Hablemos sobre la fabricación de pinturas y tintas. Hace muchos años que Oliver y Batlle empezó a utilizar el sistema de carga por vacío en aplicaciones industriales complejas. La experiencia acumulada con productos en polvo difíciles de manipular como Aerosil, negro de humo, microesferas de vidrio o bentonita impulsó a O+B para desarrollar un proyecto de I+D. Enfocado en la creación de una solución específica para esta aplicación: la instalación de carga por vacío de materias primas en polvo, llamada DISPERVAC.
Con DISPERVAC se resuelve la carga de materias primas que presentan alguna dificultad de manipulación debido a su volatilidad, suciedad, características contaminantes o nocivas para la salud.
Distintos fabricantes de maquinaria para aplicaciones para el sector químico hace años que han introducido en el mercado sistemas de mezcla en línea para la incorporación de materias primas en polvo en procesos de dispersión. Con el objetivo de ofrecer una alternativa sólida y competitiva, Oliver y Batlle desarrolló el sistema DISPERVAC. Éste combina una alimentación por vacío de sólidos con el sistema de dispersión Polimix, logrando una solución altamente eficiente, segura y versátil.
Tras analizar los distintos procesos disponibles en el mercado, consideramos que nuestra propuesta tecnológica DISPERVAC es particularmente interesante en la incorporación de pigmentos como el dióxido de titanio (TiO2). Ampliamente utilizado en la industria de pinturas por su poder cubriente y rendimiento colorimétrico pero de difícil manipulación y elevado coste.
Seguidamente expondremos una serie de ideas que sirven de apoyo, promoción y uso del sistema DISPERVAC que esperamos sean de su interés.
Fabricación de pinturas y tintas: Ventajas del sistema DISPERVAC
Hoy en día, el coste de los pigmentos es uno de los más relevantes en la fabricación de pinturas y tintas y su ahorro puede representar un valor significativo para la rentabilidad del proceso.
Uno de los pigmentos más utilizados es el dióxido de titanio (TiO2), un producto muy costoso y difícil de manipular. Dependiendo de la fórmula del producto, puede representar entre el 25 % y el 40 % del coste total de fabricación. Desde hace tiempo, se debate la posibilidad de que este pigmento sea clasificado como producto cancerígeno. Lo que podría derivar en una futura legislación que limite su uso.
En previsión de este escenario, Oliver y Batlle ha desarrollado un sistema de carga por vacío aplicable a máquinas de dispersión. Resuelve la manipulación de pigmentos en polvo y facilita su incorporación segura y eficiente en el proceso.
La carga por vacío de pigmentos en polvo en la fabricación de pinturas y tintas ofrece ventajas especialmente relevantes en la dispersión de pigmentos como el TiO2:
- Aumenta el poder colorimétrico de los pigmentos.
- Permite reducir la cantidad de pigmento utilizado, ya que las dispersiones libres de aire logran una mejor distribución de las partículas y una fabricación más eficiente, evitando el efecto “airbag” provocado exceso de aire.
DISPERVAC: un método ultraeficiente de dispersión al vacío en la fabricación de pinturas y tintas
El sistema DISPERVAC se compone de las dos unidades siguientes:
- Un sistema de manipulación para carga y trasvase de materias primas en polvo, equipado con sistema de vacío.
- Una máquina de fabricación basada en la tecnología de dispersión, con diseño troncocónico coaxial preparada para trabajar al vacío.
El sistema de manipulación por vacío es especialmente útil para materias primas altamente volátiles o pulverulentas: como silicatos de aluminio o microesferas de vidrio, y para todo tipo de pigmentos o cargas como TiO2, carbonatos de calcio, talco o sílices. El sistema propuesto por Oliver y Batlle puede ofrecerse en dos configuraciones distintas:
- Con un depósito estanco donde se puede preparar la fórmula completa, tal como se muestra en el siguiente esquema:
- Soluciones para la carga de materiales en polvo suministrados en sacos tipo big-bag o sacos tradicionales de 25 kg.
En la primera opción, la tolva de precarga puede utilizarse para preparar las fórmulas de materias primas en polvo antes de ser introducidas en la máquina de fabricación.
El sistema de vacío se emplea para dos funciones principales:
- Carga de materias primas en polvo.
- Extracción de aire del producto terminado.
DISPERVAC puede parametrizarse para cada producto, lo que permite trabajar con una amplia variedad de materias primas sin limitaciones en cuanto a densidad real o aparente o granulometría.
