Norbert Kern，Bühler

　　在涂料生產中，濕磨法是珠磨機中關鍵的一步。對影響產品質量和生產率的因素進行了討論。結果表明，通過調整研磨珠尺寸、密度和質量，可顯著改進研磨質量。

　　近年來，對油墨和涂料的質量要求顯著提高。油墨顏色必須非常生動，涂料使用壽命要求更長。但迫于壓力，制造商必須削減成本，通常是由價格決定原材料采購。同時，在使用改性配方和一些低端原材料時，也要保證最佳質量。

　　一個關鍵因素在于對珠磨機分散工藝的全面理解：只有通過產品性能、磨珠和研磨工藝之間的最優相互作用，才能實現最佳結果。

　　若研磨珠的尺寸、密度和質量與分散工藝和加工工藝協調得當，則可提高工藝效率和懸浮液的質量。通常采用珠磨機對油墨或涂料進行分散。這些系統都有一個轉子，使得大量小型磨珠進行相對運動，從而提供有效研磨。由于磨珠之間的物理摩擦恒定不變，彩色顏料的顆粒團聚體基本會被分解;主要的微粒會被潤濕，然后均勻地分布在液體載體中。

　　顏色性能與分散體之間的關系

　　對于油墨廠商來說，分散體的顏色性能至關重要。色強度、光澤和透明度很大程度上取決于濕磨工藝，并與粒徑分布直接相關。顏料磨得越細，其總表面積越大。這反過來提高了色強度。細磨的副作用就是，確定的色強度所需的顏料較少，這就提高了利潤率。為獲得更高的光澤，懸浮液的粒徑分布需要相對較窄一些。

　　粒徑不能相差太大。粒徑太大或可能發生再凝結的太顆粒物，會對光澤造成負面影響，從而影響流動性。

　　最后，第三種顏色性能——透明度，也取決于粒徑。例如，木材保護面漆中的氧化鋅，必須經過細磨，允許可見光通過，而紫外線則被吸收。

　　在珠磨機中，通過壓力、沖擊和剪切力的有效結合，對顆粒團進行研磨。生產油墨和涂料是一種典型的分散工藝，這也就是剪切力重要作用的原因。

　　團聚體受到移動液體影響后，可輕易被分解。剪切力是由磨珠之間的相對運動以及磨珠間形成的膜的相對運動產生。為達到較大的剪切力，必須使磨珠進行集中運動。該工藝的效率很大程度上取決于珠磨機的類型。

　　全容量珠磨機需要大量磨珠

　　在所謂的全容量珠磨機中(圖1)，旋轉和靜態部分之間的間距相對較大。因此攪拌器在磨珠中只能引起少量的運動，被激活的可能性也是有限的。

　　但是，如果系統采用較細磨珠運行的話，直徑為0.5～2 mm 左右，仍可實現相對較快的速度。為了確保機械摩擦的次數與較小磨珠系統相似，涂料制造商還可改變產品黏度，例如，通過增加顏料的比例，從20%增加到25%。

　　或者，可通過改變磨珠的密度來影響機械摩擦的沖擊力。可使用大量不同密度、不同材料的磨珠。例如，硅酸鹽磨珠，每公升重4.1 kg;氧化鈷密度范圍居中，6 kg/L，鋼磨珠，7.5 kg/L，位于高端。根據黏度不同，可使用其他材料。對于黏性懸浮液來說，由于其質量較大，建議采用較重的磨珠，這是由于每個磨珠可向產品釋放和轉移更多的能量。

　　不同珠磨機中的較小磨珠提高效率

　　相比之下，當油墨制造商采用稱為環縫珠磨機運作時，情況各不相同。在此加工區被布置為針腳對針腳的幾何結構。這就使得磨珠可以充分激活起來，并且產生相對運動，能產生有效研磨。

　　相對全容量珠磨機來說，這里使用的是較小的磨珠。這些較小的磨珠具有多方面的優勢。加工區放的磨珠越多，所有磨珠的總體表面積就越大，就越有可能與顆粒團聚體接觸。這就是在環狀間隙珠磨機里，機械摩擦的沖擊次數較多的原因。

　　機械摩擦的沖擊力次數越高，意味著團聚體能夠更快地被分解。此外，為達到預期強度，磨珠無需太多加速度。這就減少了能量耗損。生產一噸懸浮液，所需功率可減少30%。

　　另一個好處是，使用相同的能量可以使得生產率提高：同樣的時間可多生產懸浮液多達50%。但是，較小的磨珠也會帶來另一個挑戰：其必須通過離心系統再次分離。這意味著磨珠不能太輕，否則，會卡在篩子中。

　　為何磨珠的質量是重要因素

　　提供有各種尺寸的磨珠以適配不同的珠磨機以及不同的研磨任務(見圖3)。除磨珠的尺寸和密度之外，還應考慮其質量。濕磨法是一項能源密集型工藝。在攪拌的珠磨機里，磨珠之間的摩擦力相對激烈。全容量珠磨機的功率密度約為0.5 kw/L，而環狀間隙珠磨機可達到3.5～5 kw/L。這些應變和應力對磨珠的性能和用于加工區的材料有特殊要求。

　　如果磨珠為低端材料，就會產生磨損并且磨珠粗糙的表面會對機械部件造成損傷。此外，此類磨珠會產生不規則磨損，并且一段時間后會變成扁豆形狀。這對分散結果會產生不利影響。為了確保持續生產高質量產品，某些研磨工藝中應盡可能采用高品質磨珠。如果磨珠磨損均勻，那么，產品質量就會持續保持并會延長機器使用壽命。

　　高質量磨珠并非總是必需品

　　在實踐中，通常產品性能、磨珠和機械技術之間的互相作用比較復雜。在生產二氧化鈦的過程中，通過分散對表面進行處理。這通常是采用容量為500～1000 L的全容量珠磨機完成。這需要相對較大的磨珠，直徑為0.8～1 mm。由于產生的磨損為無色磨損，并且不會影響懸浮液的質量，因此，推薦氧化鈷作為完成此工藝的磨珠材料。摩擦強度只有0.1～0.2 kw/L，允許使用低端磨珠。由于加工區是采用聚氨酯塑料作為襯里，因此，即使是粗糙面的磨珠也不會造成任何損傷。

　　再有就是經濟方面的考慮：若容量為1 000 L，磨珠的材料成本為重要因素。

　　磨珠和材料與產品完全匹配

　　一個迥然不同的實例就是對升華噴墨紡織染料的生產。需要對成品進行細磨，使粒度約為200 nm。同時，懸浮液不能含有任何研磨材料，否則噴墨打印機的噴嘴可能會堵塞。

　　對于此次作業而言，將陶瓷或塑料內里的環狀間隙珠磨機與由直徑為0.1～0.2 mm的氧化鋯制成的相對高質量的磨珠結合，已證明有效。高質量的陶瓷使得磨珠磨損均勻并且保持其圓形形狀。這樣就保護了機器。由于磨珠不會堵塞篩子，所以該工藝也是非常有效的。

　　換句話說，最佳分散體通常取決于多種因素。表1對其中的某些因素進行了總結。如果制造商生產新配方或加工新原材料，必須考慮到這一點，并且在必要時對所使用的磨珠進行調整。只有當所有的參數之間協調，才能使濕磨工藝有效，并使懸浮液達到預期性能。