Neue Walzentechnologie erfüllt den Anspruch an Präzision

Die Marktnachfrage nach Präzisionspartikeln wächst. Da Unternehmen bestrebt sind, die Produkteigenschaften zu verbessern, höhere Prozesseffizienzen zu erreichen und weniger Energie zu verbrauchen, werden Walzenstuhltechnologien immer wichtiger.

Es ist eine schrumpfende Welt. Schnellere Transportmittel, sofortige Internetinformationen und unmittelbare Kommunikation machen unseren riesigen Planeten praktisch viel kleiner und anspruchsvoller als früher.

In der heutigen Fertigungswelt stellen Unternehmen auch viel höhere Anforderungen an ihre Verarbeitungsanlagen. Konkret streben sie Wettbewerbsvorteile durch verbesserte Produkteigenschaften, höhere Prozesseffizienz und geringeren Energieverbrauch an.

Warum die Gleichmäßigkeit maximieren?

Bei vielen Anwendungen zur Partikelreduzierung besteht das wichtigste Ziel darin, die Partikelgleichmäßigkeit zu maximieren.

Nehmen wir zum Beispiel Kaffee. In den USA wird Kaffee in der Regel gemahlen, um eine maximale Ausbeute in einem Größenbereich von 16 x 40 U.S. Mesh (1.170 bis 590 Mikrometer) mit minimalen „Feinanteilen“ (in diesem Fall Partikel kleiner als 40 Mesh) zu erzielen. Nach dem Mahlen wird der Kaffee nicht klassifiziert, sondern gelangt direkt in die Verpackung.

Diese Art von optimiertem Prozess erfordert sowohl die Gleichmäßigkeit des Präzisionsschliffs als auch die ultimative Produktkonsistenz. Wenn der Mahlgrad variiert oder zusätzliche Feinanteile (oder Staub) entstehen, extrahiert sich der Kaffee während des Brühvorgangs. Diese Überextraktion erhöht die Bitterkeit des Kaffees.

Bei anderen Anwendungen zur Partikelreduzierung müssen strenge Anforderungen an die Partikelgröße erfüllt werden, weshalb eine Produktklassifizierung erforderlich ist. In diesem Fall werden Bußgelder oft weggeworfen, wiederaufbereitet oder auf einem Sekundärmarkt verwendet (Abbildung 1). In beiden Fällen geht Geld verloren und Energie wird verschwendet.

Optimale Anwendungen

Im Allgemeinen gibt es zwei Faktoren, die die Verwendung einer neueren Walzentechnologie als optimale Methode zur Partikelreduzierung für jede Anwendung ausschließen: (1) Das zu mahlende Produkt ist nicht brüchig oder zerbrechlich/zerbrechlich, oder (2) es ist kein Mehrwert aus der Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Partikelgröße mit minimalen Feinanteilen.

Wenn jedoch die beiden oben genannten Bedingungen erfüllt sind, liefert die neuere Walzentechnologie bessere Ergebnisse bei der Partikelreduzierung als jede andere Mahlmethode, insbesondere bei Anwendungen, bei denen der gewünschte durchschnittliche Partikelgrößenbereich zwischen 100 und 1.500 Mikrometern liegt.

Die Variablen im Spiel

Neuere Walzenstuhltechnologie (MPE Gran-U-Lizer) hält sich an drei Hauptprinzipien, um eine hervorragende Größenverteilung zu gewährleisten (Abbildung 2).

Erstens sind die verwendeten Rollen in der Regel nicht glatt. Sie sind in der Tat kundenspezifisch gewellt (oder gerillt), um für jede spezifische Anwendung geeignet zu sein.

Es gibt buchstäblich Tausende von verschiedenen Wellen, die auf eine bestimmte Rolle aufgebracht werden können. Durch die Durchführung von Labortests in der realen Umgebung kann die beste Konfiguration für eine bestimmte Anwendung bestimmt werden.

Rollen können mit Wellen gerillt werden, die entweder entlang der Länge der Rolle (längs) oder um den Umfang der Rolle (umlaufend) verlaufen. Die Wellen innerhalb jeder Riffelung können sowohl in Bezug auf die Form als auch auf die Größe variieren.

Einige Produkte benötigen beispielsweise acht Nuten pro Zoll, während andere 30 Nuten verwenden, abhängig von Variablen wie Materialhärte und angegebener Größe.

Die zweite wichtige Unterscheidungsvariable ist das relative Walzgeschwindigkeitsverhältnis oder die differenzielle Walzgeschwindigkeit. Wenn die Walzen beim Durchlaufen der Walzen mit der idealen Relativgeschwindigkeit laufen, wird der gewünschte Schereffekt erzielt.

Wenn sich beispielsweise eine Walze mit 500 U/min und die andere mit 1.000 U/min dreht, wird die relative Walzengeschwindigkeit mit 2:1 (1.000:500) definiert.

Das Verhältnis der relativen Walzengeschwindigkeit ist proportional zu der Menge an Scherung, die auf ein Partikel aufgebracht wird, das den „Nip“-Punkt einer Walze passiert (Abbildung 3). Je höher die Scherung, desto mehr Risse erhält das zerkleinerte Partikel. Abhängig von den Materialeigenschaften und den verwendeten Walzenschnitten hat dieser Zusammenhang einen deutlichen Einfluss auf die Korngrößenverteilung.

