Viscositat de la pasta de pigments en recobriments: mantenir la cisalla sota control amb bombes de lòbuls rotatius de ceràmica
En una planta de recobriments, moure la pasta de pigments d'un dipòsit a un altre sembla la part menys interessant del dia. També pot ser la raó per la qual un lot surt amb una brillantor feble, una ocultació deficient o un color que no coincideixi amb l'última tirada. La viscositat de la pasta de pigments canvia amb la cisalla i la bomba sol iniciar aquest canvi. L'equip de transferència, és a dir, forma part de la formulació de si algú ho tracta d'aquesta manera o no. Dona forma de lot-a-color, estabilitat de finesa i tixotropia.
Les partícules de pigment s'han de desaglomerar, dispersar i orientar. Els dispersants embolcallen les partícules i proporcionen repulsió electrostàtica o obstacle estèric. Aquesta capa manté la pasta estable. No és indestructible. Les taxes de cisalla d'empenta prou altes-30.000 s⁻¹ és una línia de la indústria comuna, i les partícules que ja estaven separades es poden tornar a agrupar o la capa dispersant es pot treure. La qualitat de la dispersió baixa. No hi ha res dolent a la bomba. El recobriment ho mostra més tard: menys brillantor, amagat més feble, un color que s'ha mogut.
Les bombes centrífugues solen ser on comença el problema. Un impulsor-de gir ràpid té una alta velocitat de punta i això fa que la pasta tingui un fort cisallament. Amb el mateix cabal, una bomba centrífuga sovint produeix velocitats de cisalla per sobre de 45.000 s⁻¹. Una bomba de lòbuls rotatius pot mantenir-se a prop de 12.000 s⁻¹. Amb una pasta per sobre de 5.000 mPa·s, una bomba centrífuga no només és ineficient; continua afegint energia de cisalla que la pasta no pot agafar. Les bombes d'engranatges tampoc són una resposta clara. La separació de la malla crea una cisalla localitzada que pot superar el límit de la pasta.
Una bomba de lòbuls rotatius de ceràmica funciona amb un principi diferent. És un desplaçament positiu. Dos lòbuls giren sincronitzats i creen un canvi de volum en moviment a la cambra. El producte és empès, no llençat. Els lòbuls mai es toquen entre si ni la paret de la cambra. Els espais lliures solen ser de 0,1 a 0,5 mm. El flux a través de la cambra és suau, sense cap turbulència a la punta de l'impulsor. La velocitat del lòbul és típicament de 200 a 500 rpm; una bomba centrífuga pot funcionar al voltant de 2.900 rpm. El producte es manté a prop de la laminar i les velocitats de cisalla es poden mantenir al voltant de 10 a 50 s⁻¹. Les bombes centrífugues solen funcionar entre 1.000 i 10.000 s⁻¹.
La velocitat de tall i la força de tall no són el mateix. La velocitat de cisalla és la rapidesa amb què canvia el gradient de velocitat en el fluid. La força de tall és el que realment actua sobre els aglomerats de pigments. La baixa velocitat redueix la velocitat de cisalla, però la protecció real prové del perfil del lòbul. Les formes involutes o cicloïdals apreten el producte a poc a poc en lloc de colpejar-lo. Els aglomerats es deformen lentament en lloc de fracturar-se sobtadament. Per a la pasta que ja s'ha dispersat, aquesta distinció importa.
La ceràmica ajuda d'una altra manera. La pasta de pigments amb diòxid de titani o òxid de ferro és abrasiva. Les bombes metàl·liques es desgasten, els lòbuls i les parets de la cambra perden material, els espais lliures s'obren i el comportament de cisalla canvia. Un revestiment ceràmic pot arribar a una duresa Vickers superior a 1.600 HV. Resisteix el desgast de tres a cinc vegades millor que el ferro colat amb alt-crom, i en servei abrasiu pot durar de quatre a sis vegades més que una bomba de metall convencional. Els paràmetres de cisalla es mantenen estables a mesura que la bomba envelleix. La ceràmica tampoc lixivia ions metàl·lics, cosa que és important en recobriments d'alta -puresa on la contaminació per ferro pot canviar la tonalitat del pigment o desestabilitzar el sistema.
La configuració d'inici i de funcionament és important fins i tot amb una bomba de-cisalla baixa. La pasta de pigments sovint té una viscositat aparent més alta quan està encara. Anar directament a tota velocitat pot provocar fluctuacions de pressió a la cambra i un breu pic de cisalla local. Un variador de freqüència amb una rampa lineal augmenta la velocitat lentament. Per a la pasta de color per sobre de 5.000 mPa·s, manteniu la velocitat màxima a prop de 200 rpm. També cal vigilar la pressió de descàrrega. L'excés de contrapressió obliga a més flux a través del lòbul-a-la cambra i el cisallament local empitjora.
Les canonades es passen per alt. Enganxeu les cisalles només fluint a través de la canonada. Els colzes, els reductors i les vàlvules creen zones de cisalla altes-modificant la velocitat. Una línia de descàrrega complicada pot afegir cisalla fins i tot quan la bomba és suau. Les tirades rectes i menys accessoris redueixen el risc.
Moure la pasta de pigments no és qüestió de "si es mou, funciona". La viscositat reacciona a la cisalla, de manera que l'equip de transferència passa a formar part del rendiment del producte final. Una bomba de lòbuls rotatius de ceràmica no elimina la cisalla. Manté la cisalla dins del que la pasta pot gestionar, i els materials i la geometria mantenen aquest control al llarg del temps.
