Dispersión de pigmentos con el aparato de la capa vórtex

La dispersión de pigmentos es otra área de aplicación de los aparatos de la capa vórtex. Esta es una dirección prometedora, ya que muchas industrias consumen una gran cantidad de pinturas y barnices pigmentados: pinturas, esmaltes, imprimaciones. La ingeniería mecánica, la radioelectrónica, la construcción naval, la industria del mueble, los fabricantes de electrodomésticos, etc. no pueden prescindir de ellos.

Las pinturas y barnices pigmentados se utilizan con el propósito de proteger contra la corrosión y dar a los productos una buena presentación. En su estructura, tales materiales son suspensiones altamente concentradas de pigmentos y rellenadores en soluciones o dispersiones de sustancias formadoras de películas. Al mismo tiempo, la tarea de regular las propiedades decorativas de los recubrimientos se encomienda a los pigmentos, debido a la falta de transparencia y al color. Además, los pigmentos pueden afectar otras propiedades de las pinturas y barnices:

• deformación y resistencia;
• aislantes;
• anticorrosivas;
• adhesivas.

En la producción de pinturas, la mayor cantidad de electricidad (al menos el 70% del consumo total de energía) se gasta en la dispersión de pigmentos y su distribución uniforme en soluciones, dispersiones o fundidos de agentes formadores de película. Esto se debe a las peculiaridades del equipo que se utiliza para solucionar este problema.

Equipo para la dispersión de pigmentos

Consideremos los principales dispositivos para dispersar pigmentos en el proceso de fabricación de pinturas y barnices. Se pueden dividir condicionalmente en dos grandes grupos:

1. Máquinas con cuerpos de trabajo rígidamente fijados, cuya velocidad de movimiento no depende de la viscosidad de la pasta de pigmento procesada. Se trata de máquinas de rodillos, mezcladores de caucho, máquinas de discos de alta velocidad y agitadores.
2. Aparato en el que los cuerpos de trabajo se mueven libremente en la pasta de pigmento y la velocidad de su movimiento depende de la viscosidad de la pasta. Estos incluyen molinos de bolas, molinos de perlas y molinos de arena, molinos abrasivos. Los dispositivos enumerados funcionan de manera más eficiente solo a un cierto valor óptimo de viscosidad.

En un molino de bolas, solo la capa superior de rodadura de bolas funciona bien, por lo tanto, para aumentar su eficiencia, es necesario involucrar un volumen mucho mayor de bolas o aumentar la superficie de rodadura.

La principal desventaja de los molinos abrasivos es el severo desgaste de los medios de trituración y de la carcasa. No son adecuados para dispersar pastas que contengan pigmentos abrasivos y para producir esmaltes de colores claros.

Los molinos de perlas se utilizan ampliamente en la dispersión de pigmentos para pinturas. En tales equipos, los cuerpos de molienda son las bolas de vidrio, acero, porcelana, carburo de tungsteno, óxido de circonio y otros materiales resistentes al desgaste.

Para la producción de pastas de baja viscosidad, también se pueden usar molinos coloidales, en los que la dispersión de pigmentos ingresa al espacio frente al rotor. Bajo la influencia de las fuerzas centrífugas, la dispersión se empuja hacia un estrecho espacio cónico entre el rotor y el estator, donde las fuerzas de cizallamiento, dispersan el pigmento. Debido a la alta velocidad de rotación del eje del molino, existe un fuerte desgaste de sus cuerpos de trabajo.

Para la distribución uniforme del pigmento en el formador de película, el grado de dispersión o qué tan bien se muelen los pigmentos es de gran importancia. No todos los dispositivos enumerados son capaces de proporcionar una molienda requerida. E incluso si son capaces, esto requiere un procesamiento adicional de pigmentos y, como resultado, altos gastos de energía eléctrica.

Los pigmentos se dispersan en dos etapas, cuando en la primera etapa el pigmento se muele, por ejemplo, en un molino de perlas hasta un tamaño de partícula de 30-40 micrones, y luego se vuelve a triturar con ultrasonidos. Surge la pregunta: ¿es posible llevar a cabo una dispersión de pigmentos efectiva en un dispositivo con bajo consumo de energía? Encontrarás la respuesta en la siguiente sección.

