Moje de polvo
El término «moje de polvo» se utiliza a menudo como sinónimo de «humectación de polvo». Se trata de uno de los procesos tecnológicos más importantes en el tratamiento de polvos. La humectación de polvos consiste en la combinación de dos componentes con diferentes estados de agregación. Las partículas sólidas entran en contacto con una fase líquida. Incluso pequeñas cantidades de líquido pueden alterar de manera fundamental el comportamiento de flujo y deformación del polvo.
Los polvos se presentan en estado seco como sistemas dispersos de sólidos y gases. Mediante la humectación se crea un sistema multifásico compuesto por sólidos, líquido y gas. A medida que aumenta la proporción de líquido, las interacciones entre las partículas cambian considerablemente.
En un primer momento se forman puentes de líquido entre partículas vecinas. Estos generan fuerzas capilares y aumentan la cohesión del sistema. El polvo se vuelve menos fluido y muestra un comportamiento plástico. Si se añade más líquido, el sistema pasa a un estado pastoso o fangoso. La fuerza capilar de un puente líquido puede describirse de forma simplificada mediante:
Fk ≈ 2 ·π ·r· γ · cos θ
- r es el radio efectivo de la partícula
- γ es la tensión superficial del líquido
- θ es el ángulo de humectación
Cuanto menor es el ángulo de humectación, mayor es la humectación y mayores son las fuerzas de unión capilares. Que un líquido humecte bien un polvo depende de la energía superficial de las partículas y de la tensión superficial del líquido. El estado de humectación se describe mediante el ángulo de contacto:
cos θ = (γSV−γSL) / γLV
- γSV es la tensión interfacial sólido-gas
- γSL es la tensión interfacial sólido-líquido
- γLV es la tensión interfacial líquido-gas
Un ángulo de contacto pequeño indica una buena humectabilidad. A medida que aumenta la humectación, cambian las propiedades reológicas del sistema. El polvo muestra un comportamiento no newtoniano. A menudo se produce un límite de fluidez. El material se comporta como un sólido bajo cargas ligeras y solo comienza a fluir por encima de una tensión de cizallamiento crítica. Este comportamiento se puede describir de forma idealizada con el modelo de Bingham:
τ = τ0 + ηp · γ˙
- τ es la tensión de cizallamiento
- τ0 es el límite de fluidez
- ηp es la viscosidad plástica
- γ˙ es la velocidad de cizallamiento
Por lo tanto, la humectación de polvos influye de manera decisiva en el mecanismo de mezcla, el aporte de energía y el control del proceso. Técnicamente, la humectación de polvos se utiliza para aglutinar el polvo, iniciar la aglomeración, aplicar aditivos de manera uniforme o permitir reacciones químicas. Es un paso fundamental en la granulación, el recubrimiento, la impregnación y la fabricación de polvos funcionales.
El proceso inverso es la deshumidificación o el secado. En este caso, se vuelve a eliminar el líquido. La consistencia de la materia pasa por los mismos estados en orden inverso. Por lo tanto, la comprensión de los mecanismos de humectación es también de vital importancia para los procesos de mezcla y secado al vacío.
La humectación de polvos es una compleja interacción entre la tecnología de polvos, la física de interfaces y la reología. Los mezcladores amixon® cuentan con modernos métodos de humectación. Estos permiten humectar los polvos de forma especialmente cuidadosa y uniforme. De este modo, se pueden mejorar de forma específica las propiedades del producto.