본질적으로 분산기 유형 믹서는 고속의 디스크 모양 날을 사용하여 강력한 에너지 영역을 생성함으로써 작동합니다. 이 집중된 힘은 액체 내 고체 입자 덩어리를 물리적으로 찢어 녹여 부드럽고 일관되며 안정적인 최종 제품을 보장합니다.
핵심 원리는 부드러운 혼합이 아니라 높은 전단력을 가하는 것입니다. 날의 가장자리와 주변 액체 사이의 엄청난 속도 차이는 단순한 교반기로는 달성할 수 없는 입자 응집 해제를 위한 강력한 힘을 생성합니다.
메커니즘: 속도가 분산을 만드는 방법
고속 분산기(HSD)는 간단하지만 강력한 물리 원리로 작동합니다. 이 과정은 임펠러 날의 독특한 설계에 의해 구동되는 명확한 일련의 이벤트로 나눌 수 있습니다.
고속 임펠러 날
시스템의 핵심은 종종 톱니 모양 또는 톱날 모양의 가장자리가 있는 평평한 디스크인 날입니다. 이것은 프로펠러처럼 단순히 액체를 밀기 위해 설계된 것이 아닙니다. 극심한 난류와 속도 차이를 만드는 것이 목적입니다.
와류 생성
기계를 시작하면 날의 회전이 표면에서 액체와 고체를 아래로 끌어당겨 뚜렷한 와류를 형성합니다. 이 초기 흐름은 원료를 날의 작업 영역으로 끌어들이는 데 중요합니다.
강력한 전단력 영역
실제 작업은 회전하는 날의 끝에서 발생합니다. 날은 매우 높은 속도로 회전하므로 가장자리에서 몇 밀리미터 떨어진 액체는 훨씬 느리게 움직입니다. 이 속도 차이는 고체 입자 덩어리를 찢는 강력한 층류 전단력을 생성합니다.
분해 및 습윤
이 강력한 전단력은 응집체를 물리적으로 분해하여 기본 입자 크기로 되돌립니다. 동시에 액체 매질이 각 개별 입자의 표면을 코팅하도록 강제하는데, 이는 "습윤"이라고 하는 과정입니다.
"도넛" 흐름 패턴
날에서 강한 전단력을 받는 재료는 고속으로 수평으로 튕겨 나갑니다. 용기 벽으로 이동하여 표면으로 올라간 다음 와류로 다시 끌어당겨집니다. 이 원형의 도넛 모양 흐름 패턴은 전체 배치가 균일한 분산을 위해 고전단 영역을 반복적으로 통과하도록 보장합니다.
핵심 원리 및 한계
강력하지만 고속 분산기는 만능 해결책이 아닙니다. 효과는 특정 물리 원리에 의해 좌우되며 명확한 작동 경계가 있습니다.
전단력 대 펌핑
분산기는 고전단, 저펌핑 장치입니다. 작은 영역에 에너지를 전달하는 데 탁월하지만 대형 탱크에서 대량 흐름을 생성하거나 혼합하는 데는 비효율적입니다. 주요 작업은 단순 혼합이 아니라 입자 크기 감소입니다.
점도의 역할
이 공정은 올바르게 작동하려면 어느 정도의 제품 점도가 필요합니다. 전단력이 효과를 발휘하려면 액체가 충분한 저항을 제공해야 합니다. 물과 같이 점도가 매우 낮은 액체에서는 날이 필요한 흐름 패턴을 설정하지 않고 단순히 재료를 튀길 수 있습니다.
올바른 날 및 용기 기하학
최적의 성능은 날과 혼합 용기 간의 관계에 따라 달라집니다. 날은 일반적으로 탱크 바닥에서 날 직경만큼 떨어진 중앙에 위치합니다. "도넛" 흐름 패턴이 제대로 설정되도록 탱크 직경 자체는 일반적으로 날 직경의 2~3배입니다.
원하는 분산 달성
분산기를 효과적으로 사용하려면 작동 매개변수를 특정 재료 목표와 일치시켜야 합니다.
- 분말을 빠르게 습윤시키는 것이 주요 초점이라면: 분산기를 속도로 실행하여 깊고 안정적인 와류를 생성하여 분말을 표면에서 액체로 빠르게 끌어내립니다.
- 단단한 응집체를 분해하는 것이 주요 초점이라면: 입자에 가해지는 전단력의 강도에 직접적으로 비례하므로 날의 끝 속도를 극대화합니다.
- 전반적인 배치 일관성이 주요 초점이라면: 안정적인 "도넛" 흐름이 설정되어 모든 재료가 균일하게 처리되도록 보장하기 위해 날의 위치와 용기의 기하학에 주의를 기울입니다.
분산기가 미시적 수준에서 제어된 폭력을 생성하여 작동한다는 것을 이해함으로써 제형의 최종 품질과 안정성을 효과적으로 제어할 수 있습니다.
요약 표:
| 핵심 구성 요소 | 기능 |
|---|---|
| 고속 임펠러 | 강력한 에너지 및 전단력 영역을 생성합니다. |
| 와류 형성 | 처리를 위해 재료를 고전단 영역으로 끌어들입니다. |
| '도넛' 흐름 패턴 | 일관성을 위해 모든 재료가 균일하게 처리되도록 보장합니다. |
| 전단력 | 부드러운 최종 제품을 위해 물리적으로 입자를 응집 해제합니다. |
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