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Durante la lavorazione di materiali a viscosità medio-alta, un miscelatore monoalbero convenzionale potrebbe non fornire una circolazione o una dispersione sufficiente del materiale. All’aumentare della viscosità, il materiale diventa meno mobile, rendendo più difficile lo spostamento dell’intero lotto attraverso la zona di miscelazione. Allo stesso tempo, polveri o additivi possono richiedere un taglio più forte per la dispersione, mentre il materiale vicino alla parete del serbatoio può muoversi più lentamente e rimanere attaccato alla superficie.
Un miscelatore chimico a triplo albero soddisfa questi diversi requisiti di processo combinando meccanismi di miscelazione azionati in modo indipendente in un unico recipiente. Invece di fare affidamento su un agitatore per eseguire ogni operazione, la macchina può utilizzare un dispersore ad alta velocità per la dispersione, un agitatore elicoidale o ad ancora per la circolazione del materiale sfuso e una lama di ancoraggio con raschia-parete per un contatto continuo con la parete. Questa configurazione rende i miscelatori a triplo albero particolarmente utili per formulazioni chimiche in cui viscosità, dispersione, trasferimento di calore e uniformità del materiale devono essere controllati insieme.
Il principio di base è quello di utilizzare tre agitatori azionati in modo indipendente con diverse funzioni meccaniche. Ciascun albero può essere configurato in base alla formulazione e al processo di produzione anziché forzare una pala a gestire tutte le operazioni di miscelazione.
Un dispersore ad alta velocità crea tagli e turbolenze localizzati più forti attorno al disco di dispersione. È utile quando pigmenti, riempitivi o altri componenti solidi devono essere incorporati in una fase liquida o viscosa. Per gli inchiostri da stampa, ad esempio, il dispersore può supportare la bagnatura e la dispersione dei pigmenti dopo che i solidi sono entrati nella formulazione.
Una lama elicoidale ha un ruolo diverso. Invece di concentrarsi principalmente sull'elevato taglio localizzato, aiuta a spostare il materiale viscoso attraverso il recipiente e supporta la miscelazione complessiva. Ciò diventa importante quando la formulazione ha uno scarso flusso naturale e il materiale attorno al recipiente deve essere portato nella zona di miscelazione principale.
Una lama di ancoraggio con raschia-parete lavora a un'intensità di miscelazione inferiore mantenendo uno stretto contatto con la parete del serbatoio. Il raschietto aiuta a rimuovere il materiale dal muro e a restituirlo alla miscela sfusa. Ciò può anche migliorare il contatto tra il prodotto e la superficie rivestita del serbatoio quando il riscaldamento o il raffreddamento fanno parte del processo.
I tre alberi sono azionati in modo indipendente, quindi le condizioni operative di un agitatore non devono essere identiche a quelle degli altri. Una formulazione può richiedere una dispersione più forte durante una fase e una maggiore circolazione della massa o raschiatura delle pareti durante un'altra. Gli azionamenti indipendenti offrono la flessibilità necessaria per regolare queste funzioni separatamente.
Questo è uno dei motivi principali per cui un miscelatore a triplo albero può essere più adatto di un semplice sistema ad agitatore singolo per formulazioni difficili e viscose.
La risposta dipende dalla viscosità del materiale, dai requisiti di dispersione, dalle caratteristiche di flusso e dalla sensibilità alla temperatura. I miscelatori a triplo albero sono particolarmente utili per le formulazioni in cui la sola miscelazione non è sufficiente.
La produzione di inchiostri da stampa può coinvolgere pigmenti, leganti, solventi e additivi che richiedono sia incorporazione che dispersione. Un dispersore ad alta velocità può fornire il taglio localizzato necessario per la dispersione del pigmento, mentre un agitatore elicoidale o ad ancora mantiene in circolazione la formulazione più viscosa.
Per queste applicazioni, una combinazione di dispersore ad alta velocità + lama elicoidale + raschiatore di ancoraggio può fornire meccanismi separati per la dispersione, il movimento della massa e il raschiamento delle pareti.
Sigillanti e adesivi spesso diventano difficili da spostare man mano che la viscosità aumenta. Un agitatore convenzionale ad alta velocità può creare una forte zona di miscelazione ma non riesce a spostare l'intero lotto in modo efficace.