Drittens hat der Bediener die Möglichkeit, die Produktgröße zu steuern, indem er den Spalt zwischen den Walzen vergrößert oder verkleinert. Die Walzenabstände können im laufenden Betrieb angepasst werden, um die Partikelgrößenverteilung „on the fly“ in Sekundenschnelle zu ändern, wodurch ein kontinuierlicher Prozess nicht mehr abgeschaltet werden muss und schnelle Umrüstzeiten zwischen verschiedenen Mahlgradeinstellungen möglich sind.

Das wichtigste Element dieser Feinabstimmung ist die Notwendigkeit, die Walzen parallel zu halten. Perfekt parallele Walzen sind ein Eckpfeiler dieser Walzenstuhltechnologie.

Kontrollierte Explosionen

Die Walzentechnologie hat sich in den letzten 50 Jahren weiterentwickelt und viel verfeinert. Einige denken vielleicht noch an die Walzentechnologie in ihrer gröbsten Form, bei der „Brecher“ willkürlich brüchige Materialien auf eine reduzierte Größe zerkleinern, aber die heutigen Walzen sind so konzipiert, dass sie „kontrollierte Explosionen“ erzeugen, die eine vollständig kontrollierte und hochtechnisierte Partikelreduzierung erreichen.

Bröckelige Materialien – im Grunde alle Materialien, die brechen können, anstatt unter Druck abzuflachen – können jetzt mit weniger Staub, weniger Feinanteilen und größerer Gleichmäßigkeit zerkleinert werden.

Im Vergleich zu alternativen Mahlverfahren werden die endlichen Vorteile dieser Walzenstuhltechnologie dramatisch deutlich. Vergleichen Sie zum Beispiel Walzenstühle mit Hammermühlen, die durch Aufprall bei hohen Geschwindigkeiten mahlen und auf ein perforiertes Kalibriersieb angewiesen sind, um die Partikelgröße zu kontrollieren. Walzenstühle erzeugen in der Regel 50-75 % weniger Staub und verbessern die gewünschte Partikelgleichmäßigkeit um 50-100 %.

Da Hammermühlen und andere Abriebmahlverfahren auf mehreren Stößen beruhen, erfordern sie in der Regel einen relativ höheren Energieverbrauch. Energieeinsparungen können ein Hauptgrund dafür sein, sich für Walzenstühle gegenüber traditionelleren Methoden zu entscheiden. Aufgrund ihrer effizienten Reduktionswirkung produzieren Walzenmühlen 15-40 % mehr Tonnage pro Stunde bei einer bestimmten Leistung als Hammermühlen.

Die Walzenstuhltechnik ist nicht unbedingt für jede Anwendung die beste Technologie. Wenn Sie eine sehr feine Vermahlung mit Endpartikeln im 40-Mikrometer-Bereich herstellen möchten, sind Stiftmühlen möglicherweise die beste Option, auch wenn Stiftmühlen einige inhärente Nachteile haben, darunter relativ geringe Kapazitäten mit relativ hohen Betriebs- und Kapitalkosten.

Wenn Sie jedoch auf der Suche nach einer überlegenen, kontrollierten Reduktion für Verteilungsziele von 100 bis 1.500 Mikrometern sind und mit brüchigen Materialien arbeiten, ist die Walzenstuhltechnologie die beste Option.

Wachsende Märkte

Die Marktnachfrage nach Präzisionspartikeln wächst. Da Unternehmen bestrebt sind, die Produkteigenschaften zu verbessern, höhere Prozesseffizienzen zu erreichen und weniger Energie zu verbrauchen, werden die eingesetzten Walzenstuhltechnologien immer wichtiger.

Im Allgemeinen sehen wir, dass Lebensmittel-, Chemie-, Mineralien- und Pharmaunternehmen einen kontinuierlichen Bedarf an Verbesserungen bei der Partikelreduzierung haben.

Konkret handelt es sich um zwei Märkte, für die wir in den nächsten Jahren sehr hohe Erwartungen haben, nämlich die Kohlenstoff- und die Superabsorberindustrie.

Da diese Materialien immer mehr zur Ware werden, werden Fertigungseffizienz und Produktqualität immer wichtiger.

Es dürfte einen hohen Bedarf an Aktivkohle für die Luft- und Wasserreinigung sowie an Kohlenstoffelektrolyten geben, die im Stahlherstellungsprozess eingesetzt werden.

Das Gleiche gilt für superabsorbierende Materialien, die in verschiedenen Anwendungen von Servietten bis hin zur Landwirtschaft eingesetzt werden. Mit der Reife des Marktes für Superabsorber nimmt der Wettbewerb zu und die Produktionseffizienz wird immer wichtiger.

Wenn ein Unternehmen die Größe, den Abfall und die Kosten für brüchige Partikel reduzieren möchte, wird die Technologie zur kontrollierten Partikelreduzierung von Walzenstühlen zunehmend zum richtigen Weg.