Jak planetaryczny mieszacz odśrodkowy usuwa pęcherzyki w ciągu kilku minut

Jeśli kiedykolwiek mieszałeś klej, pastę przewodzącą lub powłokę ręcznie — albo nawet za pomocą konwencjonalnego mieszadła — wiesz, jak to wygląda: skraplanie, mieszanie, czekanie, ponowne skraplanie i mimo to pozostają drobne pęcherzyki, których nie da się usunąć.

Pęcherzyki powietrza to cichy wróg każdego formulatora.
Gdy pozostawione bez nadzoru, tworzą punkty naprężeń osłabiające linie połączeń, blokują ścieżki elektryczne w farbach przewodzących oraz pozostawiają otwory (pinholes), które psują wykończenie powierzchni.
Najbardziej irytujące jest to, że tak trudno je usunąć z materiałów o dużej gęstości.
W gęstej zawiesinie mikropęcherzyk może potrzebować dni, aby samodzielnie wypłynąć na powierzchnię — ponieważ pęcherzyk musi najpierw dotrzeć do powierzchni cieczy, utworzyć błonę, pęknąć i wreszcie ulec uwolnieniu.
Im grubszy materiał, tym wolniejszy staje się cały ten proces.

Czym jest mieszacz próżniowy do usuwania piany?

Mieszacz próżniowy do usuwania piany (często nazywany mieszaczem próżniowym do odgazowania lub maszyną do usuwania pęcherzyków) to urządzenie łączące mieszanie odśrodkowe z komorą próżniową.
Materiały umieszcza się w uszczelnionych pojemnikach, które wirują z dużą prędkością wewnątrz komory pod próżnią.
Ruch obrotowy generuje silną siłę odśrodkową, podczas gdy próżnia równocześnie usuwa powietrze z materiału.
Oba te efekty działają razem: siła odśrodkowa ściska partię materiału i przesuwa uwięzione pęcherzyki w kierunku powierzchni, a próżnia usuwa je, zanim zdążą się ponownie utworzyć.

Mikser planetarny odśrodkowy to specyficzny typ miksera próżniowego do usuwania pęcherzyków powietrza, w którym pojemniki jednocześnie krążą wokół osi centralnej (rewolucja) i obracają się wokół własnej osi (rotacja).
Ta podwójna ruchomość generuje potężne, trójwymiarowe pole przepływu, które umożliwia mieszanie i dezgazowanie w jednym etapie — bez łopatek, bez łopat, bez martwych stref.

Rzeczywisty koszt uwięzionego powietrza

Pęcherzyki to nie tylko estetyczny uciążliwy element.
Przejawiają się one w sposób mierzalny:

• Osłabienie wiązań klejowych.
  Puszki powietrza działają jako koncentratory naprężeń.
  W warunkach cykli termicznych lub obciążenia mechanicznego wiązania ulegają uszkodzeniu wcześniej i bardziej gwałtownie.
• Utrata wydajności elektrycznej.
  W pastach srebrnych i innych zawiesinach przewodzących pęcherzyki blokują ścieżki przepływu prądu, zwiększają opór warstwowy oraz pogarszają ostrość druku i przyczepność.
• Niespójny wygląd.
  Powłoki, żele i masy hermetyzujące z uwięzionym powietrzem stają się mętne lub wklęsłe, a lepkość i przejrzystość zmieniają się nieprzewidywalnie od partii do partii.

Oczekiwanie na naturalne zniknięcie pęcherzyków rzadko stanowi opcję w produkcji.
Podgrzewanie pomaga, ale może uszkodzić składniki wrażliwe na ciepło.
Mieszanie mechaniczne jedynie wprowadza dodatkowe powietrze.
Dlatego coraz więcej formułowiczów przenosi etap odgazowywania na dedykowany mieszacz próżniowy do usuwania piany.

Jak działa odgazowywanie próżniowe wewnątrz maszyny

Zasada działania mieszacza planetarnego próżniowego opiera się na trzech siłach:

1. Obieg (orbita).
   Uchwyt do naczyń wiruje wokół centralnej osi maszyny z dużą prędkością.
   Siła odśrodkowa przesuwa materiał na zewnątrz i w dół, zagęszczając mieszankę i wypychając pęcherzyki ku powierzchni.
2. Obroty (wirowanie).
   Każda miseczka obraca się również wokół własnej osi, tworząc naprężenie ścinające przy ścianie miseczki.
   To rozdziela agregaty, podczas gdy mieszanka nadal się porusza, więc nic nie pozostaje nieruchome przez wystarczająco długi czas, by ulec stratyfikacji.
3. W próżni.
   Komora jest opróżniana do głębokiej próżni — seria TMV firmy SMIDA osiąga 0,2 kPa — dzięki czemu pęcherzyki rozszerzają się i pękają na powierzchni zamiast pozostawać zawieszone.

