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I materiali ad alta viscosità si comportano in modo molto diverso dai liquidi a bassa viscosità durante la miscelazione. Adesivi, sigillanti, silicone, resine, materiali per batterie, composti elettronici e altre formulazioni spesse possono muoversi lentamente all'interno di un recipiente e creare una notevole resistenza all'agitatore. Con un miscelatore convenzionale ciò può comportare una cattiva circolazione, aree non miscelate, agglomerazione della polvere, adesione del materiale alle pareti del serbatoio e cicli di miscelazione notevolmente più lunghi.
Per i produttori, la sfida non è semplicemente raggiungere una velocità di miscelazione più elevata. Il miscelatore deve generare una coppia sufficiente per spostare il materiale, fornire la giusta geometria dell'agitatore per la circolazione e la dispersione e mantenere temperature e condizioni di processo adeguate. Ciò rende la selezione di un piccolo produttore di macchine per miscelazione ad alta viscosità tanto importante quanto la scelta dell'attrezzatura stessa, in particolare quando il miscelatore verrà utilizzato per lo sviluppo di formulazioni, la produzione in piccoli lotti o la produzione su scala pilota.
Una macchina di miscelazione ad alta viscosità è progettata principalmente attorno alla relazione tra resistenza del materiale e forza meccanica. All'aumentare della viscosità, l'agitatore richiede una coppia maggiore per mantenere il movimento, soprattutto durante l'avvio o quando la formulazione contiene un'elevata concentrazione di polveri o riempitivi.
Un azionamento a coppia elevata consente al mixer di funzionare a velocità controllate senza eccessivo carico meccanico. Questo è spesso più utile della semplice installazione di un motore ad alta velocità. Per i materiali altamente viscosi, il processo può richiedere una velocità di rotazione relativamente bassa ma una coppia notevole per mantenere la circolazione della massa.
L'agitatore stesso è altrettanto importante. Gli agitatori ad ancora possono fornire un forte movimento della massa e migliorare il contatto con la parete del recipiente, mentre i sistemi planetari si muovono attraverso diverse aree del lotto e possono essere efficaci quando la circolazione naturale è limitata. Gli elementi disperdenti ad alto taglio sono più adatti quando pigmenti, polveri, riempitivi o altre particelle solide devono essere incorporati e dispersi rapidamente.
Pertanto, le apparecchiature di miscelazione ad alta viscosità dovrebbero essere configurate in base all'effettivo meccanismo di miscelazione richiesto anziché essere selezionate esclusivamente in base alla potenza del motore o al volume del recipiente.
La coppia è una delle specifiche più importanti quando si valutano le attrezzature per materiali spessi. Un miscelatore può funzionare correttamente con un liquido a bassa viscosità ad alta velocità ma sovraccaricarsi quando lo stesso recipiente viene riempito con una resina, un sigillante o un composto siliconico.
La coppia richiesta dipende da diversi fattori, tra cui la viscosità del materiale, il volume del lotto, il contenuto di solidi, la geometria dell'agitatore, la velocità di rotazione e la temperatura. La coppia di avvio può anche essere sostanzialmente superiore alla coppia richiesta dopo che il materiale inizia a muoversi.
Questo è il motivo per cui gli acquirenti dovrebbero chiedere ai produttori informazioni sulla coppia effettiva anziché valutare i motori solo in base alla potenza nominale. Un sistema di azionamento adeguato dovrebbe mantenere un funzionamento stabile durante tutto il ciclo di miscelazione senza eccessivo riscaldamento, vibrazioni o sovraccarico.
Per gli ingegneri di processo, l'obiettivo pratico è trovare una combinazione di coppia e velocità che produca un movimento di materiale sufficiente evitando al tempo stesso taglio e generazione di calore non necessari.
L'agitatore sbagliato può limitare le prestazioni di miscelazione anche quando il sistema di azionamento dispone di potenza sufficiente.
Gli agitatori ad ancora sono spesso utili per formulazioni ad alta viscosità perché la loro geometria favorisce il movimento della massa e può spazzare il materiale vicino alla parete del serbatoio. L'aggiunta di un sistema raschiatore può ridurre ulteriormente l'accumulo sulle pareti e migliorare il trasferimento di calore attraverso la camicia del serbatoio.
La miscelazione planetaria fornisce un altro approccio. Invece di ruotare solo attorno ad una posizione centrale fissa, l'agitatore viaggia attraverso il recipiente ruotando, esponendo diverse porzioni del lotto alla zona di miscelazione. Ciò può aiutare a ridurre le aree stagnanti quando il materiale ha uno scarso flusso naturale.
Per formulazioni contenenti polveri o pigmenti, è possibile integrare un dispersore ad alto taglio con il sistema di miscelazione primario. L'agitatore sposta la massa complessiva del materiale, mentre l'elemento disperdente fornisce un taglio localizzato dove sono necessarie la disgregazione e la bagnatura delle particelle.
