Vâscozitatea pastei de pigment în acoperiri: menținerea forfecarea sub control cu pompele ceramice cu lobi rotativi
Într-o fabrică de acoperiri, mutarea pastei de pigment dintr-un rezervor în altul pare cea mai puțin interesantă parte a zilei. Poate fi și motivul pentru care un lot iese cu luciu slab, ascunderea slabă sau o culoare care nu se va potrivi cu ultima execuție. Vâscozitatea pastei de pigment se modifică cu forfecare, iar pompa începe de obicei această schimbare. Echipamentul de transfer, cu alte cuvinte, face parte din formularea indiferent dacă cineva îl tratează în acest fel sau nu. Formează culoarea lot-la-, stabilitatea fineței și tixotropia.
Particulele de pigment trebuie să fie dezaglomerate, dispersate și orientate. Dispersanții învelesc particulele și asigură repulsie electrostatică sau obstacol steric. Acest strat menține pasta stabilă. Nu este indestructibil. Viteze de forfecare de împingere suficient de mari-30.000 s⁻¹ este o linie comună în industrie, iar particulele care au fost deja separate se pot aglomera înapoi sau stratul de dispersant poate fi îndepărtat. Calitatea dispersiei scade. Nimic nu pare rău la pompă. Acoperirea o arată mai târziu: mai puțin luciu, ascunderea mai slabă, o culoare care s-a mutat.
Pompele centrifuge sunt de obicei acolo unde începe necazul. Un rotor care se învârte rapid-are viteză mare la vârf, ceea ce aduce un forfecare puternică în pastă. La același debit, o pompă centrifugă produce adesea rate de forfecare peste 45.000 s⁻¹. O pompă cu lobi rotativi poate rămâne aproape de 12.000 s⁻¹. Cu pasta de peste 5.000 mPa·s, o pompă centrifugă nu este doar ineficientă; continuă să adauge energie de forfecare pe care pasta nu o poate lua. Nici pompele cu viteze nu sunt un răspuns clar. Distanța de plasare creează forfecare localizată care poate depăși limita pastei.
O pompă ceramică cu lobi rotativi funcționează pe un principiu diferit. Este o deplasare pozitivă. Doi lobi se rotesc sincronizat și creează o schimbare de volum în mișcare în cameră. Produsul este împins, nu aruncat. Lobii nu se ating niciodată între ei sau peretele camerei. Spațiile libere sunt de obicei între 0,1 și 0,5 mm. Fluxul prin cameră este blând, fără turbulențe la vârful rotorului. Viteza lobilor este de obicei între 200 și 500 rpm; o pompă centrifugă poate funcționa în jur de 2.900 rpm. Produsul rămâne aproape de laminar, iar ratele de forfecare pot fi menținute în jur de 10 până la 50 s⁻¹. Pompele centrifuge funcționează de obicei între 1.000 și 10.000 s⁻¹.
Viteza de forfecare și forța de forfecare nu sunt aceleași. Rata de forfecare este cât de repede se modifică gradientul de viteză în fluid. Forța de forfecare este cea care acționează de fapt asupra aglomeratelor pigmentare. Viteza redusă scade rata de forfecare, dar adevărata protecție vine din profilul lobului. Formele involute sau cicloidale stoarce produsul treptat în loc să-l lovească. Aglomeratele se deformează lent și nu se fracturează brusc. Pentru pasta care a fost deja dispersată, această distincție contează.
Ceramica ajută într-un alt fel. Pasta de pigment cu dioxid de titan sau oxid de fier este abrazivă. Pompele metalice se uzează, lobii și pereții camerei pierd material, degajările se deschid și comportamentul la forfecare se modifică. O căptușeală ceramică poate atinge duritatea Vickers peste 1.600 HV. Rezistă la uzură de trei până la cinci ori mai bine decât fonta cu-crom ridicat, iar în utilizare abrazivă poate dura de patru până la șase ori mai mult decât o pompă metalică convențională. Parametrii de forfecare rămân stabili pe măsură ce pompa îmbătrânește. De asemenea, ceramica nu scurge ionii metalici, ceea ce contează în acoperirile de-puritate ridicată, unde contaminarea cu fier poate schimba nuanța pigmentului sau poate destabiliza sistemul.
Setările de pornire și de funcționare contează chiar și cu o pompă cu forfecare redusă-. Pasta pigmentară are adesea vâscozitate aparentă mai mare atunci când este încă nemișcată. Mersul direct la viteza maximă poate provoca fluctuații de presiune în cameră și o scurtă intensitate locală de forfecare. Un variator de frecvență cu o rampă liniară crește viteza încet. Pentru pasta colorată peste 5.000 mPa·s, mențineți viteza maximă aproape de 200 rpm. De asemenea, presiunea de refulare trebuie urmărită. Prea presiune inversă forțează un flux mai mare prin lobul-spre-degajarea camerei și forfecarea locală se înrăutățește.
Conductele sunt trecute cu vederea. Lipiți foarfecele doar curgând prin țeavă. Coturile, reductoarele și supapele creează zone de forfecare-înalte prin schimbarea vitezei. O linie de refulare complicată poate adăuga forfecare chiar și atunci când pompa este blândă. Curse drepte și mai puține fitinguri reduc riscul.
Mișcarea pastei pigmentare nu este o chestiune de „dacă se mișcă, funcționează”. Vâscozitatea reacționează la forfecare, astfel încât echipamentul de transfer devine parte din performanța produsului final. O pompă ceramică cu lobi rotativi nu elimină forfecarea. Menține forfecarea în limitele celor pe care pasta poate suporta, iar materialele și geometria dețin acest control în timp.
