Dispersion de silice
La silice (également appelée silice colloïdale) est une poudre blanche duveteuse de densité extrêmement basse, commercialisée sous des noms de marque tels que Aerosil®* et Cab-o-sil®*. Avec des degrés de qualités hydrophobes et hydrophiles disponibles, elle est largement utilisée comme modificateur de rhéologie, conférant des propriétés hautement thixotropes à des pourcentages relativement faibles. Il peut également fournir une adhérence instantanée, une meilleure stabilité des suspensions et empêcher “l’affaissement” et la sédimentation des solides dans un milieu liquide. Pour cette raison, il convient particulièrement aux revêtements, aux encres, aux adhésifs, aux résines, aux mastics et aux graisses.
La silice est également utilisée dans certaines applications pharmaceutiques et cosmétiques.
*Marques déposées d’Evonik Industries AG et de Cabot Corp. respectivement.
Le Procédé
Malgré la diversité des utilisations finales et des divers procédés et équipements de traitement utilisés (allant du simple agitateur au équipement de broyage), il existe un certain nombre d’exigences de traitement communes qui doivent être satisfaites pour obtenir une «fonctionnalité» maximale:
- L’équipement de mélange doit être capable d’incorporer et disperser rapidement la poudre dans le liquide de base.
- Un cisaillement est nécessaire pour obtenir une fonctionnalité. L’équipement de dispersion utilisé a autant d’effet sur la viscosité obtenue que la concentration en silice. Ceci doit être pris en compte lors de la formulation des produits ou de la modification des conditions de traitement.
- Un mouvement vigoureux dans la cuve doit être maintenu lorsque la viscosité augmente.
Le Problème
En utilisant des mélangeurs et des agitateurs traditionnels, un certain nombre de problèmes peuvent être rencontrés pendant la production:
- La poudre a une densité très faible et est extrêmement difficile à «mouiller»; elle flotte en surface du liquide.
- La poudre étant extrêmement fine, elle pose de réels problèmes de poudrage.
- De longs temps de traitement sont nécessaires pour disperser complètement la poudre une fois qu’elle est humidifiée.
- Les dispositifs de mélange à faible cisaillement ne conviennent généralement pas à la dispersion de la silice. Bien que la poudre puisse être humidifiée, l’absence de mélange à fort cisaillement se traduit par un faible rendement en effet épaississant.
- Les formulations contiennent souvent des pourcentages excessifs de silice pour compenser le faible rendement.
- Une dispersion incorrecte peut entraîner une grande incohérence entre les lots, en particulier lorsque des charges excessives ont été utilisées pour compenser un rendement médiocre.
La Solution
Ces problèmes peuvent être surmontés en utilisant un mélangeur Silverson à haut cisaillement. Les avantages découlent de l’action de mélange en 3 étapes de l’ensemble rotor/stator de Silverson. Le fonctionnement est le suivant:
Etape 1
La puissante aspiration créée par la rotation à grande vitesse des pales du rotor entraîne les ingrédients liquides et solides dans la tête de travail où ils sont rapidement dispersés.
Etape 2
La force centrifuge entraîne les matériaux à la périphérie de la tête de travail où ils sont soumis à une action de broyage dans l’entrefer étroit entre les extrémités des pales du rotor et la paroi interne du stator.
Etape 3
Le produit est expulsé de la tête et projeté dans le corps du mélange. Du produit nouveau est simultanément attirés dans la tête. Lors d’un cycle de mélange court, tout le produit traverse la tête de travail à plusieurs reprises et se disperse rapidement.
-
Etape 1
Etape 1
La puissante aspiration créée par la rotation à grande vitesse des pales du rotor entraîne les ingrédients liquides et solides dans la tête de travail où ils sont rapidement dispersés.
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Etape 2
Etape 2
La force centrifuge entraîne les matériaux à la périphérie de la tête de travail où ils sont soumis à une action de broyage dans l’entrefer étroit entre les extrémités des pales du rotor et la paroi interne du stator.
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Etape 3
Etape 3
Le produit est expulsé de la tête et projeté dans le corps du mélange. Du produit nouveau est simultanément attirés dans la tête. Lors d’un cycle de mélange court, tout le produit traverse la tête de travail à plusieurs reprises et se disperse rapidement.
Les Avantages
- Une dispersion fine améliore la qualité, la stabilité et la répétabilité du produit entre les lots.
- Mélange sans agglomérat.
- Des temps de traitement plus courts réduisent l’usure des pièces mécaniques.
- Rotors et arbres endurcis sont disponibles en option pour le traitement des matériaux abrasifs.
- Certaines qualités de silice sont «pompables» et se comportent comme des fluides. La poudre peut ensuite être pompée des conteneurs et introduite directement dans le rotor, éliminant ainsi les problèmes de poudrage et manutention.
Des unités à immersion pour le traitement par lots, des dispositifs En Ligne et des systèmes de mélange poudre/liquide Flashblend sont utilisés pour cette application, dont la sélection dépend de facteurs tels que la taille du lot, les matières premières et la viscosité du produit fini:
Mélangeurs haut cisaillement à immersion
- Convient pour les petits lots
- Unités disponibles pour les tâches de catégorie 2 ATEX
- Unités étanches disponibles
- Unités spéciales disponibles pour les produits abrasifs
Silverson Série U
- Excellent mouvement dans la cuve
- Capable d’intégrer rapidement de grands volumes de poudres
- Idéal pour les mélanges de viscosité élevée
- Conception NEP ultra-hygiénique
- Unités disponibles pour les tâches de catégorie 2 ATEX
- Peu d’entretien
Mélangeurs haut cisaillement Fond de cuve
- Normalement utilisé avec un agitateur/racleur à ancre sur les produits à haute viscosité; peut être utilisé seul avec des viscosités inférieures
- Unités disponibles pour les tâches de catégorie 2 ATEX
Mélangeurs haut cisaillement En Ligne
- Idéal pour les lots plus importants
- Sans aération
- Doit être utilisé conjointement avec un agitateur efficace dans la cuve pour humidifier la poudre
- Facilité de mise en conformité avec une installation existante
- Auto-pompage en fonction de la viscosité du produit
- Unités multi stators disponibles pour un degré de cisaillement plus élevé
- Unités disponibles pour les tâches de catégorie 2 ATEX
- Modèles haute viscosité disponibles
Silverson Flashblend
- Idéal pour les lots plus importants
- Capable d’intégrer rapidement de grands volumes de poudres
- Taux contrôlé d’addition de poudre
- Action minimale requise de l’opérateur
- Peut être intégré à des systèmes de distribution de poudre en vrac, par exemple. Big Bags (FIBC)
- Classé en catégorie ATEX 2 D T3
- Silverson peut être consulté concernant les systèmes utilisant des solvants