Elegir un mezclador para un adhesivo de alta viscosidad no es tan sencillo como asociar un único valor de viscosidad con una máquina.
Puede que conozca la viscosidad de su adhesivo terminado, pero ese dato solo cuenta una parte de la historia. Durante la producción, el material puede espesarse mucho al añadir cargas, comportarse de otro modo bajo cizallamiento, atrapar aire durante la dispersión o dejar de fluir bien antes de que termine el lote. La etapa más difícil del proceso, que no siempre coincide con la viscosidad final, puede determinar qué equipo de mezcla necesita.
Por ello, la selección de un mezclador para adhesivos de alta viscosidad debe partir del comportamiento de la formulación durante todo el ciclo de producción.
Debe considerar el perfil de viscosidad, la reología, el cizallamiento requerido, la proporción de cargas, la temperatura, el vacío, la descarga y el escalado. Las referencias técnicas sobre mezcla industrial de adhesivos también señalan el perfil de viscosidad y la energía de cizallamiento como factores principales para elegir el equipo, en lugar de tratar la viscosidad como un único dato aislado.
Esta guía explica cómo evaluar esos factores y decidir si un mezclador multieje, un mezclador doble planetario o un sistema planetario con capacidad adicional de dispersión es el punto de partida más adecuado para su proceso.
Empiece por el proceso del adhesivo, no por el modelo del mezclador
Un error habitual es ponerse en contacto con un fabricante de equipos aportando solo dos datos:
«Fabricamos adhesivo epoxi. Viscosidad final: X».
Eso no basta para seleccionar un mezclador con fiabilidad.
Trace el perfil completo de viscosidad
Su adhesivo puede pasar por varios estados físicos muy distintos durante un mismo lote.
Por ejemplo:
Resina base → adición de polvo → humectación de cargas → viscosidad máxima → mezcla final → dilución final → adhesivo terminado
El producto terminado puede fluir razonablemente bien, mientras que el lote intermedio se vuelve extremadamente difícil de mover tras introducir una gran cantidad de carga.
Esa condición intermedia importa.
La orientación técnica sobre adhesivos estructurales señala expresamente que algunas formulaciones alcanzan picos de viscosidad muy altos durante el proceso y, por ello, pueden requerir mezcla de tipo planetario aunque el producto final no refleje toda la dificultad.
¿Debe elegir un mezclador para adhesivos basándose solo en la viscosidad final?
No. Debe identificar el intervalo de viscosidad durante todo el proceso y prestar especial atención a la etapa en que resulta más difícil hacer circular, dispersar o amasar el lote.
Identifique la etapa más difícil del lote
Pregúntese:
- ¿Cuándo es más difícil mover el material?
- ¿Cuándo se añaden los polvos o las cargas?
- ¿Aumenta la viscosidad durante la reacción?
- ¿Se espesa mucho el producto al enfriarse?
- ¿Hay una etapa de dilución al final?
- ¿Sigue fluyendo el lote después de la mezcla?
Este enfoque cambia la pregunta de:
«¿Qué viscosidad tiene mi adhesivo?»
a:
«¿Qué debe conseguir el mezclador en la etapa más exigente de mi proceso?»
Ese es un punto de partida mucho más útil.
Utilice el marco V-R-C-P antes de comparar mezcladores
Antes de comparar modelos de equipos, evalúe cuatro variables:
V — Perfil de viscosidad
R — Reología
C — Cizallamiento requerido
P — Requisitos del proceso
En conjunto, ofrecen una base más práctica para elegir un mezclador para adhesivos de alta viscosidad que la viscosidad por sí sola.
V — Perfil de viscosidad
Empiece por las condiciones de viscosidad mínima, habitual y máxima durante la producción.
La cifra clave no siempre es la viscosidad indicada en la ficha del producto terminado. El mezclador debe seguir funcionando eficazmente cuando el material atraviesa su etapa más difícil.
