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I materiali ad alta viscosità impongono requisiti molto diversi alle apparecchiature di miscelazione rispetto ai liquidi a bassa viscosità. Gli agitatori convenzionali possono avere difficoltà a generare una circolazione sufficiente quando il materiale diventa denso, lasciando zone non miscelate, scarsa dispersione della polvere e materiale attaccato alle pareti del serbatoio. L'aria può anche rimanere intrappolata durante la miscelazione, mentre l'esposizione all'ossigeno può influenzare i materiali sensibili all'ossidazione o a reazioni indesiderate.
Per i produttori di adesivi, sigillanti, fanghi per batterie al litio, prodotti siliconici, resine e paste ceramiche, la questione non è semplicemente se un miscelatore possa spostare il materiale. L'attrezzatura deve creare una circolazione controllata del materiale, fornire un taglio sufficiente, rimuovere il materiale dalla parete del recipiente, gestire la temperatura e, quando richiesto, mantenere il vuoto durante tutto il processo. Una planetaria sottovuoto unisce queste funzioni in un unico sistema di lavorazione.
La differenza principale tra una planetaria e un agitatore convenzionale è il movimento degli strumenti di miscelazione. In una configurazione planetaria, le doppie pale planetarie ruotano attorno ai propri alberi mentre ruotano continuamente attorno al centro del recipiente di miscelazione. Ciò crea un percorso di lavoro più ampio attraverso il materiale anziché fare affidamento su un'unica zona rotante.
Il dispersore ad alta velocità fornisce un diverso tipo di azione meccanica. Mentre le pale planetarie muovono e fanno circolare il materiale sfuso, il disco di dispersione genera un taglio locale più elevato per scomporre gli agglomerati, bagnare le polveri e migliorare la distribuzione di riempitivi o pigmenti. Le pale planetarie spingono inoltre il materiale verso l'area del dispersore ad alta velocità, consentendo ai due meccanismi di lavorare insieme anziché funzionare come strumenti di miscelazione indipendenti.
Il raschietto per pareti in PTFE risolve un altro problema comune con i composti ad alta viscosità: il materiale rimasto sulla parete del serbatoio. Mentre il gruppo di miscelazione ruota, il raschiatore spazza continuamente via il materiale dalla parete interna e lo riporta nella zona di miscelazione attiva. Ciò riduce gli strati di materiale stagnante e aiuta anche a esporre una parte maggiore del lotto alla superficie riscaldata o raffreddata del recipiente.
Questa combinazione è particolarmente utile per mastice, gel di silicone, impasto liquido per batterie al litio, pasta saldante, pasta ceramica, sigillanti e adesivi strutturali. Anche il dentifricio e le creme morbide possono trarre vantaggio dallo stesso principio di lavorazione quando la formulazione richiede una miscelazione intensiva in massa combinata con una dispersione controllata.
Per gli acquirenti che chiedono quale tipo di miscelatrice planetaria è adatta per materiali ad alta viscosità, la considerazione chiave non è quindi solo il nome della miscelatrice. La configurazione delle pale, la velocità del dispersore, il design del raschiatore, la coppia del motore, il volume di lavoro e le caratteristiche del materiale devono essere valutati insieme.
Un miscelatore convenzionale può utilizzare una girante primaria per spostare il lotto. Un sistema planetario invece combina circolazione di massa, dispersione localizzata ad alto taglio e pulizia delle pareti. Per formulazioni difficili, tale differenza può influenzare direttamente l'uniformità del lotto e il tempo di lavorazione.
I materiali ad alta viscosità possono trattenere l'aria per molto più tempo rispetto ai liquidi a bassa viscosità. Una volta disperse le bolle in un composto denso, la gravità da sola potrebbe non rimuoverle in modo efficace. Ciò è particolarmente importante per adesivi, sigillanti, composti elettronici e altri prodotti in cui i vuoti possono influenzare l'applicazione o le prestazioni finali.
