Strategie di mixaggio per l'alta

Aug 30, 2023

24 gennaio 2019

Quando i solidi vengono dispersi o disciolti in un liquido, le quantità relative di ciascuna fase sono necessariamente fattori chiave nella scelta del miscelatore. In realtà la viscosità è un parametro ancora più importante. Ai fini della trattazione in questo articolo, definiamo la percentuale di solidi come il rapporto tra la massa solida presente in una formulazione, con i “solidi” relativi ai materiali non volatili o ai componenti inorganici della miscela.

Sebbene il termine “alto contenuto di solidi” sia comunemente utilizzato in diversi mercati, tra cui adesivi, sigillanti, vernici e rivestimenti, non esistono standard che definiscano il contenuto minimo o medio di solidi delle formulazioni ad alto contenuto di solidi in generale.

Percentuale di solidi rispetto alla viscosità A seconda della chimica delle materie prime, le composizioni ad alto contenuto di solidi assumono un'ampia gamma di viscosità. Ad esempio, solventi con buona solvente e polimeri a basso peso molecolare vengono utilizzati per ottenere una bassa viscosità e un flusso accettabile nei rivestimenti spruzzabili ad alto contenuto di solidi. Anche alcuni adesivi hot melt solidi al 100% hanno una viscosità quasi simile all'acqua durante la lavorazione alle temperature appropriate. Al contrario, una formulazione in gel contenente solo il 5% di solidi può essere non versabile e comportarsi come un semisolido.

Pertanto, la scelta del miscelatore è generalmente dettata dalla viscosità piuttosto che dalla percentuale di solidi. La viscosità iniziale del solvente o della base liquida, la viscosità massima raggiunta dalla miscela durante la lavorazione e la viscosità finale del prodotto finale (se diversa dalla viscosità massima) sono tutte considerazioni vitali che devono essere condivise con il produttore del miscelatore.

Miscelatori monoalbero I convenzionali miscelatori monoalbero come eliche e turbine possono essere in grado di preparare formulazioni ad alto contenuto di solidi nell'intervallo di bassa viscosità. Si tratta di macchine economiche adatte per solidi che si incorporano facilmente nel liquido solo con un'agitazione delicata o un'azione di agitazione. Tuttavia, per i solidi che resistono all'umidità, ad esempio le polveri idrofobe aggiunte all'acqua, gli agitatori a bassa velocità diventano molto inefficienti. Per accelerare la dispersione o la dissoluzione di tali solidi, dispositivi ad alta energia come i dispersori a dente di sega e i miscelatori rotore/statore consentono tempi di consegna più brevi.

Funzionando a velocità massime di circa 5.000 piedi/min, un dispersore a disco a dente di sega adeguatamente progettato crea un flusso vigoroso all'interno del recipiente di miscelazione. Genera un vortice in cui è possibile aggiungere solidi per incorporarli rapidamente nel batch. I disperdenti vengono generalmente utilizzati in applicazioni con viscosità fino a circa 50.000 cP.

In confronto, un miscelatore rotore/statore è tipicamente dotato di un rotore a quattro pale che funziona a velocità massime comprese tra 3.000 e 4.000 piedi/min all'interno di uno statore fisso con tolleranza ristretta. Questo tipo di dispositivo crea un taglio meccanico e idraulico aspirando continuamente il prodotto nel rotore ed espellendolo radialmente attraverso le aperture dello statore. A causa della restrizione fornita dallo statore, questo miscelatore offre un taglio più elevato ma una capacità di pompaggio inferiore rispetto a una lama disperdente a dente di sega a disco aperto. Per lo stesso motivo, il suo limite di viscosità è inferiore, compreso tra 10.000 e 20.000 cP. Il miscelatore rotore/statore è disponibile sia nella versione batch che in linea.Sistemi di induzione delle polveriQuando è necessario aggiungere grandi quantità di polveri in massa o quando i solidi difficili da disperdere impiegano troppo tempo per bagnarsi completamente anche con una lama ad alta velocità, vale la pena prendere in considerazione un miscelatore con funzionalità di iniezione di polvere incorporata.

Nei precedenti sistemi di iniezione delle polveri, una pompa spingeva il flusso di liquido in un eduttore, creando un vuoto. Le polveri alimentate attraverso un tubo sopraelevato verrebbero aspirate da questo vuoto nell'eiettore dove si unirebbero al flusso del liquido. La "pre-miscela" risultante passava a un miscelatore rotore/statore che applicava quindi un'azione di taglio e miscelazione, abbattendo gli agglomerati e trasportando la miscela a valle. Ai suoi tempi, questo sistema offriva uno strumento utile per l’induzione della polvere. Il sistema in linea ha eliminato il problema dei solidi galleggianti dei sistemi batch e ha offerto un controllo più preciso sul processo di miscelazione. Ma questo assetto presentava anche alcuni seri limiti. Con tre dispositivi separati in serie, la manutenzione, in termini di manodopera, competenza richiesta e pezzi di ricambio, era intensa. Bilanciare le prestazioni della pompa, dell'educatore e del miscelatore era spesso difficile e, in molte applicazioni, i tempi di inattività erano piuttosto elevati.