Secagem a vácuo de pastas de pigmentos e corantes: manter o tom e a qualidade das partículas

As tortas de prensa de pigmentos e corantes são secas a vácuo para proteger a cor e o tamanho de partícula: o ponto de ebulição mais baixo permite secar o lote a uma temperatura que evita a alteração de tom e os aglomerados duros, e o recipiente fechado contém pó e solvente. A máquina certa depende da torta de prensa: um secador de pás, de rastelo ou de discos para pastas húmidas, um secador vertical de pratos para pó solto e um secador de tambor raspador para pastas espessas secas em contínuo em flocos.

Contexto rápido: por que os pigmentos são difíceis de secar

Um pigmento vende-se pela cor, pelo poder tintorial e pela dispersibilidade, não apenas pela secura. A secagem pode prejudicar os três.

• Alteração de tom. Muitos pigmentos orgânicos e corantes mudam de matiz ou perdem intensidade se forem mantidos demasiado quentes, ou se a forma cristalina mudar.
• Aglomerados duros. Quando a água sai de uma torta de prensa, as partículas ligam-se nos pontos de contacto. Se secar depressa demais ou quente demais, o pó forma grumos duros que não se dispersam na aplicação final.
• Pó. O pigmento seco em pó é fino, leve e fica facilmente no ar. As perdas de manuseamento e a exposição do operador importam.
• Fase pegajosa e plástica. Muitas tortas de prensa passam, de pasta a pó, por uma fase pegajosa que adere às paredes e aos agitadores.
• Solvente. Alguns pigmentos estão húmidos de solvente além de água, o que faz de um sistema fechado a vácuo a escolha mais segura.

A secagem por condução a vácuo trata disto diretamente. Para a física de por que o vácuo permite secar um lote a baixa temperatura, veja ponto de ebulição da água sob vácuo. Para a escolha global da máquina, veja equipamentos de secagem a vácuo: como escolher conforme o material.

O aspeto da torta de prensa decide o secador

Os secadores de rastelo, pás e discos da SINOTHERMO indicam uma gama de fonte de calor de 50–200 °C, e o secador de pratos uma fonte de calor inferior a 200 °C. São gamas da fonte de calor, não temperaturas do produto; o produto mantém-se próximo do ponto de ebulição ao seu nível de vácuo enquanto houver líquido livre.

Controlar o tom

O tom é protegido controlando a temperatura do produto e o tempo à temperatura, não pelo nome da máquina.

1. 1.Encontrar a temperatura segura para a cor. Faça um pequeno ensaio de laboratório: seque amostras a várias temperaturas e compare tom e intensidade com a referência. A temperatura mais alta sem alteração mensurável é o seu limite.
2. 2.Definir o vácuo a partir desse limite. Use a tabela pressão–ponto de ebulição para escolher uma pressão absoluta cujo ponto de ebulição fique abaixo do limite.
3. 3.Escalonar o calor. Comece com uma fonte de calor moderada enquanto o lote está húmido e ajuste quando o produto aquecer na fase de velocidade decrescente, em que a sua temperatura se aproxima da da fonte de calor.
4. 4.Vigiar o ponto final. A sobresecagem desperdiça energia e pode endurecer os aglomerados. Pare na humidade que o cliente especificar.

Controlar aglomerados e tamanho de partícula

• Agitação suave. Uma agitação lenta e constante renova a superfície sem esmagar nem esborratar. Um secador de duplo cone revolve sem agitador no produto.
• Evitar o choque na superfície. Uma parede muito quente numa torta de prensa húmida forma uma crosta que retém humidade e depois parte-se em grumos duros. Comece com o meio de aquecimento moderado.
• Planear a desaglomeração. Alguns pigmentos são moídos após a secagem. Decida se haverá moagem, porque isso altera quanta aglomeração pode tolerar.
• Verificar o tamanho de partícula antes e depois. Meça a distribuição do tamanho de partícula em amostras secas, não só a humidade.