Un agitatore elicoidale o ad ancora può supportare la circolazione di massa, mentre il dispersore ad alta velocità si rivolge ai componenti che richiedono un taglio più forte. Il raschietto aiuta a ridurre la quantità di materiale rimasto contro la parete del vaso.
Per le formulazioni che richiedono un taglio localizzato più forte, si può prendere in considerazione una configurazione che combina un dispersore ad alta velocità + rotore/statore + raschia-ancora. Il rotore/statore fornisce un altro meccanismo per la lavorazione intensiva, mentre l'ancora e il raschiatore rimangono responsabili del movimento della massa e del contatto con le pareti.
Gli adesivi hot melt introducono un'altra considerazione: la temperatura. Il materiale deve spesso rimanere in condizioni di lavorazione adeguate per mantenere un flusso lavorabile.
Un miscelatore a triplo albero rivestito può fornire una superficie controllata per il riscaldamento o il raffreddamento. Il raschiatore ad ancora aiuta a mantenere il contatto tra il materiale e la parete della vasca, mentre gli altri agitatori svolgono le rispettive funzioni di miscelazione.
Il design effettivo della camicia e le condizioni operative dovrebbero essere determinati dalla formulazione e dai requisiti termici piuttosto che selezionati solo dalla dimensione del miscelatore.
L'impasto liquido dei supporti magnetici può richiedere un'attenta dispersione delle particelle solide all'interno di un sistema di trasporto viscoso. In questo caso la scelta dell'attrezzatura di dispersione diventa particolarmente importante.
Un dispersore ad alta velocità può fornire il taglio localizzato necessario, mentre l'ancora o l'agitatore elicoidale supporta la circolazione complessiva del batch. Se la formulazione richiede un'omogeneizzazione più intensiva, una configurazione dispersore ad alta velocità + rotore/statore + raschiatore di ancoraggio può offrire una soluzione di lavorazione più appropriata.
Le formulazioni per la cura personale e orale possono avere un comportamento reologico significativamente diverso rispetto ai liquidi convenzionali a bassa viscosità. Creme, lozioni e dentifrici richiedono un movimento controllato della massa, l'incorporazione degli ingredienti e, a seconda della formulazione, l'omogeneizzazione.
La configurazione appropriata dipende dal fatto che la sfida principale sia la miscelazione in massa, la dispersione o un'omogeneizzazione più intensiva. Questo è il motivo per cui un miscelatore a triplo albero dovrebbe essere selezionato in base alla formulazione piuttosto che semplicemente classificato come miscelatore per uso generale.
Il vantaggio principale non è semplicemente quello di avere tre alberi. È la capacità di assegnare diverse funzioni meccaniche a diversi agitatori.
Per una formulazione ad alta viscosità, il processo può richiedere contemporaneamente:
Dispersione ad alta velocità per polveri, pigmenti o additivi
Circolazione alla rinfusa per spostare il materiale viscoso attraverso il serbatoio
Raschiatura delle pareti per evitare che rimanga materiale contro la superficie della vasca
Omogeneizzazione dove è richiesto un meccanismo di miscelazione più intensivo
Controllo della temperatura quando il materiale deve essere riscaldato o raffreddato durante la lavorazione
Cercare di eseguire tutte queste attività con un unico agitatore può creare dei compromessi. Un sistema a triplo albero separa le funzioni e consente all'ingegnere di processo di configurare l'apparecchiatura in base alla formulazione effettiva.
Il controllo dell'azionamento a frequenza variabile (VFD) supporta ulteriormente questo approccio. Invece di considerare la velocità di miscelazione come una specifica fissa della macchina, l'operatore può regolare la velocità dell'albero in base alla fase di lavorazione e all'azione di miscelazione richiesta.
Un dispersore ad alta velocità può quindi essere utilizzato per una fase di dispersione, mentre l'ancora o l'agitatore elicoidale mantiene il movimento della massa. L'esatta sequenza operativa dipende dalla formulazione e dalla progettazione del processo.
Per gli acquirenti industriali, il produttore dovrebbe essere valutato in base alla capacità ingegneristica piuttosto che al solo prezzo delle apparecchiature.