La migliore configurazione dipende dal fatto che il processo dia priorità alla miscelazione in massa, all'incorporazione delle polveri, alla dispersione, alla raschiatura delle pareti, alla deaerazione o a più di queste funzioni contemporaneamente.
La capacità di vuoto è preziosa quando l'intrappolamento dell'aria influisce sul prodotto finale. Adesivi, sigillanti, composti siliconici e formulazioni di resina possono intrappolare aria durante l'aggiunta e la miscelazione della polvere. Se il prodotto finito deve avere un basso contenuto di vuoti o un aspetto uniforme, la miscelazione sotto vuoto può aiutare a rimuovere l'aria intrappolata.
Tuttavia, il vuoto non dovrebbe essere considerato automaticamente una specifica obbligatoria. La necessità dipende dalla formulazione, dal caricamento dei solidi, dal metodo di miscelazione e dai requisiti del prodotto finale.
Il controllo della temperatura è altrettanto importante. I materiali ad alta viscosità possono diventare molto più difficili da lavorare quando la loro temperatura diminuisce, aumentando la coppia richiesta. Allo stesso tempo, un taglio eccessivo può generare calore che può influenzare le formulazioni sensibili alla temperatura.
Un recipiente incamiciato con capacità di riscaldamento o raffreddamento consente al tecnico di processo di mantenere un intervallo operativo più controllato. In combinazione con la raschiatura delle pareti, può anche migliorare il trasferimento di calore quando il materiale è troppo viscoso per un'efficiente circolazione naturale.
Una piccola macchina miscelatrice ad alta viscosità è particolarmente utile per laboratori, sviluppo di formulazioni, produzione pilota e produzione in piccoli lotti.
I team di laboratorio potrebbero dover testare una nuova formulazione di adesivo o resina utilizzando solo pochi chilogrammi di materiale. Un piccolo produttore può produrre lotti limitati di sigillante siliconico o composti elettronici. In entrambi i casi, l’utilizzo di un grande miscelatore industriale può aumentare il costo delle attrezzature, i requisiti di spazio, i tempi di pulizia e il consumo di materiale.
Un miscelatore compatto può fornire una maggiore flessibilità di processo pur incorporando azionamenti a coppia elevata, controllo a velocità variabile, sistemi di vuoto, riscaldamento o raffreddamento e agitatori specializzati.
Tuttavia, “piccolo” dovrebbe riferirsi alla capacità e all’ingombro piuttosto che alla progettazione semplificata. Un piccolo lotto di materiale altamente viscoso può comunque richiedere una coppia notevole. La scelta dell'attrezzatura dovrebbe quindi considerare il volume di lavoro effettivo, la dimensione minima del lotto, la viscosità, il contenuto di solidi, il tempo di miscelazione richiesto e il comportamento della formulazione.
La viscosità del materiale è solo una parte del processo di selezione. È necessario considerare anche la dimensione del lotto e il tempo di miscelazione.
Ad esempio, un lotto da 10 litri di un composto molto denso può richiedere una configurazione di azionamento e agitatore diversa rispetto a una formulazione liquida da 10 litri a bassa viscosità. Allo stesso modo, se il processo richiede diverse fasi di miscelazione, la macchina potrebbe necessitare di un controllo a velocità variabile in modo che il movimento della massa a bassa velocità possa essere combinato con una dispersione a velocità più elevata quando necessario.
Dovrebbero essere valutate anche le zone morte. Le aree attorno alla parete, al fondo, agli angoli o all'albero del recipiente possono trattenere materiale se l'agitatore non genera una circolazione sufficiente. A seconda della formulazione, è possibile utilizzare raschiatori, strutture di ancoraggio o movimento planetario per risolvere questi problemi.
Da non trascurare la pulizia. Per le applicazioni di adesivi, silicone, resina e sigillanti, il materiale residuo può rendere difficile il cambio del prodotto. Componenti accessibili, geometria appropriata del recipiente, finitura superficiale adeguata e rimozione pratica dell'agitatore possono influire in modo significativo sui tempi di manutenzione.
La principale differenza tra i sistemi piccoli e quelli industriali non è semplicemente la capacità.
Le piccole macchine miscelatrici ad alta viscosità generalmente danno priorità alla flessibilità, alle dimensioni compatte, ai piccoli volumi di lavoro, ai test di formulazione e alla pulizia conveniente. Sono particolarmente adatti alla ricerca e sviluppo e alla produzione in piccoli lotti in cui le ricette possono cambiare frequentemente.
