A pulverização eletrostática de revestimentos em pó entrou em aplicações práticas na década de 1960 e, desde então, vem ganhando crescente popularidade. Esse crescimento é impulsionado principalmente pelas exigências ambientais cada vez mais rigorosas em todo o mundo em relação às emissões de Compostos Orgânicos Voláteis (COVs). Como um material sólido 100%, os revestimentos em pó oferecem alta eficiência de aplicação, além de excelentes qualidades protetoras e decorativas. Consequentemente, têm recebido ampla atenção e apresentado rápido desenvolvimento, demonstrando uma clara tendência de substituição de tintas líquidas e outros materiais de revestimento voláteis em diversos setores industriais.
Por que o tamanho e a distribuição das partículas são fundamentais para a usabilidade do pó?
À medida que as indústrias de aplicação subsequentes evoluem, suas expectativas de desempenho para revestimentos em pó continuam a aumentar. Além do desempenho final da película, os aplicadores avaliam um pó principalmente pela facilidade de aplicação e pelo apelo estético. Em outras palavras, eles se preocupam se o pó é "fácil de aplicar" e proporciona um "bom nivelamento".“
Isso impõe maiores exigências ao processo de fabricação. O tamanho das partículas e a distribuição do tamanho das partículas (PSD) são métricas de qualidade críticas. Elas afetam diretamente a fluidificação, a estabilidade de armazenamento, a capacidade de carga eletrostática, a aparência do filme, a eficiência de transferência e a utilização do pó. Em última análise, esses fatores determinam se um revestimento em pó é "fácil de usar".“
O tamanho das partículas de um revestimento em pó refere-se ao diâmetro médio de partículas irregulares. Após a moagem em um moinho ACM, as partículas variam em tamanho e seguem uma distribuição específica.
Como o tamanho e a distribuição das partículas impactam a aplicação prática?
Especificamente, o tamanho e a distribuição das partículas de pó afetam o desempenho da aplicação das seguintes maneiras:
Impacto na eficiência das transferências: Partículas muito grossas ou muito finas dificultam a deposição. Partículas finas Partículas com tamanho inferior a 10 µm não se depositam facilmente devido à baixa carga eletrostática. Partículas grossas (acima de 70 µm) não conseguem permanecer no substrato porque a gravidade supera as forças eletrostáticas.
Impacto na espessura e nivelamento do revestimento: Partículas menores geralmente melhoram o nivelamento da película. Para um pó com tamanho médio de partícula D, a espessura de revestimento necessária h geralmente precisa estar entre 2D e 3D para se obter um acabamento liso.
Impacto na estabilidade do pó: Proporções mais elevadas de partículas finas (abaixo de 10 µm) reduzem a estabilidade da pólvora. Partículas finas absorvem umidade com facilidade e formam aglomerados. Isso leva a problemas como entupimento da pistola e ejeção irregular de pólvora.
Impacto na recuperação do pó: Quando o tamanho médio das partículas é muito pequeno, ou quando o teor de pó ultrafino (abaixo de 10 µm) é excessivamente alto, o pó torna-se difícil de recuperar e reutilizar.
Impacto nos acabamentos texturizados: A textura dos pós texturizados depende diretamente do tamanho das partículas. Por exemplo, a delicadeza da textura de areia em pós depende muito das dimensões das partículas. Da mesma forma, o tamanho dos padrões em revestimentos com efeito enrugado, imitação de couro ou martelado, que contêm agentes texturizadores internos, é influenciado pelo tamanho dos grãos.
Em resumo, o tamanho e a distribuição das partículas determinam diretamente a capacidade de carga, a taxa de transferência, a estabilidade, o nivelamento do filme, a espessura do revestimento e os padrões de textura. Controlar a distribuição do tamanho das partículas (PSD) para minimizar o tamanho máximo das partículas, mantendo o teor de partículas ultrafinas baixo, tornou-se cada vez mais crucial. As seções a seguir examinam como a formulação, as velocidades de operação do moinho, as taxas de alimentação, a temperatura do moinho, o fluxo de ar, os separadores ciclônicos e os formatos das partículas influenciam o tamanho e a distribuição das partículas.
Como os parâmetros de moagem e peneiramento controlam o tamanho das partículas?
A moagem é uma etapa vital na produção de revestimento em pó. Os flocos provenientes da extrusora são resfriados, triturados e, em seguida, moídos até se transformarem em pó fino utilizando um moinho. moinho de classificação a ar (ACM). As partículas moídas são classificadas por um separador ciclônico, peneiradas e, finalmente, coletadas como produto acabado.
A obtenção de partículas com tamanho e distribuição adequados depende principalmente do equipamento de moagem. Atualmente, o sistema de moagem ACM é amplamente utilizado na indústria. O moinho ACM apresenta estrutura compacta, classificação eficiente, conformação de partículas quase esféricas e alta produtividade. Controlando adequadamente a taxa de alimentação do alimentador de parafuso, as velocidades do moinho principal e do classificador, e a integridade da vedação do ciclone, os fabricantes podem alcançar o tamanho e a distribuição ideais das partículas.
Como as velocidades do moinho principal e do moinho classificador influenciam a moagem?
