¿Por qué el vacío, y no la velocidad de la mezcladora, elimina el aire de la pasta de alto contenido sólido

Toda pasta rica en sólidos transporta aire. La mayor parte llega con la pólvora, parte se doblan con las cuchillas y un poco más entra durante la descarga. Ninguna combinación de geometría de la pala y velocidad del eje lo eliminará de nuevo — por eso el sistema de vacío, y no el accionamiento, es la parte de un mezclador planetario que decide si el producto es aceptable.

Esta no es una afirmación controvertida dentro del sector, pero rutinariamente se especifica poco en la fase de presupuesto: los clientes comparan kilovatios y litros, y la bomba de vacío se convierte en una línea de pagos. Esto es lo que dice la física sobre por qué ese orden es al revés.

1. Tres rutas para que el aire entre

• Mojamiento del polvo. Un relleno de gran superficie — negro de carbono, sílice fumada, polvo metálico conductor — llega con el aire adsorbido sobre la superficie de la partícula y empaquetado en los vacíos entre las partículas.
• Folding. Las hojas planetarias voltean la pasta en lugar de lanzarla, así que aspiran aire a la superficie libre y lo entierran en la mayor parte en vez de liberarlo.
• Transferir. Bombear, verter o presionar el lote fuera de un recipiente y hacia otro reentra en el aire en cada superficie libre que pasa.

2. Por qué una hoja más rápida lo empeora, no lo mejora

Una burbuja sube porque es flotante, y su velocidad de ascenso sigue la ley de Stokes: la velocidad escala con elCuadradodel diámetro de la burbuja y inversamente con la viscosidad. Si se toma una diferencia de densidad de 1.000 kg/m³, una pasta de 50 Pa·s y una burbuja de 100 μm — la burbuja viaja del orden de 0,4 mm por hora. Desde el centro de un recipiente de 500 mm de profundidad, eso se mide en semanas.

Subir el dispersor no soluciona esto. Una mayor velocidad en la punta añade cizallamiento, y el corte rompe burbujas grandes en otras más pequeñas. Dado que la velocidad de ascenso depende del cuadrado del diámetro, dividir una burbuja a la mitad hace que salga cuatro veces más lenta. Por tanto, mezclar en exceso un lote desaireado puede devolver la suspensión de aire mientras parece que trabaja más.

3. Lo que realmente hace el vacío

Si reduces la presión sobre la pasta, la burbuja atrapada se expande — a media atmósfera una burbuja duplica su volumen, y su flotabilidad aumenta con el cubo de su diámetro, mientras que su resistencia solo aumenta con el cuadrado. El efecto neto es un gran aumento en la velocidad de ascenso, además de un efecto mecánico que importa igual: a medida que la burbuja crece, empuja la pasta a un lado, rompiendo la película que la sujetaba a la pala o a la pared. El aire disuelto en el vehículo también sale de la solución una vez que la presión parcial baja por debajo de su valor de saturación.

En la práctica, el recipiente se sella, se extrae el vacío mientras continúa la mezcla, y el lote se mantiene en el punto establecido hasta que el manómetro deja de moverse. Cada mezclador planetario de Ruijing viene equipado de serie con un manómetro de vacío digital Panasonic y un sensor PT100 en el material, por lo que el punto final es una lectura y no un tiempo transcurrido.

4. Por qué el raspador de pared es importante para la desaireación

El vacío solo actúa en la superficie libre. En una pasta de 50.000 cP, casi ninguna parte del lote está en la superficie libre en ningún momento, por lo que la superficie debe renovarse continuamente. El brazo rascador que gira con el portador planetario arrastra material de la pared y el fondo de la nave y lo devuelve a las palas, que es lo que mantiene la capa fresca expuesta al vacío en lugar de dejar una piel estática en la pared. El ánima del recipiente se mecaniza precisamente por esta razón: un raspador que deja una película deja aire con él.

5. La temperatura forma parte del diseño del vacío

• Cada bastidor utiliza un recipiente de doble pared con una ranura interna del deflector, que circula agua de refrigeración o aceite de transferencia de calor.
• La calefacción está limitada a 200 °C. Por encima de 60 °C, el recipiente necesita una manta aislante externa, que debe especificarse con el orden en lugar de añadirse posteriormente.
• En vacío, los componentes volátiles se evaporan a una temperatura más baja, por lo que la camisa suele realizar trabajos de enfriamiento durante la desaireación incluso cuando la receta es nominalmente una mezcla caliente.
• La temperatura se lee desde el material mediante PT100, no desde la camisa, porque ambos se separan durante una larga retención al vacío.

6. Velocidad de punta por tamaño de cuadro

La energía de dispersión se determina por la velocidad de la punta en lugar de las revoluciones del eje, y las cifras publicadas para los marcos estándar escalan con el diámetro del recipiente:

La velocidad de la punta es máxima a la velocidad del dispersor indicada. El nivel de vacío lo establece el proceso, no lo fija la máquina.

7. Qué medir en un juicio

• Tasa de fuga, con el recipiente vacío y luego con un lote representativo — el segundo número es el que importa.
• Ya sea que el lote haga espuma o simplemente libere burbujas. La espuma significa que el vacío se está tirando demasiado rápido para el sistema de disolventes, no que la bomba sea de tamaño inferior.
• Tiempo hasta una lectura de calibre estable a la velocidad de mezcla prevista, en dos tamaños de lote si es posible.
• Si la descarga también está bajo vacío. Un lote perfectamente desaireado puede recoger aire en los últimos treinta segundos.