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Jul 07, 2023

Estratégias de mixagem para alta

24 de janeiro de 2019 Quando os sólidos são dispersos ou dissolvidos em líquidos, o relativo

24 de janeiro de 2019

Quando sólidos são dispersos ou dissolvidos em líquidos, as quantidades relativas de cada fase são necessariamente fatores-chave na seleção do misturador. Na realidade, a viscosidade é um parâmetro ainda mais importante. Para o propósito de nossa discussão neste artigo, vamos definir a porcentagem de sólidos como a proporção de massa sólida presente em uma formulação, com "sólidos" pertencentes aos materiais não voláteis ou aos componentes inorgânicos da mistura.

Embora o termo "alto teor de sólidos" seja comumente usado em diferentes mercados, incluindo adesivos, selantes, tintas e revestimentos, não há padrões que definam o teor mínimo ou médio de sólidos das formulações com alto teor de sólidos em geral.

Porcentagem de Sólidos vs. Viscosidade Dependendo da química das matérias-primas, as composições de alto teor de sólidos assumem uma ampla gama de viscosidades. Por exemplo, solventes com boa solvência e polímeros de baixo peso molecular são usados ​​para obter baixa viscosidade e fluxo aceitável em revestimentos pulverizáveis ​​com alto teor de sólidos. Mesmo alguns adesivos termofusíveis 100% sólidos são quase como a água em viscosidade durante o processamento nas temperaturas apropriadas. Por outro lado, uma formulação de gel contendo apenas 5% de sólidos pode não ser vertida e comportar-se como um semi-sólido.

Portanto, a seleção do misturador geralmente é ditada pela viscosidade e não pela porcentagem de sólidos. A viscosidade inicial do solvente ou base líquida, a viscosidade máxima alcançada pela mistura durante o processamento e a viscosidade final do produto final (se diferente da viscosidade máxima) são considerações vitais que devem ser compartilhadas com o fabricante do misturador.

Misturadores de eixo único Os misturadores convencionais de eixo único, como hélices e turbinas, podem ser capazes de preparar formulações com alto teor de sólidos na faixa de baixa viscosidade. Estas são máquinas econômicas adequadas para sólidos que se incorporam prontamente em líquidos com apenas agitação suave ou ação de agitação. No entanto, para sólidos que resistem à umidade, por exemplo, pós hidrofóbicos adicionados à água, os agitadores de baixa velocidade tornam-se muito ineficientes. Para acelerar a dispersão ou dissolução de tais sólidos, dispositivos de maior energia, como dispersores dente de serra e misturadores de rotor/estator permitem tempos de entrega mais curtos.

Operando em velocidades de ponta em torno de 5.000 pés/min, um dispersor tipo disco dente de serra projetado adequadamente cria um fluxo vigoroso dentro do recipiente de mistura. Gera um vórtice no qual podem ser adicionados sólidos para rápida incorporação na batelada. Os dispersores são normalmente usados ​​em aplicações de até cerca de 50.000 cP de viscosidade.

Em comparação, um misturador rotor/estator normalmente apresenta um rotor de quatro pás operando em velocidades de ponta na faixa de 3.000-4.000 pés/min dentro de um estator fixo de tolerância estreita. Este tipo de dispositivo cria cisalhamento mecânico e hidráulico puxando continuamente o produto para dentro do rotor e expelindo-o radialmente através das aberturas no estator. Devido à restrição fornecida pelo estator, este misturador oferece maior cisalhamento, mas menor capacidade de bombeamento do que uma lâmina de disco aberto dente de serra. Pelo mesmo motivo, seu limite de viscosidade é menor – em torno de 10.000 a 20.000 cP. O misturador rotor/estator está disponível em projetos em lote e em linha.Sistemas de Indução de PóQuando grandes quantidades de pós precisam ser adicionadas a granel, ou quando sólidos difíceis de dispersar demoram muito para molhar completamente, mesmo com uma lâmina de alta velocidade, vale a pena considerar um misturador com capacidade de injeção de pó integrada.

Nos sistemas de injeção de pó anteriores, uma bomba impulsionava o fluxo de líquido para um edutor, criando um vácuo. Os pós alimentados através de um tubo suspenso seriam atraídos por esse vácuo para o edutor onde se juntariam ao fluxo de líquido. A 'pré-mistura' resultante seguiu para um misturador rotor/estator que então aplicou ação de cisalhamento e mistura, quebrando aglomerados e transportando a mistura a jusante. Na época, esse sistema oferecia uma ferramenta útil para a indução de pó. O sistema em linha eliminou o problema de sólidos flutuantes dos sistemas de batelada e ofereceu um controle mais preciso sobre o processo de mistura. Mas essa configuração também apresentava algumas limitações sérias. Com três dispositivos separados em série, a manutenção — em termos de mão de obra, experiência necessária e peças sobressalentes — era intensiva. Muitas vezes, era difícil equilibrar o desempenho da bomba, do educador e do misturador e, em muitas aplicações, o tempo de inatividade era bastante alto.