O disco do rotor principal é equipado com pinos ou martelos de impacto. À medida que o rotor gira em alta velocidade, os flocos brutos colidem com os pinos e uns com os outros, fragmentando-se em partículas finas. A força centrífuga e o impacto impulsionam essas partículas em direção à parede interna do moinho. Um fluxo de ar ascendente as transporta então em direção ao rotor classificador.
Durante a classificação, as partículas maiores sofrem maior força centrífuga e são lançadas de volta em direção à parede interna para moagem adicional. As partículas mais finas são transportadas através das lâminas do classificador pela corrente de ar até o separador ciclônico e a peneira rotativa.
A velocidade periférica do rotor principal afeta diretamente o tamanho das partículas. Velocidades periféricas mais altas aumentam tanto a força quanto a frequência dos impactos das partículas, resultando em um pó mais fino. Por outro lado, velocidades mais baixas reduzem a energia de colisão, produzindo um pó mais grosso e aumentando a resistência mecânica dentro do moinho.
A folga entre a ponta do rotor principal e a tampa do moinho também desempenha um papel importante. Uma folga grande permite que as partículas passem direto pela triagem, aumentando a proporção de pó grosso. Uma folga pequena aumenta o teor de partículas ultrafinas. Manter uma folga de 2 mm a 3 mm é geralmente o ideal.
A velocidade do classificador é outro fator crítico. Impulsionado pela força centrífuga, velocidades mais altas impedem que partículas maiores subam, refinando assim o tamanho geral das partículas. Velocidades mais baixas permitem que partículas maiores passem, resultando em um produto mais grosso. Os operadores devem ajustar as velocidades do classificador com base nas especificações do cliente e nos tipos de produto.
Qual é o papel da taxa de alimentação e da temperatura do moinho?
A taxa de alimentação determina a quantidade de material dentro da câmara de moagem em qualquer dado momento, bem como o tempo de permanência dos flocos dentro do moinho. Em taxas de alimentação mais altas, a velocidade do rotor principal exerce o maior impacto na finura da moagem, enquanto a velocidade do classificador desempenha o papel decisivo no controle da distribuição do tamanho das partículas.
Como os separadores de ciclone e os ventiladores de tiragem funcionam juntos?
O ar transporta o pó moído para o separador ciclônico, onde ocorre a separação gás-sólido. À medida que o ar gira dentro do ciclone, sua velocidade diminui. Isso faz com que as partículas de pó colidam com a parede interna e se depositem. As partículas aprovadas passam por uma válvula rotativa (câmara de ar) para a peneira rotativa, onde ocorre a triagem final. As partículas ultrafinas permanecem em suspensão e seguem para o coletor de pó.
A estanqueidade na válvula rotativa é crucial. Vazamentos de ar significativos interrompem o fluxo de ar do vórtice do ciclone. Isso reduz a eficiência da separação e causa a entrada de um excesso de pó ultrafino no produto final.
Como o ar atua como meio de transporte durante a moagem, o volume de ar impacta diretamente o desempenho. Volume de ar excessivo leva a uma maior proporção de partículas grossas. Volume de ar insuficiente aumenta o teor de pó fino e causa o aumento da temperatura dentro do moinho.
O fluxo de ar é controlado por meio do amortecedor do ventilador de tiragem. Os operadores ajustam o amortecedor com base na taxa de alimentação, na finura do pó e na carga de corrente do motor do ventilador. Fechar o amortecedor minimiza a corrente do ventilador, enquanto abri-lo a aumenta. Vazamentos no sistema também aumentam a corrente do ventilador. O monitoramento dos níveis de corrente ajuda a detectar vazamentos de ar e mantém o sistema funcionando de forma estável.
Vazamentos de ar acima da válvula rotativa, sacos de filtro de pulso obstruídos ou filtros de entrada de ar bloqueados reduzem o fluxo de ar efetivo. Isso aumenta a carga no moinho, amplia a distribuição do tamanho das partículas e aumenta o teor de pó ultrafino. Se ocorrerem vazamentos significativos na válvula rotativa, no ciclone ou nas juntas dos dutos, a geração de pó fino aumenta consideravelmente. Inspeções regulares são necessárias para manter todas as conexões herméticas.
Como a formulação do revestimento em pó afeta o tamanho das partículas?
As fórmulas de revestimento em pó normalmente consistem em resinas formadoras de filme, pigmentos, cargas e aditivos. Na prática, a seleção da resina e o teor de carga influenciam fortemente o tamanho e a distribuição das partículas.
O tipo de resina e a quantidade de carga determinam diretamente a resistência à temperatura ambiente dos flocos extrudados. Flocos mais resistentes oferecem maior durabilidade, dificultando sua moagem. Quando processados no mesmo sistema de moagem, flocos mais resistentes produzem menos partículas finas (abaixo de 10 µm) com tamanhos médios de partícula comparáveis.
Conclusão
Em conclusão, o tamanho e a distribuição das partículas afetam significativamente o desempenho da aplicação e as propriedades finais do filme de revestimentos em pó. Na produção, os fabricantes podem ajustar o tamanho e a distribuição das partículas otimizando os parâmetros de moagem e o projeto da formulação. A otimização das velocidades dos moinhos principal e classificador, da pressão do sistema e do fluxo de ar ajuda a equilibrar a eficiência da produção com uma distribuição de tamanho de partículas bem controlada.
