Secado al vacío de pastas de pigmentos y colorantes: conservar el tono y la calidad de las partículas

Las tortas de prensa de pigmentos y colorantes se secan al vacío para proteger el color y el tamaño de partícula: el punto de ebullición más bajo permite secar el lote a una temperatura que evita el cambio de tono y los aglomerados duros, y el recipiente cerrado contiene polvo y disolvente. La máquina adecuada depende de la torta de prensa: un secador de paletas, de rastrillo o de discos para pastas húmedas, un secador vertical de platos para polvo suelto y un secador de tambor raspador para pastas espesas secadas en continuo en forma de escamas.

Contexto rápido: por qué los pigmentos son difíciles de secar

Un pigmento se vende por su color, su poder tintóreo y su dispersabilidad, no solo por su sequedad. El secado puede dañar las tres cosas.

• Cambio de tono. Muchos pigmentos orgánicos y colorantes cambian de matiz o pierden intensidad si se mantienen demasiado calientes o si cambia la forma cristalina.
• Aglomerados duros. Cuando el agua sale de una torta de prensa, las partículas se unen en los puntos de contacto. Si se seca demasiado rápido o demasiado caliente, el polvo forma grumos duros que no se dispersan en el uso final.
• Polvo. El pigmento seco en polvo es fino, ligero y se dispersa fácilmente en el aire. Importan las pérdidas de manipulación y la exposición del operario.
• Fase pegajosa y plástica. Muchas tortas de prensa pasan, de pasta a polvo, por una fase pegajosa que se adhiere a paredes y agitadores.
• Disolvente. Algunos pigmentos están húmedos de disolvente además de agua, lo que hace del sistema cerrado al vacío la opción más segura.

El secado por conducción al vacío aborda estos problemas directamente. Para la física de por qué el vacío permite secar un lote a baja temperatura, consulte punto de ebullición del agua al vacío. Para la elección global de la máquina, consulte equipos de secado al vacío: cómo elegir según el material.

El aspecto de la torta de prensa decide el secador

Los secadores de rastrillo, paletas y discos de SINOTHERMO indican un rango de fuente de calor de 50–200 °C, y el secador de platos una fuente de calor inferior a 200 °C. Son rangos de la fuente de calor, no temperaturas de producto; el producto se mantiene cerca del punto de ebullición a su nivel de vacío mientras quede líquido libre.

Controlar el tono

El tono se protege controlando la temperatura del producto y el tiempo a temperatura, no por el nombre de la máquina.

1. 1.Encontrar la temperatura segura para el color. Haga una pequeña prueba de laboratorio: seque muestras a varias temperaturas y compare tono e intensidad con la referencia. La temperatura más alta sin cambio medible es su límite.
2. 2.Fijar el vacío a partir de ese límite. Use la tabla presión–punto de ebullición para elegir una presión absoluta cuyo punto de ebullición esté por debajo del límite.
3. 3.Escalonar el calor. Empiece con una fuente de calor moderada mientras el lote está húmedo y ajústela cuando el producto se caliente en la fase de velocidad decreciente, en la que su temperatura se acerca a la de la fuente de calor.
4. 4.Vigilar el punto final. El sobresecado desperdicia energía y puede endurecer los aglomerados. Pare en la humedad que especifique el cliente.

Controlar aglomerados y tamaño de partícula

• Agitación suave. Una agitación lenta y constante renueva la superficie sin aplastar ni untar. Un secador de doble cono voltea sin agitador en el producto.
• Evitar el choque en la superficie. Una pared muy caliente sobre una torta de prensa húmeda forma una costra que atrapa humedad y luego se rompe en grumos duros. Empiece con el medio calefactor moderado.
• Planificar la desaglomeración. Algunos pigmentos se muelen después del secado. Decida si habrá molienda, porque cambia cuánta aglomeración puede tolerar.
• Comprobar el tamaño de partícula antes y después. Mida la distribución de tamaño de partícula en las muestras secas, no solo la humedad.

