Decoración digital III

Molienda micrométrica

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

Molinos Alsting

Molino discontínuo

Molino contínuo

Distribución granulométrica en molienda tradicional

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

Molienda nanométrica por lecho de esferas

DYNO® MILL NPM de WAB

Molino de lecho de esferas

Modo de operación

El tamaño de las esferas está comprendido en el rango 0.2-2 mm

Separador centrífugo de partículas

Centrifugal Mill de BUHLER

Este tipo de separadores permite una curva de distribución granulométrica muy estrecha. DIFERENTE DE MOLIENDA TRADICIONAL

Escala industrial

Tres formas de trabajar

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

Diferente disposición geométrica.

Proceso de separación

Disposición horizontal

Disposición vertical

Influencia de la velocidad en la molienda húmeda

Molinos tipo Alsting

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

Influencia de la velocidad

Influencia del tiempo de molturación

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

Tipología de “grinding media” para inkjet

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.