La dispersion est un processus important dans de nombreuses industries : la production de sauces, de confitures et de médicaments nécessite souvent la dispersion des matières premières ; la préparation de shampoings, d'adhésifs, de peintures nécessite une dispersion pour mélanger différents produits chimiques ; de plus, dans les industries avancées comme les batteries et les nanomatériaux, une étape de dispersion sur des matériaux comme le carbone ou la céramique est également nécessaire avant un traitement ultérieur. Alors, quel est exactement le principe de dispersion et comment les machines de dispersion contemporaines fonctionnent-elles dans ces industries ?

Le processus de dispersion consiste à amener un ou plusieurs états de la matière (liquide, solide ou gazeux), appelés phase de dispersion, dans un autre état de la matière (généralement liquide), appelé phase continue, de manière uniforme, rapide et efficace ; normalement, chaque phase n'est pas miscible avec l'autre, mais lorsqu'une forte énergie externe agit sur ces phases, elles peuvent être mélangées en une phase homogénéisée.

Lorsqu'une machine de dispersion fonctionne, son rotor qui tourne rapidement génère une forte impulsion avec sa vitesse tangentielle élevée et ses impacts mécaniques fréquents ; dans l'espace étroit entre le rotor et le stator, les matières premières reçoivent des forces combinées provenant du cisaillement mécanique et hydraulique, de l'extrusion centrifuge, de l'impact physique et de la déchirure, de la turbulence du liquide, etc. ce procédé produit ensuite des suspensions (solide/liquide), des émulsions (liquide/liquide) et des mousses (gaz/liquide). Grâce à la dispersion, les phases solide, liquide et gazeuse non miscibles sont instantanément transformées en un mélange unifié et stable. Si nécessaire, le processus de dispersion peut être répété par cycles pour obtenir des produits encore plus fins et de meilleure qualité.

 

Processus de dispersion en ligne à fort cisaillement

1. Lorsque la matière première est introduite dans l'entrée, elle est aspirée dans la chambre de travail du disperseur sous la force centrifuge générée par le rotor qui tourne rapidement.

2. La forte force centrifuge attire radialement la matière première dans l'espace étroit entre le rotor et le stator ; la force centrifuge, l'extrusion, l'impact et d'autres forces agissent conjointement et simultanément sur le matériau, provoquant son écrasement et sa dispersion dans un premier temps.

3. Lorsque le bord extérieur du rotor tourne à une vitesse linéaire d'au moins 15 m/s et d'au plus 40 m/s, de forts cisaillements mécaniques et hydrauliques, des forces de friction hydraulique, d'impact et de déchirure agissent simultanément sur le matériau, provoquant sa dispersion adéquate. À mesure que la taille des particules du matériau est réduite, il est déchargé radialement de l'espace et après un ou plusieurs traitements cycliques, le processus de dispersion, d'émulsification et d'homogénéisation est finalement terminé.

4. Alternativement, la machine peut contenir un deuxième groupe d'ensembles rotor-stator fonctionnant simultanément, de sorte qu'une fois que le matériau est déchargé du premier ensemble, il entre immédiatement dans le deuxième ensemble pour être à nouveau cisaillé ; il peut tout aussi bien y avoir un troisième ensemble rotor-stator qui sert au même but : disperser, émulsionner, homogénéiser à nouveau la matière. Une telle machine contenant trois étages de rotor et de stator est capable de terminer efficacement le processus de dispersion dans les plus brefs délais.

 

Facteurs pouvant influencer les résultats de la dispersion :

-Formulaire de travail (batch ou continu);

-Étages et taux de cisaillement de la tête de travail ;

-Structure dentaire de la tête de travail (par exemple grossière, modérée, fine, ultra-fine, etc.) ;

-Temps de séjour et de dispersion du matériau à l'intérieur de la chambre de travail ;

-Nombre de cycles.