Una macchina impastatrice planetaria sotto vuoto consente al recipiente di rimanere sotto vuoto durante il processo di miscelazione. L'abbassamento della pressione aiuta l'aria intrappolata ad espandersi e a fuoriuscire dal composto invece di rimanere sotto forma di bolle microscopiche in tutto il lotto. L'ambiente sigillato può anche ridurre il contatto non necessario tra il materiale e l'ossigeno atmosferico, il che è utile per formulazioni sensibili all'ossidazione o ad altre reazioni legate all'aria.
Le prestazioni del vuoto non devono essere valutate solo in base al valore del vuoto nominale. Gli acquirenti dovrebbero anche considerare se il recipiente, le tenute dell'albero e le tubazioni del vuoto possono mantenere condizioni di vuoto stabili durante la miscelazione effettiva. Il comportamento del materiale stesso è altrettanto importante perché viscosità e formulazioni diverse rilasciano l'aria intrappolata a velocità diverse.
Il controllo della temperatura è un'altra parte importante della lavorazione ad alta viscosità. Poiché la viscosità cambia con la temperatura, il riscaldamento può facilitare la circolazione e la dispersione di un composto, mentre il raffreddamento può essere necessario per proteggere gli ingredienti sensibili alla temperatura o controllare le condizioni del prodotto finale.
Un recipiente incamiciato può far circolare un mezzo di riscaldamento o raffreddamento a seconda della formulazione e dei requisiti del processo. Per i team di approvvigionamento, le domande rilevanti includono l'intervallo di temperatura richiesto, il mezzo di riscaldamento o raffreddamento, i requisiti di trasferimento di calore, la posizione del sensore di temperatura e la strategia di controllo PLC anziché semplicemente chiedere se la macchina dispone di una camicia di riscaldamento.
RUMI Technology progetta apparecchiature di miscelazione e dosaggio in base a questi requisiti di processo. Da quando ha sviluppato il suo primo sistema di dosaggio ad alta precisione sviluppato internamente e apparecchiature di miscelazione ad alta efficienza nel 2018, RUMI si è concentrata su apparecchiature per la chimica fine e soluzioni personalizzate per settori quali resine, nuovi materiali, nuova energia e compositi. Il suo sistema di qualità comprende test di fabbrica 72 ore su 24 e una risposta post-vendita 24 ore su 24, supportato dalle certificazioni ISO9001 e CE.
Quando si confronta il prezzo della miscelatrice planetaria sotto vuoto, la capacità è un fattore importante, ma è solo una parte della configurazione dell'apparecchiatura. Due macchine con lo stesso volume nominale possono avere prezzi sostanzialmente diversi perché i loro sistemi di miscelazione, apparecchiature per il vuoto, automazione e materiali sono diversi.
Le gamme di capacità da circa 30 litri a 2000 litri consentono all'attrezzatura di coprire diverse fasi di produzione. Una macchina di classe 30L può essere più adatta per lo sviluppo di laboratorio, le prove di formulazione o la produzione in piccoli lotti. I sistemi più grandi da 100 L–500 L possono soddisfare i requisiti di produzione pilota e regolare, mentre le macchine che si avvicinano a 1000 L–2000 L sono più rilevanti per operazioni di produzione più grandi. La scelta effettiva dovrebbe basarsi sulla dimensione del lotto richiesto e sul volume di lavoro effettivo piuttosto che sul solo volume del recipiente.
La configurazione di miscelazione è un altro importante fattore di prezzo. Un sistema che combina doppie pale planetarie, un dispersore ad alta velocità e un raschiatore a parete in PTFE richiede più componenti meccanici e capacità di azionamento rispetto a un mixer planetario di base. Anche la potenza del motore e il controllo del convertitore di frequenza devono corrispondere alle caratteristiche di viscosità e batch.
