Fluidità

La scorrevolezza non è una proprietà costante del materiale: essa deriva dall'interazione tra polvere, additivo e processo di miscelazione. Soprattutto nel caso di polveri a bassa scorrevolezza, è il tipo di miscelazione a determinare se quantità minime di un agente fluidificante possano effettivamente esercitare il loro effetto. Il presupposto è un processo di miscelazione efficiente, breve e allo stesso tempo delicato. Solo in questo modo gli additivi vengono distribuiti in modo mirato nei punti di contatto delle particelle, senza causare inutili compattazioni, separazioni o formazione di agglomerati.

Per valutare la scorrevolezza vengono utilizzati diversi parametri. Un parametro semplice e pratico è l'angolo di scorrimento (detto anche angolo di versamento). Esso descrive l'angolo di inclinazione di un cono di polvere versato liberamente e si ricava dalla geometria:

tan(α) = H/R​

• • α è l'angolo di scorrimento
• • H è l'altezza del cono di versamento
• • R è il raggio della base

Angoli di inclinazione piccoli indicano una buona scorrevolezza, mentre angoli grandi indicano un comportamento coesivo o di scarsa scorrevolezza. L'angolo di inclinazione reagisce in modo sensibile all'uso di additivi fluidificanti, ma solo se questi sono distribuiti in modo omogeneo. È proprio qui che si evidenzia l'importanza di un adeguato concetto di miscelazione.

Per una descrizione quantitativa affidabile vengono spesso utilizzati i test di scorrimento di Andrew Jenike. Essi forniscono la cosiddetta funzione di scorrimento FF, che descrive la relazione tra la resistenza alla compressione uniaxiale σ_c e la tensione normale principale σ1:

FF = σ₁/σ_c

Sulla base di questi valori caratteristici è possibile classificare le polveri e determinare i punti di scorrimento per i silos – ad esempio per la progettazione di aperture di scarico, inclinazioni delle pareti e ausili di scarico. Maggiore è la funzione di scorrimento, migliore è la scorrevolezza del materiale. Le polveri con FF<4 sono ad esempio considerate a scarsa scorrevolezza, mentre i materiali con FF>10 sono a scorrimento libero.

Il principio fondamentale rimane: gli agenti fluidificanti agiscono non in base alla quantità, ma alla distribuzione. Un processo di miscelazione efficiente e delicato può migliorare in modo mirato la scorrevolezza, ridurre gli angoli di inclinazione e modificare le funzioni di scorrimento, stabilizzando così l'intera catena di processo, dal trasporto allo stoccaggio fino al dosaggio.