Dispersão com KREIS-DISSOLVER®
O pigmento em pó, material básico para a maioria dos produtos dispersos, apresenta um grande número de partículas primárias que aderem umas às outras, formando aglomerados, ou seja, aglomerados simples. O objetivo decisivo de uma máquina de dispersão é quebrar os aglomerados e umedecer, ou seja, revestir cada partícula primária individual com a película aglutinante.
O processo de dispersão
A dispersão e estabilização ideais dos pigmentos e enchimentos são responsáveis pelas características das tintas e revestimentos. A intensidade máxima da cor, o brilho e a opacidade dependem do tamanho das partículas alcançado para os sólidos a serem dispersos.
Os sólidos, como os pós, são divididos em três tipos de partículas:
- Partículas primárias - Consistem em uma única partícula ou cristal. Elas só podem ser moídas e não dispersas.
- Agregados - são combinações de partículas primárias que se fundem nas superfícies. Os agregados também só podem ser moídos e não dispersos.
- Agloomerados - são várias partículas primárias e/ou agregados situados uns ao lado dos outros. Ao contrário das partículas primárias e dos agregados, os agloomerados são dispersíveis.
O objetivo da dispersão é, portanto, decompor sólidos aglomerados (geralmente pós) em aglomerados menores e partículas primárias e estabilizá-los em um meio. Isso é conseguido, por exemplo, usando aditivos adequados. Quanto mais compactos forem os aglomerados e agregados a serem dispersos, maiores devem ser as forças de cisalhamento do dissolvente que atua sobre eles. Outra função importante é a umectação de todas as partículas primárias com o filme de material aglutinante. O grau de dispersão influencia as características físicas e ópticas de um produto.
Isso distingue o processo de dispersão do processo de moagem, uma vez que apenas as ligações físicas são quebradas durante a dispersão. Assim que os agregados, ou seja, os compostos químicos, são separados, é necessária dez vezes mais energia para isso. Isso é então referido como o processo de moagem.
Dispersão de pigmentos
Para uma produção econômica de tintas e vernizes, hoje em dia é essencial aproveitar ao máximo os pigmentos. Com os KREIS-DISSOLVER®s, em combinação com a comprovada tecnologia de processo NIEMANN, é possível, por exemplo, moer TiO₂ - esmalte branco ou tintas de impressão flexográfica.
São possíveis finuras inferiores a 5 µm. Após a dispersão da base do moinho, o processo será concluído em um recipiente de processo. Não é necessária a moagem com moinhos de esferas. Com a moagem máxima do pigmento, é possível reduzir a quantidade de pigmento no caso de uma determinada intensidade de cor padrão. O resultado é uma grande economia de custos.
Também os pigmentos inorgânicos já podem ser dispersados com o KREIS-DISSOLVER® até atingirem a qualidade final (finura, intensidade da cor, etc.).
Modelo de pigmento
Efeito Donut
Durante a dispersão, todos os parâmetros do dissolvente devem ser coordenados para que se forme uma estrutura em forma de rosca ao redor do disco dentado rotativo. Essa formação de forma sinaliza uma entrada máxima de energia no produto a ser disperso.
Fatores importantes aqui são o diâmetro do disco dentado em relação ao diâmetro do recipiente, a altura do disco acima da base do recipiente e a altura de enchimento do meio de moagem. Outro ponto importante para um resultado de dispersão ideal é a velocidade periférica do disco dentado. Somente a uma velocidade periférica de pelo menos 20 m/seg é que pode ocorrer uma dispersão do meio de moagem. A velocidades mais baixas, idealmente obtém-se um efeito de agitação. Consequentemente, não se forma nenhum donut.
O padrão de fluxo do donut é influenciado pela viscosidade do produto. Se a viscosidade for muito baixa, não será possível obter potência suficiente. O lote do produto começa a espumar e espirrar. Não ocorre a formação do donut. Se a viscosidade for muito alta, o lote começa a falhar, fazendo com que nem todos os pigmentos cheguem ao disco dentado. Na pior das hipóteses, o disco dentado ficará vazio após um certo tempo.
