¿Qué criterios son decisivos al elegir un mezclador industrial para plásticos, es decir, masterbatch y aditivos?
La selección de un mezclador industrial adecuado para aplicaciones de masterbatch y de aditivos es decisiva para la homogeneidad, la seguridad del proceso, la calidad del producto y la rentabilidad de la transformación de plásticos. Lo determinante es que el mezclador alcance de forma reproducible la distribución deseada de los componentes de color y funcionales, sin dañar el material ni favorecer la segregación.
1. Propiedades del material y comportamiento del sólido a granel
Tipo de componentes: los polvos, granulados, pellets o escamas se comportan de forma distinta en el proceso de mezclado.
Densidad aparente, distribución granulométrica, forma del grano y comportamiento de flujo: estas magnitudes influyen en la mezcla, en la tendencia a la segregación y en la dosificabilidad.
Contenido de humedad e higroscopia: aumentan la tendencia a la formación de grumos y pueden empeorar el comportamiento de flujo.
Abrasividad: las cargas como el talco, el carbonato de calcio, las fibras de vidrio o los retardantes de llama minerales aumentan el desgaste.
Sensibilidad a la temperatura: el mezclador debe estar dimensionado de modo que el material no sufra daños térmicos ni mecánicos.
2. Tarea de mezclado y homogeneidad objetivo
Mezclado distributivo: distribución espacial uniforme de aditivos y pigmentos.
Mezclado dispersivo: rotura de aglomerados, por ejemplo en pigmentos o aditivos finamente distribuidos.
Homogeneidad objetivo: la calidad de mezcla exigida debería definirse por adelantado, por ejemplo mediante un coeficiente de variación.
Proporción de mezcla: especialmente con adiciones del orden de ppm o por mil aumentan las exigencias de precisión y de reproducibilidad.
3. Tipo de mezclador y dimensionado
La tecnología adecuada depende de la formulación, del rendimiento y del objetivo de mezclado:
- Mezcladores horizontales de rejas de arado o de paletas para tareas de mezclado intensas y predominantemente distributivas.
- Mezcladores verticales cónicos o de volteo para una mezcla suave y gravimétrica.
- Mezcladores de alta velocidad o intensivos para tareas dispersivas y para la incorporación rápida de aditivos.
- Sistemas de mezclado con calefacción y refrigeración para mezclas secas críticas en temperatura.
- Mezcladores de doble eje o continuos con tiempos de permanencia definidos y rendimientos más elevados.
Son importantes además un dimensionado adecuado, una reserva de accionamiento suficiente y un grado de llenado apropiado, para que el producto a mezclar se capte con seguridad y se mueva de forma uniforme.
4. Modo de funcionamiento y escalabilidad
Por lotes o en continuo: la elección depende del rendimiento, de la variedad de formulaciones y de la necesidad de flexibilidad.
Tamaño de lote y tiempos de ciclo: el llenado, el mezclado, el vaciado y la limpieza influyen en el rendimiento real de la instalación.
Capacidad de escalado: los valores de laboratorio y del centro de ensayos deberían ser transferibles a instalaciones mayores; la semejanza geométrica y unos parámetros de proceso estables facilitan el escalado.
5. Conducción de la temperatura y aportación de energía
Velocidad de giro y velocidad periférica: determinan la aportación mecánica de energía.
Calefacción o refrigeración: los sistemas de camisa o de doble camisa ayudan a mantener la temperatura del producto por debajo de valores límite críticos.
Medición y regulación de la temperatura: evitan la degradación, las incrustaciones y el pegado.
6. Construcción y materiales
Elección del material: los materiales resistentes al desgaste y químicamente estables son importantes con formulaciones abrasivas.
Calidad de las superficies: una rugosidad baja reduce las adherencias y facilita el vaciado.
Construcción con pocos espacios muertos: minimiza los restos de material y la contaminación cruzada.
Sistemas de juntas: según el producto se requiere una ejecución estanca al polvo y, en su caso, conforme a ATEX.
7. Limpieza y cambio de producto
Buena accesibilidad: las puertas de inspección y los componentes fáciles de desmontar acortan los tiempos de parada.
Concepto de limpieza: limpieza en seco, limpieza manual u opciones WIP/CIP, según el producto y la frecuencia de cambio.
Cambio de color y de aditivo: especialmente en el masterbatch de color son importantes unas cantidades residuales reducidas y unos tiempos de limpieza cortos.
8. Seguridad y protección contra explosiones
Riesgo de explosión de polvo: hay que evaluar la MIE, el valor KSt y otras magnitudes características.
Requisitos ATEX: pueden ser necesarias la puesta a tierra, el alivio de presión o la inertización.
Aspiración y técnica de filtración: protegen al personal y a la instalación frente a las emisiones de polvo.
9. Dosificación y automatización
Interfaces con los equipos de dosificación y de pesaje: especialmente en la microdosificación en el rango de ppm.
Sincronización del proceso: la dosificación debe estar coordinada con el ciclo de mezclado.
Integración en el sistema de control: gestión de formulaciones, trazabilidad de lotes y conexión a los sistemas superiores de producción y de control.
Vigilancia del proceso: el par, el consumo de potencia y la temperatura sirven como indicadores de estado y de calidad.