Escolher entre pás, rastelo, discos e tambor raspador para pigmentos

As três máquinas agitadas partilham um princípio (superfície aquecida mais agitação a vácuo) mas diferem na superfície de aquecimento e no manuseamento.

• Secador de rastelo. O rastelo lento revolve o lote contra a camisa aquecida. É a máquina mais simples e serve para tortas de prensa não demasiado pegajosas e quando não é preciso o máximo rendimento.
• Secador de pás. Pás ocas em forma de cunha transportam meio de aquecimento e acrescentam superfície de condução além da camisa, pelo que a secagem é mais rápida do que num secador de rastelo. Uma boa primeira escolha para tortas de prensa pegajosas.
• Secador de discos. Os discos ocos acrescentam ainda mais superfície de aquecimento; a página de produto descreve uma eficiência de aquecimento superior à dos secadores de rastelo ou de pás para muitos materiais. Muito adequado a lotes maiores em que o tempo de ciclo importa; veja secador de discos a vácuo: secagem com discos ocos para pastas.
• Secador de tambor raspador. Um processo contínuo em película fina. Serve para pastas espessas de grande volume cujo produto pode sair em flocos e depois ser moído. O produto fica pouco tempo exposto ao calor, o que pode ajudar com corantes sensíveis ao calor, mas a película tem de secar e soltar-se limpa do tambor, por isso um ensaio-piloto é importante.

Em caso de dúvida, o secador de pás é o ponto de partida habitual para um ensaio-piloto, e o resultado indica se se deve passar a um secador de discos ou de tambor.

O que medir num ensaio de secagem de pigmento

Um ensaio é mais útil quando se decide de antemão o que medir. Para pigmentos e corantes, a lista habitual é:

1. 1.Humidade e voláteis em vários momentos, para construir a curva de secagem.
2. 2.Cor (diferença de cor face a uma referência, intensidade e tom) após a secagem.
3. 3.Distribuição do tamanho de partícula antes e depois da secagem.
4. 4.Dispersibilidade no meio de aplicação final, que é onde os aglomerados aparecem.
5. 5.Massa volúmica aparente e nível de pó do pó seco.
6. 6.Tempo de ciclo e perfil de vácuo e de aquecimento utilizado.
7. 7.Qualidade do condensado, se o tratamento de águas residuais for uma preocupação.

Acorde limites de aceitação para cada um antes de iniciar o ensaio. Assim o resultado decide a máquina, não a opinião.

Pó e contenção

A secagem a vácuo é um processo fechado. O pó seco fica no recipiente até à descarga, e não há uma grande corrente de ar de exaustão a arrastar pigmento fino. Para corantes tóxicos ou sensibilizantes, isto é um benefício importante para a segurança do operador. Planeie a via de descarga, como uma descarga fechada para um contentor ou um moinho, para que o benefício não se perca no último passo.

Solvente e águas residuais

Se a torta de prensa contiver solvente, um condensador capta-o para recuperação, o que é mais barato e seguro do que o libertar para o ar. Em tortas de prensa aquosas, o condensado é água que pode levar finos ou corante dissolvido; trate-o como água residual e mantenha-o separado da água limpa. O sistema de vácuo deve ter um condensador e um filtro de pó entre o recipiente e a bomba; veja dimensionamento de bomba de vácuo e condensador para secadores a vácuo. A SINOTHERMO pode fornecer o secador como linha completa com sistema de vácuo, condensador, unidades de aquecimento ou arrefecimento e controlos.

Um exemplo resolvido

Os números são ilustrativos, não dados de clientes.

Uma torta de prensa de pigmento orgânico com 60 por cento de humidade é seca por lotes. O pigmento muda de tom acima de 90 °C no ensaio de laboratório, e o cliente final quer menos de 1,5 por cento de humidade. O secador está ao nível do mar.