Ajuste de velocidade variável
O ajuste de velocidade variável permite condições ideais para uma dispersão. No passado, isso era realizado exclusivamente por sistemas de acionamento mecânico. Hoje, a maioria dos acionamentos dos dissolventes é equipada com um conversor de frequência para o ajuste de velocidade variável.
Com o ajuste de velocidade variável, é possível ajustar a velocidade à fase de produção (dosagem de líquidos e pós, dispersão, diluição) e, assim, à viscosidade do produto.
Disco dentado com altura ajustável
Outro pré-requisito importante é o ajuste da altura do disco dentado. No início do ciclo de produção, o disco gira logo acima do fundo do recipiente para começar com a quantidade reduzida necessária de aglutinante. A baixa velocidade inicial evita que o aglutinante respingue na parede do recipiente. Esses respingos, com o aumento do nível de enchimento, levariam à formação rápida e descontrolada de encapsulamento de pigmentos, que seriam então excluídos do processo de dispersão. Devido à variação do nível de enchimento do recipiente, o ajuste infinito da altura do disco dentado representa um pré-requisito crucial, pois só assim é garantida uma circulação uniforme do produto e, consequentemente, uma dispersão perfeita.
Operação do dissolvente e necessidade energética
De acordo com nosso conhecimento, a quantidade de energia elétrica aplicada para a composição ideal do produto, que é convertida em calor de fricção durante a operação do dissolvente, é decisiva para o grau de dispersão, a finura e o módulo do produto. Por esse motivo, os acionamentos de alta potência apresentam um consumo de corrente correspondente.
No entanto, ao calcular a necessidade de energia, é essencial levar em consideração como a energia é aplicada durante o processo de produção. Devido ao curto tempo de dispersão e ao fato de que a potência total do acionamento é necessária praticamente apenas para a fase de dispersão em si, os custos de energia são relativamente baixos. Isso significa que um dissolvente de 110 kW requer menos de 30 kW para um lote de 2000 kg durante um tempo de ciclo de apenas 15 minutos. A um preço básico de 0,13 euros/kWh, isso resulta em aproximadamente 3,90 euros por 2000 kg do produto, ou seja, menos de meio centavo por quilograma. Sem mencionar o aumento da qualidade do produto.
Peripheral Speed
V = Velocidade periférica, d = Diâmetro do disco dissolvente em mm, n = Rotações por minuto-1
Características econômicas dos dissolventes em comparação entre sistemas
O desenvolvimento intensivo ao longo de muitos anos, especialmente na área do “controle de velocidade”, levou ao aumento da capacidade e do rendimento das nossas máquinas. Hoje em dia, uma porcentagem surpreendentemente grande de produtos de pintura de alta qualidade pode ser produzida em KREIS-DISSOLVER®s sem o uso de moinhos de pérolas. Mesmo quando é particularmente difícil dispersar, os pigmentos ainda requerem o uso de outras máquinas de fricção, a pré-dispersão ideal é, também por razões econômicas, indispensável. Qualquer produto insuficientemente pré-disperso não só implica tempos de ciclo prolongados nos sistemas a jusante, como também será contaminado e terá a sua qualidade prejudicada pelas partículas abrasivas das ferramentas de moagem, etc. Assim, pode-se concluir que uma pré-dispersão negligenciada ou defeituosa nunca pode ser compensada durante o processamento posterior em outros sistemas de fricção. Embora a quantidade de energia necessária para um ciclo completo de dispersão seja idêntica em todos os sistemas relevantes, a economia pode variar substancialmente.
Projeto de ferramenta de dispersão
Um pré-requisito muito importante para o sucesso da tarefa de dispersão é uma circulação uniforme do produto até às zonas das paredes do recipiente de mistura. Tanto quanto sabemos, o design dos discos de agitação, a forma dos dentes, etc., não é decisivo. É até possível que, com discos completamente lisos de um diâmetro correspondentemente grande, se consiga um excelente resultado de dispersão. Na prática, os discos lisos têm a desvantagem, no entanto, de que durante a adição do pigmento o contato com o produto misturado nem sempre é garantido.