La máquina de fabricación debe ser estanca y preparada para operar bajo vacío. Para alcanzar la máxima eficiencia en la dispersión de materias primas en polvo, se recomienda el uso de un depósito de forma troncocónica con dos sistemas de agitación coaxiales:
- Un sistema dispersor con una o dos turbinas, con elevación y descenso de los discos.
- Un homogeneizador tipo áncora con rascadores basculantes que limpian las paredes del recipiente.
Efricacia en procesos de dispersión
Estas máquinas son altamente eficientes en procesos de dispersión, ya que la carga por vacío se realiza desde el fondo de la máquina, permitiendo la incorporación inmediata de los pigmentos en la corriente del líquido provocada por la turbina de dispersión. Esto evita que los pigmentos floten o permanezcan en la superficie, como ocurre con los sistemas de carga superior.
La forma troncocónica dirige el flujo de los polvos directamente hacia la primera turbina dispersora, permitiendo iniciar el proceso con una cantidad mínima de líquido. Utilizando un dispersante adecuado en tipo y calidad, se obtienen excelentes resultados de dispersión.
El sistema DISPERVAC permite manipular los productos en polvo mediante vacío, evitando por completo las emanaciones de polvo durante la carga y las pérdidas asociadas. Es especialmente adecuado para productos de baja densidad o que requieren condiciones especiales de manipulación por ser nocivos para el operario, como el TiO2.
El sistema de succión por vacío puede programarse de forma parametrizada para garantizar que los pigmentos se incorporen con el caudal adecuado, de forma totalmente controlada y repetitiva.
La introducción de pigmentos en la fabricación de pinturas y tintas es una operación crítica y, en ocasiones, compleja. Con el sistema DISPERVAC programable, se garantiza una incorporación repetitiva y sin aire, lo que mejora la dispersión de los pigmentos, aumenta el rendimiento colorimétrico y permite reducir los costes de materias primas en las formulaciones.
¿Que máquinas de fabricación de pinturas y tintas se utilizan en una instalación DISPERVAC?
El uso de dispersores equipados con turbinas de diente de sierra o del tipo HDM como se ha hecho habitualmente continúa siendo un método efectivo siempre que se haga en depósitos cuya geometría mejore su efectividad como en el caso de la geometría troncocónica. La geometría troncocónica permite formular la fase de dispersión con la mínima cantidad de líquido haciendo más efectivo el uso de las turbinas que siempre se han utilizado. Este tipo de geometría, en máquinas de grandes dimensiones, permite usar en el fondo del depósito una pequeña turbina y en un punto intermedio una segunda turbina de mayor diámetro. Aunque se trabaje con dos turbinas al mismo tiempo, la potencia a instalar en la máquina no tiene por qué ser muy elevada.
Comparando el sistema DISPERVAC con los procesos de mezcla en línea
Los procesos de dispersión en línea por sistema de vacío promocionados en el sector argumentan una menor potencia instalada. Esta argumentación debe ir vinculada a la rapidez del proceso de dispersión. Para conseguir unos tiempos de dispersión más cortos que un dispersor tradicional y que en el mezclador en línea tenga capacidad de aspiración del pigmento, el mezclador en línea debe trabajar a una velocidad muy elevada y estas elevadas velocidades requieren de potencias elevadas (según la información técnica disponible se fabrican máquinas de hasta 110kW). Además, hay que tener en cuenta que los mezcladores en línea necesitan un depósito de recirculación y homogeneización de la fabricación. Este depósito adicional también deberá llevar instalado un agitador cuya potencia vendrá definida por la cantidad de producto a fabricar. En resumen, la suma de las dos potencias instaladas en un sistema de mezcla en línea muchas veces superará la potencia instalada en una máquina del tipo Polimix troncocónico coaxial.
Otra dificultad no especificada en los dispersores en línea es la temperatura que adquiere el producto en el interior de la cámara de dispersión. Esta temperatura para productos de base disolvente que suelen contener componentes volátiles e inflamables puede ser una dificultad añadida.
En los sistemas de mezcla en línea la extracción del aire que puede contener los componentes en polvo solamente se puede evitar con la instalación de un sistema de vacío que frecuentemente no se proponen en las instalaciones.
En el proceso de fabricación con DISPERVAC se produce una salida del exceso de aire que contienen los pigmentos
Los pigmentos que se utilizan para la fabricación de pinturas y tintas, muchos de ellos contienen un porcentaje de aire ocluido que puede estar entre un 25 y un 30 % de su volumen. En el momento que se hace la carga por vacío a la máquina de dispersión, se añade una pequeña cantidad de aire para facilitar el transporte del polvo hasta el interior del dispersor. Los sistemas de dispersión con turbinas del tipo de diente de sierra también tienen tendencia a incorporar pequeñas cantidades de aire durante su trabajo de cizalladura. En un proceso de dispersión de pigmentos existe un momento en el que la existencia de aire favorece la humectación de todas las caras de las partículas de pigmento y este efecto en el preciso momento de la dispersión es beneficioso.