1. 1.Limite de temperatura: 90 °C dá um objetivo de ponto de ebulição seguro bem abaixo, como 60 a 70 °C, que corresponde a cerca de 20 a 30 kPa de pressão absoluta.
2. 2.Máquina: a torta de prensa é pegajosa e húmida no início, pelo que uma máquina agitada como um secador de pás ou de discos a vácuo é a escolha natural.
3. 3.Fonte de calor: uma temperatura moderada de água quente ou óleo térmico no início, aumentada depois se o tom o permitir.
4. 4.Ponto final: secar até à humidade especificada e parar; descarregar por uma via fechada para o moinho.

Os valores reais dependem do pigmento, pelo que o passo seguinte é sempre um ensaio.

Ampliação de escala e consistência entre lotes

Os compradores de pigmentos esperam que cada lote corresponda ao anterior, pelo que a receita de secagem tem de ser repetível. Registe para cada lote o perfil de vácuo, a temperatura do meio de aquecimento, a velocidade de agitação, o nível de enchimento e a humidade do ponto final, e mantenha-os ao passar de piloto a produção. A área de transferência de calor por quilograma de lote muda com a escala, pelo que o tempo de ciclo não escala linearmente; estime-o com os dados do piloto e confirme-o nos primeiros lotes de produção. Mantenha um nível de enchimento fixo, porque um enchimento diferente altera tanto o tempo de secagem como o historial térmico do pigmento e, com ele, o tom.

O que enviar com um pedido de cotação

• Tipo e química do pigmento ou corante, e se é orgânico ou inorgânico
• Humidade da torta de prensa e solvente, se existir; humidade pretendida
• Temperatura máxima segura do produto e como foi determinada
• Tamanho de lote ou rendimento
• Requisitos de tamanho de partícula ou dispersibilidade
• Limites de toxicidade ou de exposição ao pó
• Fonte de calor e água de arrefecimento disponíveis

Erros comuns a evitar

1. 1.Secar a temperatura fixa sem um ensaio de tom.
2. 2.Sobreaquecer a parede enquanto a torta está húmida, formando uma crosta.
3. 3.Sobresecar além da humidade pretendida.
4. 4.Ignorar o pó na descarga. Um secador fechado seguido de uma descarga aberta perde o benefício.
5. 5.Esquecer o tratamento do condensado.
6. 6.Escolher a máquina por catálogo sem um ensaio-piloto.

Ensaie antes de especificar

O comportamento do pigmento é específico de cada qualidade. A SINOTHERMO realiza ensaios-piloto pagos, para que possa verificar tom, aglomerados e tempo de secagem na sua própria torta de prensa. Peça um ensaio-piloto. Os resultados são seus e podem ser usados com qualquer fornecedor. A SINOTHERMO fabrica e vende equipamentos e não oferece secagem por encomenda.

Perguntas frequentes

Como se secam as pastas de pigmentos?

As tortas de prensa são normalmente secas em secadores de condução a vácuo com agitação, como os de pás, rastelo ou discos, ou em contínuo num secador de tambor raspador. O pó solto pode ser acabado num secador de pratos ou de duplo cone a vácuo.

Por que secar pigmentos a vácuo?

O vácuo baixa o ponto de ebulição, pelo que o lote seca a menor temperatura. Isto protege o tom e a intensidade, e o recipiente fechado contém pó e solvente.

Como evito aglomerados duros no pigmento seco?

Evite uma parede muito quente em torta húmida, use agitação suave, pare na humidade pretendida e planeie a desaglomeração ou moagem se necessário.

Um secador a vácuo pode recuperar o solvente de uma torta de prensa de pigmento?

Sim. Um condensador capta o vapor de solvente para recuperação.

A que temperatura devo secar um pigmento?

Depende do pigmento. Encontre num ensaio de laboratório a temperatura mais alta sem alteração de tom e depois defina o vácuo para que o ponto de ebulição fique abaixo dela.

A SINOTHERMO pode fornecer uma linha completa?

Sim. Podemos fornecer o secador com sistema de vácuo, condensador, unidades de aquecimento ou arrefecimento e controlos.

A SINOTHERMO oferece secagem por encomenda?

Não. A SINOTHERMO fabrica e vende equipamentos de secagem e oferece ensaios-piloto pagos.