Si la adición de cargas convierte temporalmente una resina fluida en una pasta espesa, el equipo de mezcla debe elegirse para esa etapa.
R — Reología
Dos adhesivos pueden presentar viscosidades medidas similares y comportarse de manera muy distinta dentro de un recipiente.
Muchos adhesivos tienen un comportamiento no newtoniano. Su viscosidad aparente puede cambiar cuando se aplica cizallamiento. Algunos se fluidifican con el cizallamiento; otros presentan un esfuerzo umbral o comportamiento tixotrópico.
No necesita un modelo reológico avanzado antes de hablar con un fabricante de mezcladores. Sin embargo, conviene saber si el producto se mueve más fácilmente bajo cizallamiento, tiende a mantener la forma en reposo o cambia considerablemente durante el proceso.
Esa información influye en el diseño del agitador y en la renovación del material.
¿Qué importa más que un único valor de viscosidad?
El comportamiento del material en las condiciones reales de proceso. El perfil de viscosidad y el cizallamiento necesario aparecen de forma recurrente como variables principales para elegir equipos de mezcla industrial de adhesivos.
C — Cizallamiento requerido
Una alta viscosidad no implica automáticamente que se necesite el máximo cizallamiento.
Su proceso puede necesitar un cizallamiento elevado para humectar y dispersar polvos, deshacer aglomerados o crear una suspensión uniforme. Sin embargo, otra formulación puede requerir sobre todo un fuerte movimiento global con cizallamiento controlado.
Esta diferencia es importante.
Un dispersor de alta velocidad tiene una zona de influencia relativamente concentrada cuando el material se vuelve muy viscoso. Añadir un agitador de barrido o de ancla a baja velocidad puede mejorar la circulación general al alimentar continuamente la zona de mezcla rápida.
Por tanto, pregúntese:
¿Necesita más cizallamiento o una mejor renovación del material?
No siempre se trata del mismo problema.
P — Requisitos del proceso
Por último, mire más allá del propio agitador.
Su equipo de mezcla de adhesivos también puede necesitar gestionar:
- una elevada proporción de cargas;
- la desaireación al vacío;
- el calentamiento o la refrigeración;
- la adición controlada de polvo;
- materiales sensibles a la reacción;
- una descarga difícil;
- cambios frecuentes de producto;
- el escalado del laboratorio a la producción.
Estos requisitos suelen determinar la configuración final del equipo.
¿Qué tipo de mezclador conviene a un adhesivo de alta viscosidad?
No existe un único mezclador óptimo para todos los adhesivos de alta viscosidad.
Hay que adaptar el mecanismo de mezcla a la forma en que se mueve el lote y al trabajo que debe realizarse.
Mezclador de doble eje o multieje
Un mezclador multieje suele combinar agitadores que cumplen funciones distintas.
Por ejemplo, un ancla o agitador de barrido a baja velocidad puede mover y plegar el material en conjunto, mientras que un dispersor de alta velocidad proporciona el cizallamiento necesario para humectar polvos, dispersar o disolver.
Esta configuración resulta útil cuando la formulación conserva suficiente movilidad para que el ancla o el agitador de barrido generen una circulación general eficaz.
Los sistemas multieje se utilizan ampliamente con adhesivos viscosos porque combinan la agitación de alto cizallamiento con el movimiento general a baja velocidad.
¿Cuándo es buena elección un mezclador multieje?
Considérelo cuando necesite circulación general y dispersión a alta velocidad, y el adhesivo mantenga suficiente movilidad para que el agitador lento alimente continuamente la zona de alto cizallamiento.
Puede ser útil para procesos con resinas y cargas, selladores y otras formulaciones en las que la dispersión sea un objetivo importante de producción.
Mezclador doble planetario
Un mezclador doble planetario para adhesivos funciona de otra manera.
En lugar de depender de un agitador que permanece en una posición fija, los agitadores planetarios giran sobre sus propios ejes mientras se desplazan alrededor del recipiente. Así entran continuamente en nuevas zonas del lote.
