Öğütme Proseslerini Etkileyen Faktörler ve Optimizasyon Yöntemleri

08 Aralık 2016

Fırat Sağlam
Bölge Teknik Satış Müdürü
Öğütme ve Dispersiyon Teknolojileri
Bühler

Öğütme ve dispersiyon prosesleri kullanan tüm firmaların, üretim ve Ar-Ge çalışanlarının en büyük hayali; her boya, mürekkep, kaplama üretimleri için en doğru parametrelerin ve değerlerin yazılı olduğu bir başucu kitabı, yani öğütme ve dispersiyonun anayasası olmasıdır. Bu makalenin sonunda tüm nedenleri ile pekiştireceğimiz gibi maalesef böyle bir kitap hiç olmamıştır, olmayacaktır, olmasına da imkan yoktur. Bunun sebebi, kimyanın biricik olmasından, yani kullanılan hammaddeden, ortam şartlarına, makine türlerinden, çalışma mekanizmasına değin herkesin kendi özel şartları olmasından ileri gelir. Öyleyse mevcut üretimlerimizi daha verimli hale getirmek için neler yapmalıyız? Makinemizin bize verdiği mesajları nasıl yorumlamalı, onu daha verimli hale getirmek için hangi aksiyonları almalıyız? Boyatürk dergisinin bu sayısında ve bir sonraki sayıda iki parça halinde yayımlanacak makalemizin temel konusu; siz öğütme prosesi kullanıcılarına; fundamental düzeyde çalışabilecekleri yolları göstermek, hangi soruna karşı çözümün nerede aranması gerektiğini temel düzeyde de olsa ifade edebilmektir. Elbette daha fazlası için Bühler’in uzmanlaşmış proses ve mühendislik ekiplerinden 7/24 yardım alabilir, beraber test süreçleri ve saha çalışmaları organize edebilirsiniz.

Islak Öğütme Sistemlerinin Kalite Özellikleri
Üretim prosesimizi iyileştirmek için, herşeyden önce ‘iyileştirmenin’, daha net bir ifade ile hedef kalite özelliklerinin tanımını yapmak uygun olacaktır. Bunları aşağıda genel itibari ile maddeler halinde sıralayalım:

1. Dispersiyon içerisindeki katı partükül dağılımı: Konum ve biçim açısından partikül boyut dağılımı ve partikül boyut dağılımından elde edilen değer olarak ifade edilir.

→ d100 µm max.çap…
→ d90 µm 90% of Qx küçüktür…
→ d50 µm 50% of Qx küçüktür…

2. Renk özellikleri: Partikül boyutu dağılımı ile ilişkilidir. Işığın emiliminden ileri gelen renk şiddeti, ışığın yansımasından ileri gelen parlaklık, ışığın iletiminden ileri gelen transparanlık; ürünlerde renk özellikleri açısından aranan temel özelliklerdir.

3. Reolojiye bağlı özellikler: Kesme hızı oranı (daha çok mikron altı öğütmeler için), sıcaklık, tiksotropiklik derecesi gibi özelliklerdir.

4. Stabiliteye bağlı özellikler: Katı partiküllerin çökmeye karşı olan dayanımları, yeniden disperse edilebilmeleri, reaglomerasyona karşı stabilite, ürünün raf ömrü gibi özelliklerdir.

5. Uygulamaya bağlı özellikler: Reaktivite, iletkenlik, yalıtım özellikleri gibi değerleri içerir.

Şimdi, tanecik boyutu dağılımı başta olmak üzere, bu uygun kalite değerlerine ulaşabilmek için makine ayağında yapılması gerekenlere bakalım. Islak öğütme sistemlerinin proses adımları ve ön dispersiyon.

Boya, kaplama, mürekkep vb. gibi üretimlerin tüm operasyonel akışı çok büyük oranda hammadde stoğu ile başlayan ve paketleme ile sona eren bir süreci kapsar.


Bu akışın kalbi elbetteki öğütme prosesidir. Her ne kadar öğütme kalite belirleyici adım olarak ön plana çıksa da, bu kaliteye ve öğütme verimliliğine direkt olarak etki eden en az onun kadar önemli bir adım daha vardır ki; bu adım Ön Karıştırma ve Ön Dispersiyon adımıdır.

Ön dispersiyonu doğru yapılmamış, daha detaylı bir ifade ile; doğru dispersiyon makinesi kullanılmayan, doğru periyotlarda toz beslemesi yapılmayarak topaklaşma (agleromerasyon) meydana getirilen, doğru karıştırma süresi kullanılmayan, doğru ıslatma yapılmadan bitirilen her ön karıştırma operasyonu; öğütmede size verimsizlik olarak geri dönecektir. İçerisinde çok büyük ve düzensiz partiküller barındıran ve pigmentlerin iyi ıslatılamadığı bir ürün için, ıslak öğütmne değirmeninde küçük boncuklar ve bu küçük boncuklara uygun ayırma filtreleri kullanmak mümkün olmayacaktır. Böylece istenen tanecik boyutu dağılımına, hassas tanecik boyutu dağılımına ulaşmak ya mümkün olmayacak ya da çok uzun süreler alacaktır.

Bu önemli noktayı vurguladıktan sonra ‘ıslak öğütme değirmenleri’ açısından konuyu inceleyebiliriz.


Islak Öğütme Değirmenleri – Boncuklu Değirmenler
En genel ve basit hali ile bir öğütme değirmeni-boncuklu değirmen Şekil 5’teki gibi şematize edilebilir ve temel unsurları şu şekildedir:
Kapalı proses hacmi, Vgc.
Stator ve Rotor yüzeyleri, agitator parçaları.
Öğütme boncukları.
Öğütme boncukları için boncuk ayırma ünitesi.
Güç beslemesi için dönen mekanizma ile mekanik enerji beslemesi.
Sürekli ürün akışı sağlanması.
Öyleyse bir boncuklu değirmen; hareketli bir mekanizmanın içerisine öğütme araçları (boncuk) koyularak partiküller içerisindeki bağlayıcı kuvvetleri (direnç) yenmek için katı-sıvı dispersiyon içerisindeki bu partiküllere yeterli miktarda yük uygulamak (baskı/sıkıştırma) prensibi ile çalışan makinelerdir.

Tüm bu tanımlamalara ilişkin genel bilgi paylaşımı yaptıktan ve önemli noktaların altını çizdikten sonra, makalenin Boyatürk dergisinin önümüzdeki sayısında yayınlanacak kısmında boncuklu değirmen proseslerinin önemli parametrelerini inceleyecek, üretim hızına ve ürün kalitesine etki eden faktörleri mercek altına alacağız.