Elegir entre paletas, rastrillo, discos y tambor raspador para pigmentos

Las tres máquinas agitadas comparten un principio (superficie calentada más agitación al vacío) pero difieren en superficie de calentamiento y manejo.

• Secador de rastrillo. El rastrillo lento voltea el lote contra la camisa calentada. Es la máquina más simple y sirve para tortas de prensa no demasiado pegajosas y cuando no se necesita el máximo rendimiento.
• Secador de paletas. Paletas huecas en forma de cuña llevan medio calefactor y añaden superficie de conducción sobre la camisa, por lo que el secado es más rápido que en un secador de rastrillo. Una buena primera opción para tortas de prensa pegajosas.
• Secador de discos. Los discos huecos añaden aún más superficie de calentamiento; la página de producto describe una eficiencia de calentamiento mayor que la de los secadores de rastrillo o paletas para muchos materiales. Muy adecuado para lotes grandes donde importa el tiempo de ciclo; consulte secador de discos al vacío: secado con discos huecos para pastas.
• Secador de tambor raspador. Un proceso continuo en película fina. Sirve para pastas espesas de gran volumen cuyo producto puede salir en escamas y luego molerse. El producto está expuesto al calor poco tiempo, lo que puede ayudar con colorantes sensibles al calor, pero la película debe secarse limpiamente del tambor, por lo que una prueba piloto es importante.

Si tiene dudas, el secador de paletas es el punto de partida habitual para una prueba piloto, y el resultado indica si conviene pasar a un secador de discos o de tambor.

Qué medir en una prueba de secado de pigmentos

Una prueba es más útil cuando se decide de antemano qué medir. Para pigmentos y colorantes, la lista habitual es:

1. 1.Humedad y volátiles en varios momentos, para construir la curva de secado.
2. 2.Color (diferencia de color frente a una referencia, intensidad y tono) tras el secado.
3. 3.Distribución de tamaño de partícula antes y después del secado.
4. 4.Dispersabilidad en el medio de uso final, que es donde aparecen los aglomerados.
5. 5.Densidad aparente y nivel de polvo del polvo seco.
6. 6.Tiempo de ciclo y perfil de vacío y calefacción utilizado.
7. 7.Calidad del condensado, si el tratamiento de aguas residuales es una preocupación.

Acuerde límites de aceptación para cada uno antes de empezar la prueba. Así el resultado decide la máquina, no la opinión.

Polvo y contención

El secado al vacío es un proceso cerrado. El polvo seco permanece en el recipiente hasta la descarga, y no hay una gran corriente de aire de escape que arrastre pigmento fino. Para colorantes tóxicos o sensibilizantes, esto es un beneficio importante para la seguridad del operario. Planifique la vía de descarga, como una descarga cerrada a un contenedor o a un molino, para que el beneficio no se pierda en el último paso.

Disolvente y aguas residuales

Si la torta de prensa lleva disolvente, un condensador lo capta para su recuperación, lo que es más barato y seguro que descargarlo al aire. En tortas de prensa acuosas, el condensado es agua que puede llevar finos o colorante disuelto; trátelo como agua residual y manténgalo separado del agua limpia. El sistema de vacío debe tener un condensador y un filtro de polvo entre el recipiente y la bomba; consulte dimensionamiento de bomba de vacío y condensador para secadores al vacío. SINOTHERMO puede suministrar el secador como línea completa con sistema de vacío, condensador, unidades de calefacción o refrigeración y controles.

Un ejemplo resuelto

Las cifras son ilustrativas, no datos de clientes.

Una torta de prensa de pigmento orgánico con 60 por ciento de humedad se seca por lotes. El pigmento cambia de tono por encima de 90 °C en la prueba de laboratorio, y el cliente final quiere menos de 1,5 por ciento de humedad. El secador está a nivel del mar.