Los excesos de aire y sus consecuencias
Estos excesos de aire en un momento dado pueden ser útiles para el proceso de fabricación, pero al finalizar la fabricación, los excesos de aire pueden llegar presentar problemas de inestabilidad de volumen de la fabricación o oclusiones de aire que aparecen en el momento de la aplicación. Con el sistema DISPERVAC no representan ningún problema si existe aire ocluido en el producto al terminar la fabricación, ya que se pueden extraer con el mismo sistema de vacío utilizado para la carga.
Un proceso de fabricación exento de aire favorece la distribución uniforme de las partículas de pigmento y a su vez, hace que no puedan aparecer burbujas de aire en el momento de la aplicación de la pintura o la tinta. En el caso de tintas de impresión, la extracción de aire hace que aumente el efecto de brillo de una tinta preparada para su aplicación.
Las espumas que aparecen en un proceso de fabricación de pinturas y tintas motivadas por la aparición de aire en el proceso suelen compensarse con la adición de antiespumantes. El proceso de fabricación efectuado con el sistema DISPERVAC con sistema de vacío se utiliza para extraer aire del producto y en muchos casos reducirá el coste de fabricación con el ahorro de antiespumantes.
Incorporación de pigmentos y cargas con el sistema DISPERVAC
En un proceso clásico de fabricación de pinturas decorativas base agua con máquinas de forma cilíndrica tradicional, se suele iniciar el proceso de dispersión del TiO2 con todo el líquido posible para tener un volumen importante de masa líquida donde introducir los componentes en polvo. En la instalación DISPERVAC donde se propone el uso de dispersores de forma troncocónica, se puede aprovechar la forma cónica del fondo para estudiar el volumen mínimo de la fórmula y poder dispersar el TiO2 con la menor cantidad de líquido posible y así conseguir una buena distribución de tamaño de partículas y un mayor rendimiento del color de la fabricación.
En una segunda fase, se recomienda adicionar más líquido y posteriormente añadir las cargas. Con esta secuencia de dos operaciones con diferentes cantidades de líquido humectante, se optimizará el poder colorante del pigmento TiO2.
Esta secuencia de operaciones se puede conseguir fácilmente con el sistema de programación del sistema DISPERVAC. Con la incorporación en primer lugar del TiO2 dispersándolo se consiguen unos mejores resultados finales de calidad y un ahorro en la cantidad de TiO2 utilizado.
Fabricación de slurries de TiO2 y productos intermedios
El sistema DISPERVAC es útil para la fabricación de slurries de calidad. El sistema programable de carga de productos en polvo por vacío garantiza una óptima calidad del producto y una buena trazabilidad del proceso de fabricación.
El sistema de fabricación en continuo de slurry, puede ser sustituido por un proceso DISPERVAC empleando máquinas de dispersión de gran capacidad y fabricar hasta 24 toneladas de slurry en una misma fórmula. También se pueden hacer lotes más pequeños con la misma garantía de calidad.
Resumen de ventajas de la carga con sistema de vacío de pigmentos DISPERVAC:
- Aumenta el poder colorimétrico de los pigmentos.
- Permite un ahorro de la cantidad de pigmentos de la fabricación.
- Permite extraer todo el aire de fabricación antes de envasado.
- Reduce los tiempos de fabricación.
- Reduce la cantidad de antiespumante necesario para la fórmula.
- Permite la carga programada de pigmentos y dispersante con el sistema de control.
- Las fabricaciones finales disponen de una trazabilidad de fabricación y calidad uniforme garantizada por el sistema de control de la carga
Conclusión: DISPERVAC, un salto adelante en procesos de dispersión y carga por vacío
En definitiva, el sistema DISPERVAC representa una solución innovadora y eficiente para la manipulación y dispersión de materias primas en polvo en la fabricación de pinturas y tintas. Su tecnología de carga por vacío no solo mejora la seguridad y la ergonomía del proceso, sino que también optimiza el rendimiento técnico y económico de las formulaciones, especialmente en el manejo de pigmentos críticos como el dióxido de titanio.
La combinación de una alimentación controlada, la reducción de aire ocluido y la capacidad de parametrizar cada operación permite alcanzar una calidad superior en el producto final, con mayor consistencia, menor coste y mayor sostenibilidad. Oliver y Batlle confirma así su compromiso con la innovación y la excelencia en los procesos industriales, aportando soluciones que responden a los retos actuales del sector.