Il materiale dei contatti influisce sia sul prezzo che sulla compatibilità chimica. SUS304 è adatto per molte applicazioni generali, mentre SUS316L può essere preferibile quando la formulazione o il processo di pulizia richiedono una maggiore resistenza alla corrosione. La scelta corretta dovrebbe essere fatta in base all'ambiente chimico reale piuttosto che selezionare l'acciaio inossidabile esclusivamente come elemento di specifica.
Altre configurazioni che incidono sui costi includono il sistema di vuoto, il meccanismo di sollevamento idraulico, il sistema di riscaldamento/raffreddamento rivestito, il controllo touch-screen PLC e gli interblocchi di sicurezza. Il sollevamento idraulico può semplificare il posizionamento del recipiente o della testa di miscelazione, mentre gli interruttori di finecorsa di sicurezza possono impedire il funzionamento quando il recipiente o gli agitatori non sono posizionati correttamente.
Per questo motivo, un preventivo iniziale basso non rappresenta necessariamente un costo totale dell'attrezzatura inferiore. I team di approvvigionamento dovrebbero confrontare la configurazione tecnica completa, i compiti di produzione previsti e i requisiti di manutenzione a lungo termine.
Quando si seleziona un produttore di impastatrici planetarie sotto vuoto, gli acquirenti dovrebbero guardare oltre le specifiche del catalogo. Il produttore dovrebbe essere in grado di adattare la struttura di miscelazione e il sistema di azionamento ai requisiti effettivi di viscosità, contenuto di solidi, volume del lotto e temperatura della formulazione.
L'esperienza nella produzione di materiali ad alta viscosità è particolarmente preziosa perché la progettazione meccanica diventa più impegnativa con l'aumentare della resistenza alla miscelazione. La stabilità dell'albero, la tenuta, la scelta del motore, il gioco del raschiatore, il mantenimento del vuoto e la struttura del serbatoio sono tutti fattori che influiscono sul funzionamento a lungo termine.
RUMI Technology ha sviluppato la sua tecnologia di miscelazione attraverso centinaia di iterazioni di ricerca e sviluppo e si concentra su apparecchiature personalizzate per applicazioni di chimica fine. La sua gamma di prodotti supporta capacità da 30 L a 2000 L, con opzioni che includono materiali di contatto SUS304 o SUS316L, controllo touch-screen PLC, velocità regolabile, sollevamento idraulico, lavorazione sotto vuoto e riscaldamento o raffreddamento con camicia.
Il produttore giusto dovrebbe anche essere in grado di adattare la macchina al processo di produzione anziché costringere ogni cliente ad una configurazione standard. Per una nuova linea di liquame per batterie al litio, ad esempio, i requisiti di dispersione possono dominare le specifiche. Per un produttore di sigillanti o adesivi strutturali, la deaerazione sotto vuoto, il controllo della temperatura e la pulizia delle pareti possono rivestire maggiore importanza.
In definitiva, l’attrezzatura migliore è quella la cui configurazione meccanica si adatta al materiale e al ciclo produttivo. Le impastatrici planetarie sottovuoto dovrebbero quindi essere valutate come sistemi di lavorazione completi piuttosto che come semplici recipienti di miscelazione.
Per i produttori di materiali ad alta viscosità, il prezzo della miscelatrice planetaria sotto vuoto è solo una parte della decisione di acquisto. La struttura di miscelazione, la capacità di dispersione, la deaerazione sotto vuoto, il controllo della temperatura, la raschiatura delle pareti, i materiali di contatto, l'automazione, la capacità del recipiente e la capacità ingegneristica del produttore sono tutti fattori che influenzano il valore effettivo dell'apparecchiatura. Una macchina configurata correttamente può fornire una circolazione, una dispersione e una deaerazione più costanti, supportando al tempo stesso una produzione ripetibile con formulazioni impegnative. La scelta giusta inizia con la comprensione dei requisiti del processo e quindi con la selezione di una configurazione di macchina impastatrice planetaria sottovuoto progettata attorno ad essi.
