Hintergrund und Aufgabenstellung
SiO₂ (Aerosil) findet in vielen industriellen Formulierungen Anwendung, beispielsweise als Verdickungs- und Strukturierungsmittel in Harzsystemen. Kombiniert mit Polyesterharz entsteht ein Verbund, der unter anderem in Beschichtungen, Verbundwerkstoffen oder Klebstoffen eingesetzt wird, um spezifische mechanische oder rheologische Eigenschaften zu erzielen. Damit die gewünschten Produkteigenschaften – etwa eine definierte Viskosität, Abriebfestigkeit oder Haftung – erreicht werden können, ist eine gleichmäßige und stabile Dispergierung von SiO₂ im Polyesterharz essenziell.
Die Herausforderung
Das Dispergieren von SiO₂ (Aerosil) in Polyesterharz stellt Anwender vor mehrere Herausforderungen:
- Feine Partikel und Staubbildung: Aerosil ist ein extrem feines Pulver, das leicht staubt. Bei unzureichender Prozesskapselung kann Staub austreten und sowohl das Arbeitsumfeld als auch die Produktqualität beeinträchtigen.
- Agglomeratbildung: Die nanoskaligen SiO₂-Partikel neigen dazu, sich zu Agglomeraten zusammenzuschließen. Ohne ausreichende Scherung und Durchmischung bleiben Klümpchen bestehen, was zu Inhomogenitäten im Endprodukt führt.
- Zähe und reaktive Harzsysteme: Polyesterharze können hochviskos sein und/oder während der Verarbeitung teilweise mit anderen Komponenten (z. B. Härtern) reagieren. Dies erfordert präzise Prozesskontrollen, um ein frühzeitiges Aushärten zu vermeiden.
- Skalierungs- und Zeitaufwand: Bei herkömmlichen Chargenprozessen sind oft mehrere Vor- und Nachmischschritte notwendig. Dies verlängert die Prozessdauer und erhöht den Anlagenbedarf.
Die Lösung
Die Rotor-Stator-Systeme von Cavitron (z. B. Kolloidmühlen oder vergleichbare Dispergieranlagen) bieten eine effiziente und sichere Methode, SiO₂ in Polyesterharz zu dispergieren. Der enge Spalt zwischen Rotor und Stator und die dabei entstehenden hohen Scherkräfte sorgen dafür, dass:
- Aerosil-Partikel aufgeschlossen und gleichmäßig in das Harz eingebracht werden.
- Agglomerate zuverlässig zerkleinert werden, bevor sie sich im Produkt verteilen können.
- Prozessstabilität gewährleistet ist, da Druck, Temperatur und Verweildauer präzise eingestellt und kontrolliert werden können.
- Staubentwicklung minimiert wird, weil das gesamte Dispergierverfahren in einem geschlossenen System abläuft.
Das Resultat ist eine feine, homogene Dispersion, die den hohen Qualitätsanforderungen für Verbundwerkstoffe, Beschichtungen oder Klebstoffanwendungen gerecht wird.
Übersicht Kundenvorteile
1
Große Auswahl an Systemen
2
Rationalisierungspotenzial durch Prozessintegration
3
Zeit- und Kostenersparnis
4
Minimaler Platzbedarf
5
Keine Verklebungen und 100%-ige Verarbeitung
6
Optimale Prozesskontrolle
7
Energieeffizienz
8
Sicher und umweltfreundlich
9
Höhere Feststoffkonzentrationen möglich
Vorteile im Detail
Die besonders ausgereifte Technik und die durchdachte Konstruktion der Cavitron-Systeme bieten Anwendern folgende konkrete Vorteile:
- Große Auswahl an Systemen
Cavitron stellt unterschiedlich konfigurierte Rotor-Stator-Kombinationen bereit. So können Kunden die optimale Lösung für ihre spezifischen Viskositäten, Durchsatzmengen und Rezepturen finden. - Rationalisierungspotenzial durch Prozessintegration
Mehrere Verfahrensschritte – etwa Vorzerkleinerung, Dispergierung und Homogenisierung – lassen sich in nur einer Maschine vereinen. Dadurch entfallen zusätzliche Misch- und Transferprozesse, die Produktion beschleunigt sich und senkt die Kosten. - Zeit- und Kostenersparnis
Der unmittelbare und vollständige Aufschluss der SiO₂-Partikel führt zu einer schnellen, reproduzierbaren Herstellung. Längere Chargenzeiten und zusätzliche Arbeitsschritte werden überflüssig, was den Produktionsdurchlauf verkürzt und den Energieverbrauch mindert. - Minimaler Platzbedarf
Gegenüber einer klassischen Chargenproduktion benötigt eine kontinuierliche Rotor-Stator-Anlage bis zu 90 % weniger umbauten Raum. Das macht den Einsatz dieser Technik besonders interessant für platzkritische Produktionsumgebungen. - Keine Verklebungen und 100%-ige Verarbeitung
Die Zwangsförderung im Rotor-Stator-System verhindert Ablagerungen an Behälterwänden oder Rührorganen. Dies minimiert Ausschuss und gewährleistet, dass das gesamte zugeführte Material verarbeitet wird. - Optimale Prozesskontrolle
Dank der geringen Volumina im Dispergierbereich sind Druck und Temperatur präzise regelbar – eine wesentliche Voraussetzung, um das sensible Polyesterharz nicht unerwünscht zu verändern oder vorzeitig zu vernetzen. - Energieeffizienz
In den sehr engen Bearbeitungszonen wird die Eingangsenergie hochwirksam zum Zerkleinern und Durchmischen genutzt. Im Vergleich zu konventionellen Rührbehältern entsteht deshalb ein geringerer Energiebedarf bei gleicher oder besserer Dispersion. - Sicher und umweltfreundlich
Da keine Stäube entweichen und der gesamte Prozess in einem geschlossenen System stattfindet, ist das Verfahren quasi emissionsfrei. Dies schützt sowohl das Personal als auch die Umwelt. - Höhere Feststoffkonzentrationen möglich
Rotor-Stator-Maschinen von Cavitron können auch bei hohen Feststoffanteilen arbeiten. So lässt sich der Anteil an Lösemitteln oder Wasser reduzieren, was wiederum Kosten und Umweltbelastungen senkt.
Dank dieser Eigenschaften stellen die Rotor-Stator-Systeme von Cavitron eine erstklassige Lösung für das Dispergieren von SiO₂ (Aerosil) in Polyesterharz dar. Sie steigern nicht nur die Produktqualität durch feinste Dispergierung, sondern erhöhen auch die Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Nachhaltigkeit des gesamten Herstellungsprozesses.
Allgemeine technische Spezifikationen
Statische Dichtungen:
Viton, Teflon, Kalrez, andere Elastomere.
Betriebsdruck:
Bedarfsabhängig, bis 100 bar, Standard: bis 10 bar.
Betriebstemperatur:
Bedarfsabhängig bis 250 °C, Standard: 150 °C.
Leistungen, Energieeinsatz:
Typenübersicht Download.
Antriebe und Kraftübertragung:
Drehstrommotoren, Hochfrequenzmotoren, mechanische Getriebe, Regelantriebe, stufenlose, elektronisch gesteuerte und kontrollierte. Keilriemen, Poly-V-Riemen.
Intensitätsstufen:
Betriebsbezogene, von der groben Vermischung bis zur Dispergierung im Angström-Bereich.
Lagerung:
Kegelrollenlager, Schrägkugellager (doppelt).
engineered.