Ese movimiento resulta especialmente útil cuando el material es muy viscoso, tiene consistencia pastosa o ya no fluye fácilmente alrededor de un agitador convencional.
Las referencias sobre mezcla industrial de adhesivos describen los sistemas dobles planetarios como adecuados para formulaciones con materiales muy viscosos, necesidad de amasado y cambios importantes de viscosidad durante el lote.
¿Cuándo conviene considerar un mezclador doble planetario?
Es una opción sólida cuando el principal reto es mover, plegar y amasar un lote muy viscoso o de escasa fluidez, y no solo generar una dispersión intensa a alta velocidad.
Mezcla planetaria con dispersión a alta velocidad
Algunas formulaciones plantean una elección más difícil.
Puede necesitar la capacidad de renovación de la mezcla planetaria y una dispersión intensa para grandes cantidades de carga.
En ese caso, una configuración planetaria con un dispersor adicional de alta velocidad puede combinar ambas funciones. Los diseños industriales de dispersores planetarios utilizan agitación planetaria y dispersión rápida controladas de forma independiente, de modo que el flujo y el cizallamiento puedan ajustarse cuando cambie la reología del producto.
Esto puede ser especialmente importante cuando un adhesivo con muchas cargas resulta demasiado difícil para la circulación general convencional, pero todavía requiere una incorporación intensiva de polvos.
Una comparación práctica sería:
| Necesidad de mezcla | Mezclador multieje | Mezclador doble planetario | Planetario + dispersor de alta velocidad |
|---|---|---|---|
| Movimiento general del material | Intenso mientras el material conserve movilidad | Intenso con materiales de escasa fluidez | Intenso |
| Dispersión de alto cizallamiento | Intenso | Depende de la configuración | Intenso |
| Viscosidad muy alta / escasa fluidez | Adecuación condicionada | Muy adecuado | Muy adecuado |
| Incorporación de gran cantidad de cargas | Buena | Depende de la necesidad de dispersión | Muy buena |
| Funcionamiento al vacío | Configurable | Configuración habitual | Configurable |
| Factor principal de selección | Flujo + dispersión | Renovación + amasado | Renovación + dispersión intensiva |
Esta tabla, deliberadamente, no se basa en un límite universal de cP.
La capacidad real del equipo depende de la reología de la formulación, la geometría del agitador, el par, el tamaño del recipiente, las condiciones del lote y el diseño de la máquina del fabricante.
Adapte el mezclador a la formulación del adhesivo
La química del adhesivo ofrece pistas útiles, pero la máquina debe seleccionarse según el proceso real.
Adhesivos epoxi con alta proporción de cargas
Los sistemas epoxi con muchas cargas pueden plantear dos problemas a la vez:
alta viscosidad y dispersión difícil.
Al aumentar la proporción de cargas, puede necesitar una fuerte renovación del material para mantener el lote en movimiento y, a la vez, suficiente cizallamiento para humectar y distribuir los sólidos.
El aire atrapado puede convertirse en otra preocupación.
Por ello, las orientaciones de mezcla industrial para materiales epoxi cargados y de encapsulado consideran conjuntamente la dispersión, el comportamiento de la viscosidad, el proceso al vacío y el control de temperatura, en lugar de tratarlos como cuestiones independientes.
Si su formulación epoxi contiene una cantidad considerable de carga, no pregunte solo:
«¿Puede este mezclador trabajar con mi viscosidad?»
Pregunte también:
«¿Puede incorporar y dispersar las cargas cuando el lote alcanza su mayor espesor?»
Adhesivos y selladores de silicona
Los selladores de silicona pueden volverse especialmente difíciles de procesar durante la incorporación de cargas.
La sílice y otros sólidos pueden aumentar considerablemente la viscosidad y requerir, al mismo tiempo, una humectación y distribución eficaces. Según la formulación, puede ser necesario eliminar el aire atrapado antes de descargar o llenar.
