Вискозитет на пигментна паста в покрития: Поддържане на срязването под контрол с керамични ротационни лобови помпи
В завод за покрития преместването на пигментна паста от един резервоар в друг изглежда като най-малко интересната част от деня. Това може да е и причината дадена партида да излезе със слаб блясък, лошо покриване или цвят, който няма да съответства на последния цикъл. Вискозитетът на пигментната паста се променя със срязване и помпата обикновено започва тази промяна. С други думи, оборудването за прехвърляне е част от формулировката, независимо дали някой го третира по този начин или не. Оформя цвят от партида--на партида, стабилност на фиността и тиксотропност.
Пигментните частици трябва да бъдат деагломерирани, диспергирани и ориентирани. Дисперсантите обгръщат частиците и осигуряват електростатично отблъскване или пространствено препятствие. Този слой поддържа пастата стабилна. Не е неразрушим. Достатъчно високи скорости на натискане на срязване-30 000 s⁻¹ е обичайна промишлена линия – и частиците, които вече са били разделени, могат да се слепят отново заедно или диспергиращият слой може да бъде отстранен. Качеството на дисперсията пада. Нищо не изглежда наред с помпата. Покритието си личи по-късно: по-малко блясък, по-слаба покривност, разместен цвят.
Центробежните помпи обикновено са мястото, където започват проблемите. Бързо-въртящото се работно колело има висока скорост на върха и това поставя силно срязване в пастата. При същата скорост на потока центробежната помпа често произвежда скорости на срязване над 45 000 s⁻¹. Ротационна помпа може да остане близо до 12 000 s⁻¹. С паста над 5000 mPa·s центробежната помпа не е просто неефективна; продължава да добавя енергия на срязване, която пастата не може да поеме. Зъбните помпи също не са чист отговор. Просветът на мрежата създава локализирано срязване, което може да надхвърли границата на пастата.
Керамичната ротационна помпа работи на различен принцип. Това е положително изместване. Два лоба се въртят в синхрон и създават движеща се промяна на обема в камерата. Продуктът се прокарва, а не се хвърля. Лобовете никога не докосват един друг или стената на камерата. Хлабините обикновено са от 0,1 до 0,5 mm. Потокът през камерата е нежен, без никаква турбуленция на върха на работното колело. Скоростта на лоба обикновено е 200 до 500 rpm; центробежната помпа може да работи около 2900 об./мин. Продуктът остава близък до ламинарния и скоростите на срязване могат да се поддържат около 10 до 50 s⁻¹. Центробежните помпи обикновено работят от 1000 до 10 000 s⁻¹.
Скоростта на срязване и силата на срязване не са еднакви. Скоростта на срязване е колко бързо се променя градиентът на скоростта във течността. Силата на срязване е това, което всъщност действа върху пигментните агломерати. Ниската скорост намалява скоростта на срязване, но истинската защита идва от профила на лоба. Еволвентни или циклоидални форми притискат продукта постепенно, вместо да го удрят. Агломератите се деформират бавно, вместо да се счупят внезапно. За паста, която вече е диспергирана, това разграничение има значение.
Керамиката помага и по друг начин. Пигментната паста с титанов диоксид или железен оксид е абразивна. Металните помпи се износват, лобовете и стените на камерата губят материал, хлабините се отварят и поведението на срязване се променя. Керамичната подложка може да достигне твърдост по Викерс над 1600 HV. Устойчив е на износване три до пет пъти по-добре от високо{6}}хромния чугун, а при работа с абразив може да издържи четири до шест пъти по-дълго от конвенционална метална помпа. Параметрите на срязване остават стабилни с остаряването на помпата. Керамиката също не извлича метални йони, което има значение при покрития с висока -чистота, където замърсяването с желязо може да промени цвета на пигмента или да дестабилизира системата.
Настройките за стартиране и работа са от значение дори при помпа с ниско{0}}срязване. Пигментната паста често има по-висок привиден вискозитет, когато е неподвижна. Преминаването директно към пълна скорост може да причини колебания в налягането в камерата и кратък локален пик на срязване. Задвижване с променлива честота с линейна рампа увеличава скоростта бавно. За цветна паста над 5000 mPa·s поддържайте максимална скорост близо до 200 rpm. Изходното налягане също трябва да се наблюдава. Твърде голямото обратно налягане принуждава повече поток през хлабината на лоб-към-камерата и локалното срязване се влошава.
Тръбопроводите се пренебрегват. Ножицата за паста просто преминава през тръба. Колена, редуктори и клапани създават високо-зони на срязване чрез промяна на скоростта. Сложна нагнетателна линия може да добави срязване дори когато помпата е нежна. Правите линии и по-малкото фитинги намаляват риска.
Движещата се пигментна паста не е въпрос на „ако се движи, значи работи“. Вискозитетът реагира на срязване, така че оборудването за прехвърляне става част от производителността на крайния продукт. Керамичната ротационна помпа не елиминира срязването. Той поддържа срязването в рамките на това, което пастата може да понесе, а материалите и геометрията поддържат този контрол във времето.