Dispersión de pigmentos utilizando el aparato de la capa vórtex

La cuestión de la mejora de la calidad de las pinturas y barnices pigmentados se ha estudiado durante mucho tiempo y se han propuesto varios métodos para mejorar la eficacia de la dispersión de pigmentos, por ejemplo, el tratamiento magnético.

Bajo la influencia de un campo magnético, la tensión superficial de las soluciones y emulsiones disminuye, la energía de activación de un flujo viscoso disminuye y la humectabilidad de los componentes sólidos mejora. El proceso de dispersión se acelera significativamente o es posible aumentar el grado óptimo de llenado de las pastas con la fase sólida.

Además, se nota la efectividad del uso de ultrasonidos para la dispersión de pigmentos. Durante el tratamiento con ultrasonidos, la destrucción de las partículas se produce como resultado de las deformaciones causadas por una onda de sonido que se propaga en la partícula y la caída de presión en la interfaz partícula-líquido. La causa también puede ser colisiones de partículas de diferentes tamaños, arrastradas y no arrastradas por la onda de sonido.

A grandes amplitudes de presión acústica, se produce la cavitación, es decir, la formación y colapso de burbujas, en las que se libera una gran cantidad de energía, lo que también tiene un efecto destructivo sobre la sustancia procesada.

Ahora imagine que la dispersión de pigmentos mediante estos procesos físicos no requiere varios aparatos ni varios pasos de proceso. En los aparatos de la capa vórtex, todos estos procesos ocurren simultáneamente, lo que contribuye a la dispersión de pigmentos más efectiva en un medio líquido.

El aparato de la capa vórtex consta de una cámara de trabajo cilíndrica llena de partículas ferromagnéticas (agujas) y un inductor de campo electromagnético giratorio. Bajo la influencia de este campo, las partículas ferromagnéticas se mueven a lo largo de trayectorias complejas y chocan constantemente entre sí, con las paredes de la cámara de trabajo y con las partículas de la sustancia procesada.

Al mismo tiempo, surgen procesos físicos en la cámara de trabajo, de los que hablamos anteriormente, y que tienen un efecto en la reducción del tamaño de las partículas de pigmento y aumentan la eficiencia de su dispersión:

• cada partícula ferromagnética, debido a la magnetostricción, se convierte en una mini fuente de vibraciones ultrasónicas;
• debido a las altas presiones locales, la cavitación se produce en el medio líquido;
• campo electromagnético giratorio generado por el inductor;
• impacto directo de partículas ferromagnéticas sobre la materia, etc.

La materia prima se bombea a la cámara de trabajo del aparato, donde se procesa intensamente, se dispersa y se drena a través de la salida.

Para una dispersión efectiva, generalmente son suficientes unos minutos, lo que se logra debido al efecto intensificador de las vibraciones ultrasónicas, la cavitación, el campo electromagnético giratorio y otros factores.

Ventajas de trabajar con AVS durante el proceso de la dispersión de pigmentos

El aparato de la capa vórtex se compara favorablemente con otros molinos y mezcladores utilizados para dispersar pigmentos, debido a las siguientes razones:

• mayor calidad de dispersión: los pigmentos se incorporan idealmente en el formador de película. Como resultado, mejora la calidad de las pinturas y barnices;
• bajo consumo de energía. GlobeCore produce los aparatos de la capa vórtex del tipo AVS-100 y AVS-150 con un consumo de energía de 4.5 y 9.5 kW, respectivamente;
• intensificación del proceso de dispersión. La dispersión de pigmentos efectiva, se logra en unos minutos.;
• versatilidad. El aparato de la capa vórtex se puede utilizar para la dispersión eficaz de pigmentos de diversas formas de liberación: gránulos, polvo, líquido, etc. También se puede realizar la trituración seca y húmeda.;
• facilidad de integración en líneas tecnológicas existentes. El aparato tiene dimensiones compactas y no requiere una base especial para su colocación. Puede integrarse rápidamente en una línea de producción existente en lugar de un molino o agitador;
• facilidad de uso. No hay unidades de fricción en el dispositivo que requieran un mantenimiento constante.;
• larga vida útil del dispositivo. Para algunos procesos tecnológicos, la vida útil del aparato de la capa vórtex alcanza los 30-40 años.

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