Innanzitutto, esaminare se il produttore può progettare la configurazione dell'agitatore attorno al materiale. Un fornitore dovrebbe essere in grado di discutere il motivo per cui una formulazione necessita di un dispersore ad alta velocità, di una lama elicoidale, di un raschiatore per ancora, di un rotore/statore o di una combinazione di questi meccanismi.
In secondo luogo, confermare la disponibilità di tre agitatori azionati in modo indipendente. Il controllo indipendente della trasmissione è importante perché il taglio e la circolazione richiesti non sono necessariamente gli stessi durante tutto il processo.
In terzo luogo, discutere la viscosità del materiale, le dimensioni del lotto, i requisiti di taglio e il controllo della temperatura prima di selezionare l'attrezzatura. Un produttore credibile dovrebbe utilizzare questi fattori per determinare il serbatoio, gli agitatori e la disposizione della trasmissione anziché limitarsi a consigliare un modello standard.
Lo stesso vale per il funzionamento con vuoto e gas inerte. Il vuoto può essere necessario quando il processo necessita di una deaerazione controllata, mentre la protezione del gas inerte può essere rilevante quando la formulazione o il processo richiedono un'atmosfera controllata. Il sistema di tenuta e il design del serbatoio devono quindi essere considerati insieme alle condizioni operative previste.
Il materiale bagnato è un altro importante fattore di selezione. Sia l'acciaio inossidabile SUS304 che quello 316L possono essere utilizzati per apparecchiature chimiche, ma la scelta appropriata dipende dalla compatibilità chimica della formulazione, dalle condizioni di processo e dai requisiti di pulizia.
Il produttore dovrebbe valutare gli effettivi materiali di contatto e l’ambiente chimico invece di selezionare l’acciaio inossidabile esclusivamente sulla base del prezzo.
RUMI Technology è un fornitore professionale focalizzato su apparecchiature e soluzioni chimiche, al servizio di clienti globali con prodotti, controllo di qualità e servizio tecnico progettati per una cooperazione industriale a lungo termine.
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 ha sviluppato la sua posizione come fornitore di servizi di apparecchiature per la chimica fine. Il suo sviluppo si è concentrato sui requisiti di miscelazione e dosaggio di vernici, inchiostri, resine, nuovi materiali, nuova energia e compositi.
Per le applicazioni di miscelazione a triplo albero, questo approccio orientato al processo è importante perché la corretta configurazione dell'apparecchiatura dipende dal rapporto tra il comportamento del materiale e i requisiti di produzione. RUMI può configurare diverse combinazioni di dispersori ad alta velocità, lame elicoidali, lame di ancoraggio con raschiatori e sistemi rotore/statore a seconda del processo previsto.
Le sue apparecchiature possono anche essere configurate con agitatori azionati in modo indipendente, controllo della velocità VFD, riscaldamento o raffreddamento della camicia, funzionamento sotto vuoto o gas inerte e materiali di contatto SUS304 o 316L in base ai requisiti dell'applicazione.
RUMI ha istituito un sistema di garanzia della qualità che comprende test di fabbrica 72 ore su 24 e una risposta post-vendita 24 ore su 24, e l'azienda possiede le certificazioni ISO9001 e CE.
Per gli acquirenti che valutano i produttori di miscelatori chimici a triplo albero, la domanda importante quindi non è semplicemente: "Quanto costa il miscelatore?" Una domanda più utile è se il produttore sia in grado di tradurre la viscosità del materiale, i requisiti di dispersione, la richiesta di taglio, il controllo della temperatura, i requisiti atmosferici e la compatibilità dei materiali in una configurazione dell'apparecchiatura praticabile.
Un miscelatore a triplo albero ben progettato è in definitiva una soluzione di processo. Il suo valore deriva dal coordinamento della combinazione di lame, azionamenti indipendenti, taglio, raschiatura delle pareti, controllo della velocità, riscaldamento o raffreddamento, protezione dal vuoto o dal gas inerte e compatibilità dei materiali attorno alla formulazione prodotta.
Questo è ciò che rende la tecnologia rilevante nella produzione di prodotti chimici, inchiostri, adesivi, sigillanti, fanghi magnetici e prodotti per la cura personale, e ciò che distingue un vero produttore di ingegneria da un fornitore che offre solo un recipiente di miscelazione standard.