Por eso, su mezclador para adhesivos de silicona puede necesitar una combinación de fuerte renovación del material, dispersión adecuada y capacidad de vacío, en lugar de limitarse a un motor más grande.
Las tecnologías planetarias y multieje se utilizan en aplicaciones de silicona y productos de tipo RTV; la elección correcta depende de la formulación y los objetivos de proceso.
Adhesivos de poliuretano
El poliuretano exige más cautela porque «adhesivo de PU» abarca muchos tipos de formulación.
Algunos sistemas reactivos de poliuretano contienen componentes de isocianato que deben protegerse de la humedad durante el almacenamiento y el proceso. En cambio, ciertas formulaciones de adhesivos de poliuretano en base acuosa pueden mezclarse sin un cizallamiento elevado y tienen sus propios límites de temperatura.
Por tanto, no suponga que todos los adhesivos de poliuretano necesitan la misma configuración de mezclador.
En su lugar, indique:
- si el sistema es reactivo;
- si importa el control de humedad;
- los límites de temperatura;
- el contenido de sólidos;
- el cizallamiento requerido;
- la vida útil de la mezcla o los límites de tiempo del proceso.
El mezclador debe adaptarse a la formulación real de poliuretano, no solo a la denominación química.
No elija el mezclador sin revisar el proceso completo
El recipiente de mezcla es solo una parte de un proceso satisfactorio de producción de adhesivos.
Desaireación al vacío
¿Necesitan los adhesivos de alta viscosidad mezcla al vacío?
No siempre.
Sin embargo, el vacío adquiere importancia cuando la mezcla intensa introduce aire, las burbujas atrapadas afectan a la calidad del producto o la desaireación posterior resulta difícil.
Procesar un adhesivo al vacío puede limitar la incorporación de aire, mientras que la configuración del equipo influye en la eficacia con la que se mueve el lote durante esa operación.
Por ello, determine la necesidad de vacío antes de finalizar el diseño de la máquina.
No lo trate como un accesorio que siempre puede añadirse más adelante.
Calentamiento y refrigeración
La temperatura modifica tanto el proceso como el material.
Puede utilizar calor para reducir la viscosidad, fundir ingredientes o favorecer una reacción. En otros casos, puede necesitar refrigeración porque el cizallamiento, la reacción o los ciclos largos elevan la temperatura del lote.
Los agitadores de barrido lento y los rascadores de pared también pueden favorecer la transferencia de calor al mover continuamente el material cerca de la superficie del recipiente.
Por ello, defina la temperatura de proceso aceptable y las necesidades de calentamiento o refrigeración al seleccionar el mezclador.
Descarga y transferencia
Hay otra pregunta que suele plantearse demasiado tarde:
Si el adhesivo no fluye después de mezclarse, ¿cómo va a sacarlo del recipiente?
Los productos terminados muy viscosos pueden descargarse con demasiada lentitud por gravedad. Por eso, en algunos procesos de adhesivos de alta viscosidad se emplean sistemas de descarga asistida por presión o plato para mejorar la transferencia y reducir el producto residual.
Por tanto, el flujo de producción debe evaluarse como:
Mezcla → Desaireación → Descarga → Transferencia → Llenado
y no simplemente:
Mezcla → Fin.
FARFLY también ofrece equipos de descarga hidráulica diseñados para trabajar con sistemas de mezcla de alta viscosidad en aplicaciones de extrusión, transferencia y llenado.
Evite estos errores habituales al elegir un mezclador
Elegirlo solo por la viscosidad final
El adhesivo terminado puede no representar la etapa más difícil del lote.
Identifique siempre la viscosidad máxima y la etapa en la que se alcanza.
Suponer que un mayor cizallamiento siempre es mejor
El cizallamiento elevado es útil cuando se necesita dispersión, humectación o reducción del tamaño de partículas.
Pero si el problema principal es el escaso movimiento general del material, aumentar simplemente la velocidad de mezcla puede no resolverlo.
