Proceso de molienda
LEY DE RITINGER:
W = r (1/d-1/D)
r: Constante dependiente de la forma de las partículas, la dureza de os materiales y el trabajo por unidad de superficie
d: El tamaño promedio final de partículaD: El tamaño promedio de partida
Nanopigmentos
Nanopartículas:
“nano”: 1 nanómetro = 10-9m
Molienda tradicional:
“micra”: 1 micrometro = 10-6m
• Milímetro: 1 mm = 1 000 000 nm
• Micrómetro: 1 µm = 1000 nm
El tamaño de partícula influye sobre el color
• Todo pigmento posee una determinada magnitud de partículas denominada “magnitud óptima”. Dicha magnitud depende del tono del color del pigmento.
• Si el tamaño del grano se hace más pequeño, esa partícula no absorberá todas las longitudes de onda y por tanto no reflejará la longitud de onda adecuada.
EJEMPLO DEL TOMATE
Tintas decoración digital
• Tintas preparadas con colores solubles
• Tintas pigmentadas:– Poseen pigmentos cerámicos nanométricos.– Algunas incluyen sales solubles para mejorar
rendimiento del color
• Tintas puramente cerámicas
Molienda de pigmentos
Los procesos tradicionales de trituración en la fabricación de colores y pigmentos cerámicos realizados en molinos Alsing con bolas de alúmina nos permitían lograr unos diámetros no inferiores a 2 µm, si se utilizaban técnicas más sofisticadas era posible obtener unas finuras de d50 comprendidas entre 1 y 1.5 µm
Molienda nanométrica por microesferas
La molturación vía húmeda en molinos de microesferas es una tecnología muy adecuada para producir partículas en rango nanométrico. Para conseguir este tamaño de partícula es necesario utilizar un material de molienda de diámetro extremadamente pequeño y que además contamine lo mínimo posible la tinta. En el mercado existen diversas empresas que proporcionar sus soluciones tecnológicas para este fin
Separador centrífugo de partículas
Centrifugal Mill de BUHLER
Este tipo de separadores permite una curva de distribución granulométrica muy estrecha. DIFERENTE DE MOLIENDA TRADICIONAL
Composición de los elementos de molienda
En preparación de tintas inkjet para decoración cerámica no se pueden emplear elementos metálicos ya que son fuente de polución de pigmentos
Influencia de la velocidad• En los molinos ultracentrífugos, los
aglomerados no pueden escapar retenidos por las fuerzas de presión tras un impacto. Como consecuencia, las partículas primarias son en parte plásticamente deformadas. Las fuerzas de presión pueden producir a partir de las partículas individuales primarias una partícula más grande en forma de escamas.
CONSEGUIMOS EL EFECTO CONTRARIO AL DESEADO
Influencia de la velocidad
• Este ejemplo muestra claramente la importancia de la realización de una dispersión previa cuando dispersamos molturamos materiales a niveles nanométricos
Izquierda mayor velocidad, derecha menor velocidad
Medio de molturación
• La molienda tiene una gran dependencia de la distribución granulométrica de las bolas
• En función del equipo, del producto y del tamaño deseado elegiremos el material y diámetro de las perlas:– Perlas de acero para pinturas plásticas,
– Perlas de vidrio para alimentación
– Perlas de óxidos de Zirconio-Hafnio para materiales cerámicos
Visualización a escala
La relación entre el tamaño del medio de molturación (esferas) y el tamaño de partícula a producir es de:
•10 – 104 para dispersiones
•102 – 103 para molturaciones reales
Optimización del tamaño de las esferas
1) Cuanto más pequeño es el tamaño de la perla, más perlas habrán por unidad de volumen y lógicamente la probabilidad de contacto entre las partículas y las perlas aumenta significativamente.
2) Si el tamaño de las perlas disminuye la distancia entre ellas también lo hace. Se asume que para perlas de 1mm la distancia es de 44µm y para perlas de 0.05mm disminuye hasta 2µm.
D50 final en función del tamaño de las perlas
A medida que disminuye el tamaño de las perlas se logra un mayor finura
Proceso de molturación de un pigmento para tinta inkjet
Las condiciones iniciales son:•suspensión acuosa mas aditivo •contenido en sólidos de 25%, •d50=0.76µm, d95=2.82µm inicial •material de molturación de 0.3mm.
Tras un proceso de 180 min se obtiene d50=41nm y d95=112nm.
Dispersión
• Dispersión y molturación son a estos niveles procesos íntimamente relacionados
• Hay que lograr un tamaño de partícula reducido y evitar aglomerados que enmascaran el tamaño real de las partículas presentes
Molienda húmeda, proceso de dispersión
• En los procesos de dispersión las fuerzas cohesivas entre partículas deben ser superadas y el aire ocluido (que rellena los intersticios entre las partículas) debe ser desplazado por el agente disolvente
sólido agregado
Aire ocluido
dispersión
Molienda por vía seca
• Molinos Jet de lecho fluidizado para molienda fina con definición de tamaño límite de partícula.
Molienda por vía seca por chorro de aire
• Extremada finura en la campana de la distribución granulométrica
• Ej: alúmina 0,2 m
Molienda por vía seca por chorro de vapor
Comparado con el aire, el vapor proporciona una considerable mayor energía jet. Puede alcanzar velocidades jet hasta 1.200 m/s y la energía cinética del impacto dentro del lecho fluido aumentar hasta cuatro veces. Esto nos lleva a un aumento del rendimiento (más del doble de capacidad que en los sistemas operados por aire). Resumiendo, el rendimiento de una máquina puede verse aumentado enormemente, pero sin cambiar la finura.
Molienda por vía seca por chorro de vapor
Dado que el vapor se mueve a una velocidad superior que el aire, la velocidad tangencial de la corriente dentro de la rueda clasificadora puede aumentar, y esto a su vez repercute en la fuerza G, haciendo que el material se clasifique. De este modo se pueden clasificar partículas en vía seca en el rango submicrónico.
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