Dispergieren

Als Dispergieren bezeichnet man die Homogenisierung von Stoffen oder auch die optimale Durchmischung. Durch Dispergierung erreicht man den Idealzustand von einzeln vorliegenden Primärteilchen, die mit Bindemittel benetzt werden.

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Dispergieraggregate

Zum Dispergieren benutzt man unter anderem:

• Dissolver
• Kneter
• Dreiwalze
• Kugelmühle
• Rührwerkskugelmühle
• Extruder (vornehmlich Gleichdrall-Doppelschneckenextruder)

Dissolver

Dissolver kommen bei der Dispergierung von leicht benetzbaren Materialien (Pigmente) oder dort, wo keine hohen Feinheitsansprüche bestehen, zum Einsatz. Bei optimalen Größenverhältnissen erreicht man gute Ergebnisse. Die meist gezahnte Rührscheibe sollte mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 20 − 25m / s rühren. Je höher die Umfangsgeschwindigkeit, desto größer sind die Scherkräfte, allerdings steigt die Temperatur dementsprechend an. Dadurch werden die Agglomerate in die kleineren Primärteilchen zerrissen. Wegen der hohen Umfangsgeschwindigkeit ist der Dissolver für niedrige bis mittelviskose Stoffe geeignet.

Meistens werden mit einem Dissolver die Feststoffe in einer vorliegenden Lösung vordispergiert. Bei der nachfolgenden Dispergierung werden die Zusammenballungen der Feststoffe (Agglomerat) abgebaut.

Kneter

Dieses Aggregat wird hauptsächlich zum Herstellen von pastösen Systemen angewendet. Die Stoffe werden untergehoben und dadurch vermischt. Der Kneter ist eher für die Vordispergierung zu verwenden.

Dreiwalze

Diese besteht aus Aufgabe-, Mittel- und Abnahmewalze, wobei die Aufgabe- und Abnahmewalze an die feststehende Mittelwalze gepresst werden. Die Walzen drehen sich im Verhältnis 1:3:9.

Das Dispergiergut kommt in den Aufgabespalt zwischen Aufgabe und Mittelwalze. Es wandert auf der Mittelwalze in den Abnahmespalt zwischen Mittel und Abnahmewalze. Die Abnahmewalze übernimmt das Dispergiergut, welches dann mit einem Abstreifmesser abgenommen wird. Die Walzen werden aufgrund der Temperaturerhöhung des Dispergiergutes von innen gekühlt.

Wegen des hohen Lösemittelverlustes ist die Dreiwalze nur für pastöse, also lösemittelarme Systeme verwendbar.

Durch das Quetschen und Scheren werden die Agglomerate zerkleinert.

Vorteile:

• Wirkungsintensität gut einstellbar
• Dispergierung von pastösen Materialien

Nachteile:

• großer Lösemittelverlust
• stetige Überwachung der Walze erforderlich

Kugelmühle

Dies ist ein zylinderförmiger Behälter, der mit Kugeln unterschiedlicher Größe (10 − 30mm) gefüllt werden kann. Die Kugeln bestehen aus Metall, Steatit oder Porzellan und machen die Hälfte des Füllvolumens aus. Die Feststoffagglomerate werden durch Rutsch- und Rollbewegungen der Kugeln zerkleinert.

Vorteile:

• einfach bedienbar
• kaum Lösemittelverlust, da geschlossenes System
• keine stetige Überwachung erforderlich

Nachteile:

• lange Laufzeit
• diskontinuierliche Arbeitsweise
• großer Reinigungsaufwand
• geringe Flexibilität der Chargengröße
• großer Maschinenpark notwendig
• Lärmbelästigung

Rührwerksmühlen

Dabei handelt es sich um einen Behälter, in dessen Längsachse eine Welle läuft. Auf dieser Welle sind Scheiben zum Rühren montiert. Der Mahlzylinder wird zu 60 − 80% mit Füllkörpern (Perlen) gefüllt. Durch Pumpen gelangt das Dispergiergut in den Mahlzylinder. Die Agglomerate werden zwischen den Füllkörpern zerstört, wenn die Welle rotiert. Je höher die Dichte der Perlen, umso größer die Dispergierintensität. Es gibt Glasperlen, Keramikperlen, Zirkonoxid und Stahlperlen. Glasperlen sind besonders preiswert und sind nicht so abrasiv zur Mühle; ZrO-Perlen (es gibt sie Cerstabilisiert und Yttriumstabilisiert) sind besonders hart und haben eine hohe Dichte. Besonders hartnäckige Pigmente, wie Nano-Zinkoxid können nur mit Zirkonperlen vollständig dispergiert werden. Nachteil von solch harten Perlen ist die verstärkte Abrasion an der Wandung der Mühle. Je feiner die Perlen, desto mehr Fläche steht zum zerreiben von Agglomeraten zur Verfügung. Deswegen kann man mit feineren Perlen die gewünschte Kornfeinheit schneller erreichen, bzw in der selben Zeit größere Feinheiten. Kleine Perlen können aber große Agglomerate nicht einziehen und benötigen deshalb eine gewissenhafte Vordispergierung mit einem Dissover. Die Mahlintensität steigt analog zum Dissolver auch mit der Umfangsgeschwindigkeit der Rührscheibenenden.

Eine Mehrfachdispergierung ist durch Mehrkammermühlen, die aus mehreren hintereinander liegenden Rührwerksmühlen besteht, möglich.

Vorteile:

• kontinuierliche Fertigung möglich
• schnelle Arbeitsweise
• keine Lösemittelemission

Nachteile:

• hoher Reinigungsaufwand

Abschließend

Zum Schluss erfolgt das Komplettieren des Dispergiergutes. Dabei muss man die restlichen Bestandteile des Lackes in das Mahlgut geben. Hierbei muss man aufpassen, dass es nicht zu einem Lösemittelschock kommt, bei dem die Pigmente wieder ausfallen.