Hintergrund und Aufgabenstellung
Polymere und Harze spielen als Bindemittel und Funktionspolymere in vielen industriellen Anwendungen eine zentrale Rolle. Sie kommen unter anderem in Klebstoffen, Lacken, Farben sowie in anderen Beschichtungssystemen für Metall, Holz und Kunststoffe zum Einsatz. Dabei ist es oft notwendig, diese polymere bzw. harzartige Phase in Form einer stabilen Emulsion aufzubereiten, um sie entweder direkt weiterzuverarbeiten oder gezielt in andere Herstellungsprozesse einzubringen. Eine homogene Verteilung und ein möglichst hoher Feinheitsgrad der Emulsion sind entscheidend, um optimale Produkteigenschaften wie Haftfähigkeit, Oberflächenfinish oder Korrosionsschutz zu erzielen.
Die Herausforderung
Die Emulgierung von Polymeren und Harzen kann mit einigen Schwierigkeiten verbunden sein:
- Zähe und hochviskose Phasen: Polymere und Harze besitzen häufig eine sehr hohe Viskosität. Beim Emulgieren mit wässrigen Phasen oder Lösungsmitteln kommt es leicht zu Klumpenbildung oder ungleichmäßiger Verteilung.
- Sensibles Prozessverhalten: Überhitzung, zu starke Scherung oder unzureichende Durchmischung können die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Polymere negativ beeinflussen. Das Resultat sind Qualitätsverluste im Endprodukt.
- Fehlende Homogenität: Herkömmliche Rührverfahren, insbesondere im Chargenbetrieb, führen nicht immer zu einer feinen und gleichbleibend stabilen Emulsion.
- Skalierungsprobleme: Eine gleichbleibende Produktqualität in unterschiedlichen Produktionsmengen – vom Labormaßstab bis zur großtechnischen Fertigung – stellt hohe Anforderungen an Prozess- und Anlagentechnik.
Die Lösung
Rotor-Stator-Systeme von Cavitron (z. B. Kolloidmühlen oder vergleichbare Dispergieranlagen) bieten eine erstklassige Lösung zur kontinuierlichen Emulgierung von Polymeren und Harzen. Diese Technologie basiert auf einem äußerst präzisen Spalt zwischen Rotor und Stator, durch den das Produkt gepumpt wird. Dabei entstehen hohe Scherkräfte und Turbulenzen, die Polymere bzw. Harze effektiv zerkleinern und unmittelbar in die gewünschte Emulsionsphase überführen.
- Hohe Scherintensität: Das extrem kleine Spaltmaß ermöglicht die Bildung feiner Tröpfchen und verhindert die Entstehung von Klumpen oder Agglomeraten.
- Kontinuierlicher Betrieb: Durch den Durchflusscharakter ergeben sich reproduzierbare Ergebnisse, da alle Rohstoffanteile die gleiche Intensität und Dauer der Scherung erfahren.
- Einstellbare Prozessparameter: Durch Veränderung der Drehzahl, Spaltweite und Produktflussrate können die Anlagen exakt an die jeweiligen Polymer- und Harzeigenschaften angepasst werden, was eine stabile Emulsion mit genau definierten Tropfengrößen erzeugt.
- Schonende Verarbeitung: Temperatursensible Polymere und Harze werden so behandelt, dass mögliche thermische Schäden oder Viskositätsveränderungen minimiert werden.
Übersicht Kundenvorteile
1
Große Auswahl an Systemen
2
Rationalisierungspotenzial
3
Zeiteinsparung und Kostenreduktion
4
Reproduzierbare Produktqualität
5
Kompakte Bauweise
6
Sauberes Verfahren ohne Verkleben
7
Optimale Kontrolle von Druck und Temperatur
8
Energieeffizienz
9
Emissionsfreier Betrieb
10
Höhere Feststoff- und Konzentrationsfähigkeit
Vorteile im Detail
Durch ihre konstruktiven Besonderheiten und die daraus resultierende Prozesstechnik bieten die Anlagen von Cavitron erhebliche Vorteile bei der Emulgierung von Polymeren und Harzen:
- Große Auswahl an Systemen: Cavitron verfügt über ein breites Spektrum unterschiedlicher Rotor-Stator-Kombinationen, die gezielt auf das Viskositätsspektrum und die Verarbeitungstemperaturen Ihrer Polymere und Harze ausgelegt sind.
- Rationalisierungspotenzial: Mehrere Verfahrensschritte – wie Vorvermischung, Emulgierung und Feinzerkleinerung – können in nur einer Maschine erfolgen. Dadurch entfallen aufwendige Zwischenschritte, was die Produktionszeiten verkürzt und den Investitions- wie auch Personalaufwand spürbar reduziert.
- Zeiteinsparung und Kostenreduktion: Die unmittelbare und vollständige Durchmischung im Rotor-Stator-System sorgt für eine rasche Bildung homogener Emulsionen. Das senkt die Verweil- und Rührzeiten und erhöht gleichzeitig die Durchsatzleistung.
- Reproduzierbare Produktqualität: Dank des kontinuierlichen Betriebs und der präzisen Einstellmöglichkeiten bleibt die Emulgierleistung von Charge zu Charge konstant. So entsteht eine gleichbleibend hohe Produktqualität – gerade für anspruchsvolle Endanwendungen essenziell.
- Kompakte Bauweise: Im Vergleich zur Chargenherstellung erfordert eine kontinuierliche Rotor-Stator-Anlage etwa 90 % weniger umbaute Fläche. Darüber hinaus werden weder große Rührbehälter noch umfangreiche Rohrleitungssysteme benötigt.
- Sauberes Verfahren ohne Verkleben: Durch die Zwangsförderung im engen Spalt von Rotor und Stator bleiben keine Produktreste an Behälterwänden oder Einbauten haften. Das vereinfacht die Reinigung, beschleunigt Produktwechsel und reduziert Ausfallzeiten.
- Optimale Kontrolle von Druck und Temperatur: Da das Medium in einem geschlossenen System durch kleine Bearbeitungsräume strömt, lassen sich Temperatur- und Druckverhältnisse sehr exakt steuern. Das ist insbesondere bei reaktiven oder empfindlichen Polymer- und Harzsystemen von Vorteil.
- Energieeffizienz: Die starke Scherwirkung wird in sehr kompakten Räumen erzeugt, wodurch sich der Energieeinsatz deutlich gezielter nutzen lässt als in großen, kraftaufwändigen Rührbehältern. Der Energieverbrauch sinkt, ohne dass die Emulgierqualität leidet.
- Emissionsfreier Betrieb: Cavitron-Anlagen arbeiten staub- und aerosolfrei in einem vollständig gekapselten Prozessraum. Das sorgt für ein sicheres Arbeitsumfeld und schont die Umwelt.
- Höhere Feststoff- und Konzentrationsfähigkeit: Rotor-Stator-Systeme von Cavitron können auch mit erhöhten Polymer- und Harzkonzentrationen umgehen. Dadurch verringert sich der Aufwand an Lösemitteln oder Wasser, was sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch von Vorteil ist.
Mit diesen Merkmalen lassen sich selbst anspruchsvolle Aufgaben in der kontinuierlichen Emulgierung von Polymeren und Harzen effizient, sicher und reproduzierbar lösen. Die Rotor-Stator-Systeme von Cavitron verschaffen Anwendern dadurch einen deutlichen Wettbewerbsvorsprung: Sie verbessern Produktqualität, senken Kosten und bieten hohe Flexibilität für unterschiedlichste Rezepturen und Produktionsgrößen.
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.