1. 1.Límite de temperatura: 90 °C da un objetivo de punto de ebullición seguro muy por debajo, como 60 a 70 °C, que corresponde a unos 20 a 30 kPa de presión absoluta.
2. 2.Máquina: la torta de prensa es pegajosa y húmeda al principio, así que una máquina agitada como un secador de paletas o de discos al vacío es la opción natural.
3. 3.Fuente de calor: una temperatura moderada de agua caliente o aceite térmico al inicio, aumentada después si el tono lo permite.
4. 4.Punto final: secar hasta la humedad especificada y parar; descargar por una vía cerrada hacia el molino.

Los valores reales dependen del pigmento, así que el siguiente paso es siempre una prueba.

Escalado y consistencia entre lotes

Los compradores de pigmentos esperan que cada lote coincida con el anterior, por lo que la receta de secado debe ser repetible. Registre para cada lote el perfil de vacío, la temperatura del medio calefactor, la velocidad de agitación, el nivel de llenado y la humedad del punto final, y manténgalos al pasar de piloto a producción. La superficie de transferencia de calor por kilogramo de lote cambia con la escala, así que el tiempo de ciclo no escala linealmente; estímelo con los datos piloto y confírmelo en los primeros lotes de producción. Mantenga un nivel de llenado fijo, porque un llenado distinto cambia tanto el tiempo de secado como la historia térmica del pigmento y, con ella, el tono.

Qué enviar con una solicitud de cotización

• Tipo y química del pigmento o colorante, y si es orgánico o inorgánico
• Humedad de la torta de prensa y disolvente, si lo hay; humedad objetivo
• Temperatura máxima segura del producto y cómo se determinó
• Tamaño de lote o rendimiento
• Requisitos de tamaño de partícula o dispersabilidad
• Límites de toxicidad o de exposición al polvo
• Fuente de calor y agua de refrigeración disponibles

Errores comunes que conviene evitar

1. 1.Secar a temperatura fija sin una prueba de tono.
2. 2.Sobrecalentar la pared mientras la torta está húmeda, formando una costra.
3. 3.Sobresecar más allá de la humedad objetivo.
4. 4.Ignorar el polvo de la descarga. Un secador cerrado seguido de una descarga abierta pierde el beneficio.
5. 5.Olvidar el tratamiento del condensado.
6. 6.Elegir la máquina de catálogo sin una prueba piloto.

Pruebe antes de especificar

El comportamiento del pigmento es específico de cada calidad. SINOTHERMO realiza pruebas piloto de pago, para que pueda comprobar tono, aglomerados y tiempo de secado con su propia torta de prensa. Solicite una prueba piloto. Los resultados son suyos y pueden usarse con cualquier proveedor. SINOTHERMO fabrica y vende equipos y no ofrece secado por encargo.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se secan las pastas de pigmentos?

Las tortas de prensa suelen secarse en secadores de conducción al vacío con agitación, como los de paletas, rastrillo o discos, o en continuo en un secador de tambor raspador. El polvo suelto puede terminarse en un secador de platos o de doble cono al vacío.

¿Por qué secar pigmentos al vacío?

El vacío baja el punto de ebullición, así que el lote se seca a menor temperatura. Esto protege el tono y la intensidad, y el recipiente cerrado contiene polvo y disolvente.

¿Cómo evito aglomerados duros en el pigmento seco?

Evite una pared muy caliente sobre torta húmeda, use agitación suave, pare en la humedad objetivo y planifique la desaglomeración o molienda si hace falta.

¿Puede un secador al vacío recuperar el disolvente de una torta de prensa de pigmento?

Sí. Un condensador capta el vapor de disolvente para su recuperación.

¿A qué temperatura debo secar un pigmento?

Depende del pigmento. Encuentre en una prueba de laboratorio la temperatura más alta sin cambio de tono y luego fije el vacío para que el punto de ebullición quede por debajo.

¿Puede SINOTHERMO suministrar una línea completa?

Sí. Podemos suministrar el secador con sistema de vacío, condensador, unidades de calefacción o refrigeración y controles.

¿Ofrece SINOTHERMO secado por encargo?

No. SINOTHERMO fabrica y vende equipos de secado y ofrece pruebas piloto de pago.