Mezcla intensiva

Los productos a granel nanodispersos no se deslizan, sino que se adhieren entre sí. Tienden a formar grumos. Esto es especialmente crítico en el caso de partículas muy pequeñas, por ejemplo, en el rango nanométrico o submicrónico. En estos casos, las fuerzas de adhesión interparticulares dominan el comportamiento del material. Cuanto menor es el radio de la partícula r, más dominantes son las fuerzas de adhesión F_adh. Para la fuerza del peso F o F_grav, en el caso de partículas esféricas se aplica lo siguiente:

F_grav = g · m = ρ · 4/3 · π · r³ · g

m: fuerza del peso
g: aceleración gravitacional
ρ: densidad del sólido
r: radio idealizado de las partículas

Estas fuerzas de adhesión son fuerzas de Van der Waals, atracción electrostática o fuerzas capilares. A menudo superan en miles de veces la fuerza de gravedad F_grav de las partículas. Las relaciones de fuerza se pueden expresar claramente con el número de Bond «Bo»:

Bo = F_adh/F_grav ∝ 1/r²

Donde F_adh​ es la fuerza de adhesión entre las partículas y F_grav​ su fuerza de gravedad. Para las nanopartículas se aplica lo siguiente si las partículas son esféricas:

F_adh ∝ r F_grav ∝ r³

El resultado es un comportamiento de flujo muy limitado. Las partículas se adhieren entre sí, forman microaglomerados y son difíciles de procesar. Para separar estos aglomerados se requieren altas fuerzas de cizallamiento. Esto se consigue, por ejemplo, con molinos de chorro de aire, dispersores de cizallamiento o mezcladores de alto rendimiento.

amixon^® ofrece dos soluciones:

• Cuchillas de alto cizallamiento
• Sistemas rotor-estator

Ambos sistemas generan gradientes de cizallamiento muy elevados a nivel local mediante efectos de impacto y fricción. De este modo, se disuelven los aglomerados y se separan las partículas primarias. Es fundamental que las partículas no vuelvan a aglomerarse inmediatamente. Por eso deben recubrirse rápidamente con otras partículas de tamaño similar del material mezclado. A veces es aconsejable añadir líquidos adecuados para evitar la reaglomeración. Estos también deben mezclarse eficazmente con el polvo.

Los mezcladores de precisión de amixon^® son especialmente adecuados para estos procesos, ya que cumplen dos requisitos fundamentales.

• Alta calidad de mezcla para toda la carga, independientemente de si el grado de llenado de la mezcladora es pequeño (100 litros) o grande (varios metros cúbicos).
• Microdispersión eficiente: gracias a su alta densidad energética, la mezcladora puede separar de forma fiable incluso los aglomerados más finos.

Explicación del tamaño de la fuerza de adhesión entre partículas pequeñas:

F_adh ≈ A·r/(6·D²)

A: constante de Hamaker (propiedad del material)
D: distancia entre las partículas
r: radio de las partículas

La fuerza de adhesión entre dos partículas crece linealmente con el radio de las partículas r. Crece de forma inversamente proporcional al cuadrado de la distancia D entre las superficies de las partículas:

F_adh ​∝ r/D^2​

Esto significa que cuanto más densas son las partículas, más se adhieren entre sí. En un lecho de polvo compactado, las distancias entre las partículas D son muy pequeñas. Esto aumenta enormemente la fuerza de adhesión. Esto explica al mismo tiempo la alta resistencia de los componentes de metal sinterizado y de la cerámica sinterizada para ingeniería.