Pastas de alta viscosidade
Os crescentes requisitos de qualidade impostos aos produtos atuais exigem cada vez mais perfeição nos equipamentos de produção. Mesmo pastas e produtos de alta viscosidade, superiores a 500.000 cP, que hoje são frequentemente produzidos em amassadeiras ou misturadores planetários de pás, podem ser produzidos de forma mais econômica e com qualidade consideravelmente superior utilizando nossos KREIS-DISSOLVER®s. Mesmo para a produção de massa de poliéster de alta qualidade para carrocerias de automóveis e qualidades especiais reforçadas com fibra de vidro, o KREIS-DISSOLVER® com controle de velocidade dependente da viscosidade pode ser usado devido ao seu sucesso convincente. Também aqui a dispersão melhorada tem uma influência positiva na estabilidade de armazenamento.
Utilização de raspadores de paredes de contentores
Os melhores resultados de dispersão serão alcançados durante um fluxo laminar no recipiente de mistura. Além de outras medidas construtivas, os raspadores da parede do recipiente podem ser úteis durante a produção de produtos extremamente tixotrópicos, durante a mistura de produtos dispersos e com processos de dispersão temperados para uma melhor transferência de calor (produtos da parede do recipiente).
No caso de sistemas fechados, por exemplo, o KREIS-DISSOLVER® em design montado na parte superior, são frequentemente utilizados raspadores de parede e fundo do recipiente. Os raspadores auxiliam no processo de limpeza e esvaziamento.
KREIS-DISSOLVER® com tecnologia de pesagem
Muitos processos de produção com dissolventes baseiam-se em concentrações de base de moagem com viscosidade demasiado baixa. A razão para tal é, frequentemente, a pesagem de quantidades excessivas de ligantes nas estações de dosagem com os recipientes de mistura. Após a conclusão da dispersão, a diluição é então também realizada através da transferência do recipiente para a estação de dosagem, uma vez que o transporte do ligante pesado - necessário para a diluição - pode causar dificuldades.
No entanto, como se trata de um lote de dispersão altamente concentrado, é necessário diluí-lo (ou seja, adicionar água) com a máquina em funcionamento. A dosagem deve ser realizada no recipiente de mistura imediatamente após a dispersão, enquanto o dissolvente ainda estiver em funcionamento.
A tecnologia de pesagem é, na maioria das vezes, um requisito para processos de produção automáticos. Com sistemas de pesagem precisos, as matérias-primas podem ser dosadas diretamente do silo, de Big-Bags ou manualmente no recipiente de produção. Além disso, o sinal da balança é usado para controlar os parâmetros de dispersão.
Sistema de controle por PC KD-BATCH-CONTROL®
O KD-BATCH-CONTROL® é um sistema de controle semiautomático e totalmente automático para PC/PLC fabricado pela NIEMANN. O fato de o processo de produção ser semiautomático ou totalmente automático depende do nível de automatização das matérias-primas líquidas e pulverulentas disponíveis.
Os parâmetros de dispersão são controlados pelo sistema, independentemente do operador. Esse é um requisito básico para obter produtos reproduzíveis e de alta qualidade.
Limpeza CIP dos KREIS-DISSOLVER®s
Para grandes dissolventes em um design fechado, que são operados de forma totalmente automática, é essencial um produto de limpeza CIP ao trocar.
Dependendo da aplicação, no caso de, por exemplo, tintas de dispersão à base de água ou revestimentos industriais à base de solventes, os KREIS-DISSOLVER®s podem ser equipados com sistemas de limpeza.
É feita uma distinção entre lanças de limpeza móveis lineares, cabeças de limpeza fixas e bicos de limpeza acionados por motor ou fluido.