La domanda del mercato di particelle di precisione è in crescita. Poiché le aziende si sforzano di migliorare le caratteristiche dei prodotti, ottenere una maggiore efficienza dei processi e utilizzare meno energia, le tecnologie dei laminatoi diventano sempre più importanti.
È un mondo che si restringe. Trasporti più veloci, informazioni istantanee su Internet e comunicazione immediata si combinano per rendere il nostro enorme pianeta, per tutti gli scopi pratici, molto più piccolo e molto più esigente di quanto non fosse in passato.
Nel mondo manifatturiero di oggi, le aziende richiedono anche molto di più dalle loro apparecchiature di lavorazione. Più specificamente, cercano vantaggi competitivi attraverso migliori caratteristiche del prodotto, maggiore efficienza dei processi e un minore consumo di energia.
Why Maximize Uniformity?
In molte applicazioni di riduzione delle particelle, l “obiettivo più importante è massimizzare l” uniformità delle particelle.
Prendiamo il caffè, per esempio. Negli Stati Uniti, il caffè viene tipicamente macinato per ottenere la massima resa su una gamma di dimensioni 16 x 40 U.S. Mesh (da 1.170 a 590 micron) con “fini” minime (in questo caso, particelle più piccole di 40 Mesh). Dopo la macinatura, il caffè non viene classificato ma procede direttamente al confezionamento.
Questo tipo di processo semplificato richiede sia l “uniformità di macinatura di precisione che la massima consistenza del prodotto. Se la dimensione della macinatura varia o si creano ulteriori fini (o polvere), il caffè si estrae eccessivamente durante il processo di infusione. Questa estrazione eccessiva aumenta l” amarezza del caffè.
In altre applicazioni di riduzione delle particelle, devono essere soddisfatti rigorosi requisiti di dimensione delle particelle e, pertanto, è richiesta la classificazione del prodotto. In questo caso, le multe sono spesso gettate via, rilavorate o utilizzate in un mercato secondario (figura 1). In entrambi i casi, si perde denaro e si spreca energia.
Optimal Applications
In generale, ci sono due fattori che escludono l “utilizzo della più recente tecnologia a rulli per la selezione come metodo di riduzione delle particelle ottimale per qualsiasi applicazione: (1) il prodotto da macinare non è friabile o fragile/frangibile, o (2) non c” è alcun valore da ottenere dal mantenimento di una dimensione uniforme delle particelle con fini minimi.
Tuttavia, se entrambe le condizioni di cui sopra sono soddisfatte, la nuova tecnologia a rulli fornirà risultati di riduzione delle particelle superiori rispetto a qualsiasi altro metodo di fresatura, in particolare in quelle applicazioni in cui l’intervallo di dimensione media delle particelle desiderato è compreso tra 100 e 1.500 micron.
The Variables at Play
La più recente tecnologia dei laminatoi (MPE Gran-U-Lizer) aderisce a tre principi fondamentali per mantenere un’eccellente distribuzione dimensionale (Figura 2).
Innanzitutto, i rulli utilizzati non sono in genere lisci. Sono, infatti, ondulati (o scanalati) su misura per adattarsi ad ogni specifica applicazione.
Ci sono letteralmente migliaia di ondulazioni diverse che possono essere applicate a un determinato rotolo. Eseguendo test di laboratorio in ambienti reali, è possibile determinare la configurazione migliore per una determinata applicazione.
I rulli possono essere scanalati con ondulazioni che corrono lungo la lunghezza del rotolo (longitudinale) o attorno alla circonferenza del rotolo (circonferenziale). Le scanalature all’interno di ogni ondulazione possono variare sia in termini di forma che di dimensioni.
Ad esempio, alcuni prodotti richiedono otto scanalature per pollice, mentre altri utilizzano 30 scanalature a seconda di variabili come la durezza del materiale e le dimensioni specificate.
La seconda importante variabile di differenziazione è il rapporto di velocità relativa del rollio, o velocità di rollio differenziale. Far scorrere i rulli alla velocità relativa ideale mentre il materiale li attraversa si otterrà l’effetto di taglio desiderato.
Ad esempio, se un rullo ruota a 500 giri/min e l’altro a 1.000 giri/min, la velocità relativa del rullo è definita a 2:1 (1.000:500).
Il rapporto di velocità relativa del rullo è proporzionale alla quantità di taglio posta su una particella che passa attraverso il punto di “nip” di un rullo (Figura 3). Più alto è il taglio, maggiore è la lacerazione che riceve la particella frantumata. A seconda delle proprietà del materiale e dei tagli dei rulli utilizzati, questa relazione ha un impatto preciso sulla distribuzione granulometrica.
