できるということです。
工具と形状
らせん、またはスクリュー形状は中心的な要因です。均一な形状で大きな面積を持つ工具は、バルク材料を穏やかに上方へ送り、強いせん断ではなく主に対流的な循環を生み出します。
同様に重要なのが、滑らかな面、丸みを帯びた移行部、デッドスペースの少ない仕様です。これらは摩耗、粒子破損、局所的な過負荷を減らします。隙間の寸法は、詰まりや圧潰が生じないように設計すべきで、粒子径への一律の当てはめはそのためには単純すぎます。
回転数と周速
周速は機械的負荷にとって重要な調整レバーです。低い回転数と穏やかな周速は、せん断力、衝撃エネルギー、摩耗を減らします。
ただし回転数は低すぎてもいけません。そうでなければ必要な循環と均質化が得られないためです。したがって決め手となるのは、粒子保護と十分な混合作用のバランス点です。
充填率と混合挙動
適切な充填率はミキサーの機種と製品によります。40 から 80 パーセントといった一律の数値は大まかすぎます。充填率が低すぎると自由な動きと衝突負荷を助長し、高すぎると循環を妨げ、堆積層内の圧力を高めることがあります。
混合時間とプロセス制御
混合時間は、望む均一性に必要な分だけにとどめるべきです。滞留時間が長くなるほど、累積的な機械的負荷は増します。
ただし混合時間が短ければ自動的に良いわけではありません。時間が短すぎると混合が十分均一にならず、後で再び偏析することがあります。したがって最適な混合時間とは、確実に十分といえる最短の時間です。
容器内の流れの導き方
縦型ミキサーは通常、重力を利用した循環運動で作動します。製品は上方へ送られ、周辺部で再び下方へ流れます。このような循環の形は、強くせん断する、あるいは乱流的な混合原理に比べて、多くの場合粒子にとってより穏やかです。
表面と洗浄
滑らかで研磨された、あるいはコーティングされた製品接触面は、摩擦と付着を減らします。低い粗さは摩耗と付着を減らすことがありますが、それだけで決まるものではありません。
固定の粗さ限界は一般には当てはまりません。要求は製品、洗浄性、摩耗状況によって異なります。繊細な製品には、いずれにせよ丁寧に仕上げられた滑らかな面が有利です。
起動と停止
穏やかな起動・停止は、トルクのピークや急激な製品の動きを避けます。これにより機械的負荷が減り、とりわけ脆い、あるいは破損しやすい材料で有効です。
ランプ制御は重要ですが、適切な工具形状や充填率の代わりにはなりません。
製品特性
粒子の完全性は常に製品自体にも左右されます。かさ密度、粒度分布、水分、硬さ、気孔率、脆さが、材料がせん断、圧力、衝突にどれだけ敏感に反応するかを決めます。
そのためプロセスパラメータは製品ごとに設計・検証しなければなりません。脆い顆粒に適した設定が、より緻密な、あるいはより湿った製品には適さないことがあります。
排出と排出作業
排出も粒子の完全性に影響します。不必要な強制搬送を伴わない、重力を利用した穏やかな排出は、多くの場合有利です。圧潰や追加の過負荷が避けられるためです。
したがって排出は、後段の工程としてだけでなく、全体プロセスの一部として捉えるべきです。
amixon® はこうして繊細な粉粒体の粒子完全性を守ります
amixon® は、組み合わせた循環原理、低い周速、名前の付いた工具技術、実際のテストセンター試験によって粒子の完全性を確保します。それぞれの要素が互いにかみ合っています。
基本原理としてのマクロ流れとミクロ流れ
回転する混合工具のらせん状の形が、マクロな流れを生み出します。混合物は容器壁に沿って上方へ送られます。上に達すると中心で再び下方へ流れます。こうして容積全体を継続的に動かす閉じた循環が生まれます。必要に応じて、高速回転する切削ロータがミクロな流れを補います。これらは衝突、摩擦、せん断効果によって凝集体や塊を狙いどおりに解きます。両方の流れは amixon® のミキサーでは同時に働き、互いに最適に調和しています。結果は最小のエネルギー投入での理想的な混合品質です。その際、混合物はほとんど加熱されません。
工具技術
SinConvex® 混合工具は三次元の推力流れを生み出します。外側で製品は上方へ、中心では下方へ動かされ、これに均一な回転が重なります。理想的な混合は、こうして多くの場合 2 から 5 分以内に得られます。これは工具 50 から 100回転に相当します。その間、製品の加熱も偏析も起こりません。配慮の度合いに応じて、さまざまな機械コンセプトが用意されています。
同じ機械で、必要に応じて狙いを定めた脱凝集も行えます。切削ロータは局所的にのみ作用し、凝集体を解く必要があるときだけ投入されます。バッチ全体は引き続き穏やかな基本流れのみを通過します。混合プログラム（速度、時間、ロータの使用）は PLC に保存され、バッチごとに再現できます。
配慮を損なわない大バッチ
周速でスケーリングするため、生産規模でも粒子への負荷はテストセンター水準のままです。VM/HM で最大 50,000 リットル、Gyraton® GM では 100 m³まで対応し、GM は最小の駆動出力で精密かつ穏やかに混合するよう設計されています。混合品質は充填率（10 から 100 %）に依存せず、理想的なランダム混合を保ちます。
極限に対応する専用機種
極めて壊れやすい製品には、SpherHelics® 球状ミキサー SH（角や圧潰域のない球形混合室、400 から 5,000 l）と KoneSlid® KS を用意しています。最小のエネルギー投入で 20 から 40回転後に理想的な混合品質に達し、堆積の山や偏析なく数秒で排出できます。噴霧乾燥、流動層造粒、バンド乾燥された製品向けに開発されています。破損率と粒度分布の推移は、amixon® がテストセンターで具体的な製品ごとに測定し、試験前後の粒度分析とともに文書化します。
妥協のない機種寸法
amixon® の刻みはあらゆる目標寸法をカバーします。縦型ミキサーとコーンミキサー（VM、HM、AM）、および混合乾燥・反応機 VMT と AMT は、ご要望に応じて 100 リットルから 50,000 リットルまで 100 リットル刻みで、Gyraton® GM は 10 から約 100 m³まで 1 m³刻みで、これに EM（5 から 200 l、規格ドラム）と COM（100 から 4,000 l、コンテナを混合室として使用）が加わります。それぞれのミキサー内で充填率は約 10 から 100 %まで自由に選べ、混合品質は技術的に理想的なランダム混合のままで、同じ装置で一桁分のバッチ幅を扱えます。
構造上の基礎としてのハイジェニックデザイン
これらすべての特性は amixon® のハイジェニックデザインに支えられています。混合室と混合工具は継ぎ目なく溶接・研磨され、混合工具は上部のみで支持されるため、汚染上重要な下部シャフト貫通部がありません。持続的にデッドスペースのない OmgaSeal® シール付きの大きな Clever-Cut® 点検扉により、すべての製品接触面に人間工学的にアクセスでき、デッドスペースのない排出機構と内蔵の洗浄ランス（ご要望に応じて全自動の湿式洗浄）が、乾式・湿式いずれの洗浄も EHEDG ガイドライン、FDA 衛生ガイドライン、3-A Sanitary Standards に沿って検証可能にします。