Le apparecchiature di miscelazione industriale ad alta viscosità devono solitamente supportare lotti di dimensioni maggiori, cicli operativi più lunghi, carichi meccanici continui più elevati e un controllo di processo più integrato. Questi sistemi possono richiedere maggiori riserve di coppia, sistemi di azionamento più robusti, alimentazione automatizzata, controllo del vuoto, sistemi di riscaldamento e raffreddamento e un monitoraggio più sofisticato.
La scelta corretta dipende dalla fase di produzione. Un laboratorio che sviluppa una formulazione siliconica può dare priorità alla flessibilità e alla regolazione precisa del processo, mentre un produttore di sigillanti industriali può porre maggiore enfasi sulla capacità di coppia continua, sul controllo termico, sulle prestazioni del vuoto, sull’automazione e sulla stabilità meccanica a lungo termine.
Un produttore affidabile dovrebbe essere in grado di collegare le specifiche delle apparecchiature con i requisiti effettivi del processo.
Gli acquirenti dovrebbero esaminare la capacità operativa, l'intervallo di viscosità pratica, la coppia motrice, il tipo di agitatore, la configurazione del raschiatore, l'intervallo di velocità, la capacità di vuoto, le prestazioni di riscaldamento e raffreddamento, il materiale di contatto, il livello di automazione e i requisiti di pulizia.
Ancora più importante, il fornitore dovrebbe essere in grado di spiegare perché una particolare configurazione è adatta al materiale. Se un produttore fornisce solo un recipiente e un motore standard senza discutere di viscosità, dimensioni del lotto, caricamento dei solidi, tempo di miscelazione e geometria dell'agitatore, la sua capacità di risolvere applicazioni complesse ad alta viscosità potrebbe essere limitata.
La capacità di test è un'altra considerazione importante. Test pilota con la formulazione attuale possono rivelare se l'agitatore selezionato produce una circolazione adeguata, se le polveri si disperdono correttamente, quanta coppia è richiesta e se la temperatura rimane entro l'intervallo desiderato.
RUMI Technology è un fornitore professionale focalizzato su apparecchiature e soluzioni chimiche, al servizio di clienti globali con prodotti affidabili, rigoroso controllo di qualità e un servizio efficiente.
Dal lancio del suo primo sistema di dosaggio ad alta precisione sviluppato internamente e di apparecchiature di miscelazione ad alta efficienza nel 2018, RUMI Technology si è concentrata sul diventare un fornitore di servizi professionali per apparecchiature di chimica fine. Il suo sviluppo ha comportato centinaia di iterazioni di ricerca e sviluppo e la creazione di capacità tecniche proprietarie supportate da brevetti di invenzione.
RUMI ha sviluppato soluzioni personalizzate per produttori di vernici e inchiostri che richiedono un dosaggio accurato, aziende di resine e nuovi materiali che richiedono una miscelazione ad alta efficienza e clienti nei settori della nuova energia e dei compositi. Questa esperienza orientata al processo è particolarmente rilevante quando le apparecchiature di miscelazione standard non possono soddisfare adeguatamente le caratteristiche del materiale del cliente.
Il suo sistema di garanzia della qualità comprende test di fabbrica 72 ore su 24 e una risposta post-vendita 24 ore su 24, supportato dalle certificazioni ISO9001 e CE. Queste funzionalità consentono a RUMI di avvicinarsi alle apparecchiature di miscelazione non semplicemente come una macchina autonoma, ma come parte di una soluzione completa per la lavorazione dei materiali.
L'apparecchiatura di miscelazione ad alta viscosità più adatta non è necessariamente la macchina con la velocità più alta, il motore più grande o la capacità più grande. La questione cruciale è se l'apparecchiatura è in grado di mantenere il meccanismo di miscelazione richiesto in base alla viscosità effettiva del materiale, alle dimensioni del lotto, al contenuto di solidi, alla temperatura e al tempo di lavorazione.
Per la produzione su piccola scala e lo sviluppo di formulazioni, una piccola macchina di miscelazione ad alta viscosità può fornire la coppia e le prestazioni di miscelazione necessarie riducendo i requisiti di spazio e migliorando la flessibilità del processo. Per la produzione industriale, un sistema personalizzato più ampio può essere giustificato quando il volume di produzione, il funzionamento continuo, l’automazione e il controllo termico o del vuoto diventano più impegnativi.
In definitiva, il giusto produttore di piccole macchine di miscelazione ad alta viscosità dovrebbe essere in grado di tradurre le caratteristiche del materiale e i requisiti di processo in una configurazione pratica dell'attrezzatura. Ciò significa comprendere la coppia, la geometria dell'agitatore, la circolazione, la dispersione, la temperatura, il vuoto, la capacità e la manutenzione come fattori interconnessi e non come specifiche isolate. Questo approccio basato sui processi offre agli acquirenti B2B una base molto più affidabile per selezionare apparecchiature in grado di funzionare in modo coerente dalle prove di laboratorio fino alla produzione su scala industriale.