Fijarse solo en la potencia del motor
Un motor grande no garantiza automáticamente una buena mezcla.
También importan la geometría del agitador, el par, el patrón de flujo, las dimensiones del recipiente y la interacción entre varios agitadores.
Ignorar la descarga hasta que el mezclador esté instalado
Una máquina que mezcla bien el adhesivo puede crear igualmente un cuello de botella si el producto terminado tarda demasiado en salir del recipiente.
Elija la mezcla y la descarga como partes de un mismo proceso.
Escalar solo por el volumen del recipiente
Que un lote de laboratorio funcione bien no significa que aumentar proporcionalmente el tamaño del recipiente reproduzca el mismo resultado.
El cizallamiento, la renovación, la transferencia de calor, la incorporación de polvos y el tiempo de ciclo pueden cambiar durante el escalado. Los equipos de laboratorio y piloto se utilizan habitualmente para desarrollar y validar procesos de alta viscosidad antes de la producción a escala completa.
¿Qué información debe facilitar al fabricante del mezclador?
Una buena recomendación de equipo requiere más que el nombre del adhesivo.
Antes de solicitar una configuración de mezclador, prepare la siguiente información.
Datos del material
- la química del adhesivo;
- las materias primas;
- la viscosidad final;
- la viscosidad máxima estimada;
- el comportamiento reológico;
- la proporción de cargas o sólidos;
- la sensibilidad al cizallamiento.
Datos del proceso
- el volumen del lote;
- la secuencia de adición de materias primas;
- el resultado de mezcla requerido;
- la temperatura de funcionamiento;
- la necesidad de calentamiento o refrigeración;
- la necesidad de vacío;
- el tiempo objetivo por lote.
Datos de manipulación
- el comportamiento de flujo final previsto;
- el método de descarga;
- la transferencia o el llenado posteriores;
- las necesidades de limpieza y cambio de producto.
¿Qué información necesita más el fabricante de un mezclador?
Necesita datos suficientes para entender la etapa más difícil de su proceso de producción. Una cifra de viscosidad por sí sola no describe la dispersión de cargas, la eliminación de aire, los límites de temperatura ni el comportamiento durante la descarga.
Elija el mezclador según el proceso, no según su placa de características
No existe un mezclador para adhesivos de alta viscosidad que sea el mejor para todos los adhesivos epoxi, de silicona, de poliuretano o estructurales.
Empiece por el proceso completo.
Trace el perfil de viscosidad e identifique el máximo. Entienda cómo se comporta el adhesivo bajo cizallamiento. Distinga la necesidad de mover todo el material de la necesidad de dispersarlo. Después evalúe la proporción de cargas, el vacío, el control de temperatura, la descarga y el escalado.
Solo entonces debe comparar las configuraciones de mezclador.
Si el lote mantiene movilidad pero requiere una dispersión intensa, puede ser adecuado un sistema multieje. Si la formulación se convierte en una masa muy viscosa y de escasa fluidez, un mezclador doble planetario puede proporcionar mejor renovación. Si necesita tanto movimiento planetario como dispersión intensiva de cargas, puede convenir una configuración que combine mezcla planetaria y dispersión a alta velocidad. La elección final debe evaluarse siempre con la formulación real y las condiciones de producción.
FARFLY ofrece actualmente configuraciones de mezcla de doble eje y doble planetarias con opciones como proceso al vacío, agitación planetaria, dispersión a alta velocidad y control de temperatura, así como equipos de descarga hidráulica para materiales de alta viscosidad.
Cuando esté listo para evaluar un sistema, prepare los datos sobre el tipo de adhesivo, el perfil de viscosidad, la proporción de cargas, el tamaño del lote, la temperatura y las necesidades de vacío y descarga. Esas condiciones de proceso constituyen una base mucho más sólida para configurar el equipo de mezcla de adhesivos adecuado que una sola cifra de viscosidad.
