Misturando estratégias para alta

Aug 30, 2023

24 de janeiro de 2019

Quando os sólidos são dispersos ou dissolvidos em líquido, 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 efeitos da nossa discussão neste artigo, vamos definir a percentagem de sólidos como a proporção da massa sólida presente numa 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 existem padrões que definam o teor mínimo ou médio de sólidos de formulações com alto teor de sólidos em geral.

Porcentagem de Sólidos vs. Viscosidade Dependendo da química das matérias-primas, as composições com 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 apresentam viscosidade quase semelhante à água 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 semissólido.

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

Misturadores de eixo único 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. Contudo, para sólidos que resistem à humidade, 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 a velocidades de ponta em torno de 5.000 pés/min, um dispersor tipo disco de dente de serra adequadamente projetado cria um fluxo vigoroso dentro do recipiente de mistura. Ele gera um vórtice no qual os sólidos podem ser adicionados para rápida incorporação ao lote. Os dispersores são normalmente usados ​​em aplicações com viscosidade de até cerca de 50.000 cP.

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 do estator. Devido à restrição fornecida pelo estator, este misturador oferece maior cisalhamento, mas menor capacidade de bombeamento do que uma lâmina dispersora de dente de serra de disco aberto. Pelo mesmo motivo, seu limite de viscosidade é menor – cerca de 10.000 a 20.000 cP. O misturador rotor/estator está disponível em designs 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 serem completamente umedecidos, mesmo com uma lâmina de alta velocidade, vale a pena considerar um misturador com capacidade de injeção de pó integrada.

Nos sistemas anteriores de injeção de pó, uma bomba impulsionava o fluxo de líquido para um edutor, criando um vácuo. Os pós alimentados através de um tubo suspenso seriam aspirados por este vácuo para o edutor onde se juntavam ao fluxo de líquido. A 'pré-mistura' resultante passou para um misturador rotor/estator que então aplicou cisalhamento e ação de mistura, quebrando aglomerados e transportando a mistura a jusante. Na sua época, este sistema oferecia uma ferramenta útil para indução de pó. O sistema em linha eliminou o problema de sólidos flutuantes dos sistemas em lote e ofereceu um controle mais preciso sobre o processo de mistura. Mas esta configuração também apresentou algumas limitações sérias. Com três dispositivos separados em série, a manutenção — em termos de mão de obra, conhecimentos necessários e peças sobressalentes — era intensa. Equilibrar o desempenho da bomba, do educador e do misturador era muitas vezes difícil e, em muitas aplicações, o tempo de inatividade era bastante elevado.