In terzo luogo, l’operatore ha la capacità di controllare le dimensioni del prodotto allargando o restringendo lo spazio tra i rotoli. Gli spazi tra i rulli possono essere regolati al volo per modificare le distribuzioni granulometriche “al volo” in pochi secondi, eliminando la necessità di arrestare un processo continuo e consentendo tempi di cambio rapidi tra le varie impostazioni di macinatura.
L’elemento più critico di questa capacità di messa a punto è la necessità di mantenere i rulli paralleli. I rulli perfettamente paralleli sono una pietra miliare di questa tecnologia dei laminatoi.
Controlled Explosions
La tecnologia dei rulli si è evoluta ed è diventata molto più raffinata negli ultimi 50 anni. Alcuni potrebbero ancora pensare alla tecnologia dei rulli nella sua forma più grezza, con i “frantoi” che polverizzano a casaccio materiali friabili fino a dimensioni ridotte, ma i rulli di oggi sono stati progettati per produrre “esplosioni controllate” che ottengono una riduzione delle particelle completamente controllata e altamente ingegnerizzata.
I materiali friabili, in pratica tutti i materiali che possono rompersi invece di appiattirsi sotto pressione, possono ora essere ridotti di dimensioni con meno polvere, meno fini e maggiore uniformità.
Infatti, rispetto ai metodi alternativi di macinazione, i vantaggi finiti di questa tecnologia di laminazione diventano drammaticamente evidenti. Ad esempio, confronta i mulini a rulli con i mulini a martelli, che macinano per impatto ad alta velocità e si affidano a uno schermo di dimensionamento perforato per controllare la dimensione delle particelle. I mulini a rulli in genere creano il 50-75% in meno di polvere e migliorano l’uniformità delle particelle desiderata del 50-100%.
Inoltre, poiché i mulini a martelli e altri metodi di macinazione per attrito si basano su impatti multipli, in genere richiedono un consumo energetico relativamente più elevato. Il risparmio energetico può essere uno dei motivi principali per scegliere i mulini a rulli rispetto ai metodi più tradizionali. Infatti, grazie alla loro efficiente azione di riduzione, i macinatori per mulini a rulli produrranno il 15-40% in più di tonnellaggio all’ora a una data potenza rispetto ai mulini a martelli.
La tecnologia dei laminatoi non è necessariamente la migliore per ogni applicazione. Se stai cercando di produrre una macinazione molto fine con particelle finali nell “intervallo di 40 micron, i mulini a spillo possono essere l” opzione migliore, anche se i mulini a spillo presentano alcuni svantaggi intrinseci, tra cui capacità relativamente basse con costi operativi e di capitale piuttosto elevati.
Tuttavia, se siete alla ricerca di una riduzione superiore e controllata per obiettivi di distribuzione che vanno da 100 a 1.500 micron e lavorate con materiali friabili, la tecnologia dei laminatoi è l’opzione migliore.
Growing Markets
La domanda del mercato di particelle di precisione è in crescita. Poiché le aziende si sforzano di migliorare le caratteristiche dei prodotti, ottenere una maggiore efficienza dei processi e utilizzare meno energia, le tecnologie dei laminatoi utilizzate diventano sempre più importanti.
In generale, vediamo aziende alimentari, chimiche, minerali e farmaceutiche alla continua richiesta di miglioramenti nella riduzione delle particelle.
Più specificamente, due mercati per i quali abbiamo aspettative molto alte nei prossimi anni sono l’industria del carbonio e dei superassorbenti.
Man mano che questi materiali diventano più mercificati, l’efficienza della produzione e la qualità del prodotto diventano sempre più importanti.
Dovrebbe esserci un “elevata domanda di carbone attivo per la purificazione dell” aria e dell “acqua, nonché di elettroliti di carbonio, utilizzati nel processo di produzione dell” acciaio.
La stessa storia vale per i materiali superassorbenti, che vengono utilizzati in varie applicazioni, dai tovaglioli all “agricoltura. Man mano che il mercato dei superassorbenti matura, la concorrenza aumenta e l” efficienza produttiva diventa progressivamente più importante.
In sostanza, se un’azienda sta cercando di ridurre le dimensioni delle particelle friabili, gli sprechi e i costi, la tecnologia di riduzione controllata delle particelle dei laminatoi sta diventando sempre più la strada da percorrere.