10. Rentabilidad
- Consumo específico de energía.
- Vida útil de las piezas de desgaste.
- Trabajo de mantenimiento y disponibilidad de repuestos.
- Tiempos de limpieza y de cambio de producto.
- Influencia en la OEE y en el aprovechamiento de la instalación.
Así se llega en amixon® de los datos del producto a una recomendación de mezclador fundamentada
La selección de un mezclador industrial adecuado es de importancia decisiva para la homogeneidad, la seguridad del proceso, la calidad del producto y la rentabilidad en las aplicaciones de masterbatch y de aditivos. En amixon®, el dimensionado no comienza con un mezclador estándar, sino con un análisis estructurado de los datos del producto y de los objetivos del proceso. Las densidades aparentes, las distribuciones granulométricas, el comportamiento de flujo, la humedad, la sensibilidad a la temperatura y a la cizalla así como, en su caso, los valores característicos de explosión de polvo constituyen la base de una recomendación fundamentada.
1. Lo que amixon® hace mejor: del requisito a la tecnología adecuada
A partir de los datos de producto y de proceso, amixon® deduce la familia de mezcladores adecuada: por ejemplo mezcladores verticales y cónicos para tareas de mezclado de precisión, equipos para productos especialmente frágiles, sistemas continuos para modos de funcionamiento constantes o soluciones especiales para procesos de vacío, de termorregulación y de reacción. La técnica de mezclado no se elige por tanto de forma genérica, sino ajustada con precisión a la formulación, al tamaño de lote, a las necesidades higiénicas y a los requisitos de vaciado.
Para volúmenes muy grandes, el mezclador de silo Gyraton® amplía este espectro: está dimensionado para tareas de mezclado de gran volumen y une la función de un silo con la de un mezclador de precisión. Así se pueden homogeneizar grandes lotes con una potencia de accionamiento muy reducida, sin que la calidad de mezcla se vea afectada.
2. Lo que distingue a amixon® en la aplicación
- Calidad de mezcla independiente del grado de llenado: unos resultados uniformes en un amplio rango de grados de llenado facilitan el dimensionado cuando los tamaños de lote fluctúan.
- Intensidad de mezclado ajustable: un mismo aparato puede homogeneizar con suavidad o desaglomerar con intensidad.
- Vaciado residual muy bueno: reduce las pérdidas de producto y mejora la pureza de color y de formulación en los cambios de producto.
- Tratamiento suave sin aportación innecesaria de calor: esto tiene especial importancia con los plásticos, los masterbatches y los aditivos, para evitar una fusión incipiente o una degradación.
- Dimensionado conforme a ATEX: para los polvos finos, la cámara de mezclado se puede ejecutar en zona 20.
- Construcción según las URS: la elección del material, la calidad de las superficies y las funciones higiénicas se adaptan de forma coherente a la aplicación concreta.
3. Por qué el mezclador de silo Gyraton® es relevante
El mezclador de silo Gyraton® resulta especialmente interesante cuando hay que homogeneizar grandes volúmenes de mezcla (hasta 100 m³) de forma económica y a la vez precisa. Necesita solo una potencia eléctrica conectada muy reducida, trabaja de forma muy suave y es adecuado también para materiales húmedos o de mala fluidez. Según amixon®, con él se pueden distribuir de forma ideal incluso proporciones de mezcla de hasta 1:100.000. Esto puede ser muy importante para las materias primas básicas cuando proceden de proveedores distintos.
4. Por qué esto es decisivo en el masterbatch y en los aditivos
En los plásticos, los aditivos están presentes a menudo solo en cantidades muy pequeñas, mientras que las exigencias de homogeneidad son elevadas. En consecuencia, la homogeneidad de las materias primas macroscópicas adquiere gran importancia. Para el mezclado de precisión de sólidos dispersos, amixon® remite a calidades de mezcla reproducibles, también con proporciones de mezcla muy grandes. Esto tiene una importancia especial para las aplicaciones de masterbatch, ya que los pigmentos, las cargas y los aditivos funcionales deben distribuirse de forma fiable sin menoscabar las propiedades del material.
5. Verificación en lugar de suposición
Los datos sobre el papel no bastan: amixon® verifica la selección en el centro de ensayos con productos originales. Para ello se comprueban en instalaciones de prueba la calidad de mezcla, la protección del producto, la aportación de energía, la limpiabilidad y la reproducibilidad, y se evalúan conjuntamente. Así se crea una base sólida para la decisión de inversión y se reduce de forma notable el riesgo del proyecto.
6. Diseño higiénico, limpieza y funcionamiento
Aunque en los plásticos las exigencias higiénicas se ponderan por lo general de otro modo que en los ámbitos alimentario y farmacéutico, un vaciado limpio, una buena accesibilidad y una limpieza controlada siguen siendo decisivos, en particular en los cambios de color y de producto. Para ello amixon® apuesta por construcciones con pocas juntas, puertas de inspección de buen acceso y un vaciado con pocos restos. Cuando es necesario se emplean además soluciones de limpieza húmeda. Eso facilita un funcionamiento seguro y económico, también en un entorno exigente como el de los plásticos.