Ponieważ miseczki są uszczelnione, proces ten zapobiega również pochłanianiu wilgoci i utracie rozpuszczalnika, co ma znaczenie dla systemów wrażliwych na wilgoć.

Zdjęcia przed i po powyżej przedstawiają klej o wysokiej lepkości przetwarzany w mieszaczu próżniowym firmy SMIDA: mętna pasta pełna pęcherzyków po lewej stronie staje się przez kilka minut w próżni jasnym, jednorodnym materiałem po prawej stronie.

Czy Twój materiał nadaje się do dezgazacji odśrodkowej?

Trzy szybkie sprawdzenia pozwolą określić, czy mieszacz próżniowy typu planetarnego powinien znaleźć zastosowanie w Twoim procesie:

• Wiskozność.
  Odwirowanie w celu usuwania gazów radzi sobie ze wszystkimi materiałami – od farb o niskiej wiskozności po pasty o wiskozności do ok. 2 000 000 cP, czyli w zakresie, w którym osiadanie składników i zatrzymywanie się pęcherzyków są najbardziej uciążliwe.
• Wrażliwość na ścinanie.
  Ponieważ mieszanie odbywa się bez zastosowania łopatek, delikatne napełniacze oraz polimery o długich łańcuchach nie ulegają przecięciu ani uszkodzeniu.
• Wymagania dotyczące zamkniętych systemów.
  Jeśli konieczne jest zapobieganie parowaniu rozpuszczalnika, pochłanianiu wilgoci lub ekspozycji na tlen, konstrukcja z hermetycznie zamkniętą misą stanowi wyraźną zaletę.

Materiały spełniające wszystkie trzy powyższe kryteria – pasty przewodzące, kleje, masy impregnujące, kremy kosmetyczne, zawiesiny do baterii – to właśnie te, które najbardziej korzystają z mieszarek próżniowych do usuwania piany.

Wybór odpowiedniej maszyny: na co zwrócić uwagę

Oceniając mieszarki próżniowe do usuwania piany, nie skupiaj się wyłącznie na podawanej maksymalnej prędkości obrotowej, lecz porównaj parametry rzeczywiście wpływające na efekty pracy:

Często zadawane pytania

Jak długo trwa usuwanie piany w warunkach próżni?

W przypadku większości zawiesin o wysokiej lepkości kilka minut mieszania w próżni 0,2 kPa wystarcza do usunięcia widocznych i mikroskopijnych pęcherzyków — w porównaniu z godzinami lub dniami osiadania albo wielokrotnym przepuszczaniem przez komorę próżniową.

Czy mieszalnik próżniowy do usuwania piany może zastąpić komorę próżniową?

Dla materiałów o wysokiej lepkości — tak, zazwyczaj skuteczniej.
Komora próżniowa polega na pasywnym wypływaniu pęcherzyków, co w przypadku gęstych past jest niezwykle powolne.
Mieszalnik planetarny odśrodkowy aktywnie usuwa pęcherzyki za pomocą siły odśrodkowej, podczas gdy próżnia je jednocześnie usuwa — cały proces trwa ułamek czasu.

Czy mieszalnik uszkadza materiały wrażliwe na ścinanie?

Żadne ostrza nie stykają się z materiałem, więc ścinanie jest łagodne i jednorodne.
Napełniacze, takie jak płatki srebra, szkło mielone i proszki ceramiczne, zachowują swój kształt oraz rozkład wielkości cząstek.

Czy potrzebuję modelu próżniowego, czy wystarczy standardowy mieszalnik?

Jeśli obecność pęcherzyków bezpośrednio wpływa na wydajność produktu — pasty przewodzące, masy hermetyzujące, żele termoprzewodzące — wybierz model próżniowy.
Dla materiałów, w których pęcherzyki nie stanowią problemu, model bez próżni jest szybszy i bardziej opłacalny.

Podsumowanie

Degazowanie nie powinno być najwolniejszym etapem na twojej linii.
Wakuumowy mieszacz planetarny odśrodkowy skraca godziny osiadania do minut procesu, a robi to bez zanieczyszczeń, martwych stref ani nagrzewania charakterystycznego dla mieszarek łopatkowych.

Jeśli konkretna zawiesina sprawia problemy z pęcherzykami, prześlij próbkę do laboratorium SMIDA.
Przeprowadzimy test Twojego materiału na naszych własnych urządzeniach, pokażemy Ci wyniki przed i po oraz zalecamy odpowiedni model — od próbek laboratoryjnych o masie 1 g do maszyn produkcyjnych o pojemności 100 kg i więcej — zanim wydasz nawet jednego dolara.