ความหนืดของเม็ดสีในการเคลือบ: ควบคุมแรงเฉือนภายใต้การควบคุมด้วยปั๊มกลีบโรตารีเซรามิก
ในโรงงานเคลือบ การเคลื่อนย้ายเม็ดสีจากถังหนึ่งไปยังอีกถังหนึ่งดูเหมือนเป็นช่วงที่น่าสนใจน้อยที่สุดของวัน นอกจากนี้ยังอาจเป็นสาเหตุที่ทำให้ชุดผลิตภัณฑ์มีความมันเงาน้อย การปกปิดไม่ดี หรือสีที่ไม่ตรงกับการรันครั้งล่าสุด ความหนืดของเม็ดสีจะเปลี่ยนไปตามแรงเฉือน และปั๊มมักจะเริ่มการเปลี่ยนแปลงนั้น กล่าวอีกนัยหนึ่งคือการถ่ายโอนอุปกรณ์เป็นส่วนหนึ่งของการกำหนดไม่ว่าใครจะปฏิบัติต่ออุปกรณ์นั้นหรือไม่ก็ตาม โดยจะกำหนดรูปร่างเป็นชุด-ถึง-สีเป็นชุด ความคงตัวของความละเอียด และทิกโซโทรปี
อนุภาคเม็ดสีจะต้องมีการแยกกลุ่ม กระจายตัว และจัดเรียงตัว สารช่วยกระจายตัวห่อหุ้มอนุภาคและให้แรงผลักจากไฟฟ้าสถิตหรือสิ่งกีดขวางแบบสเตอริก เลเยอร์นั้นช่วยให้วางมีความเสถียร มันไม่ทำลายได้ อัตราเฉือนแบบผลักที่สูงเพียงพอ-30,000 s⁻¹ เป็นสายผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมทั่วไป และอนุภาคที่ถูกแยกออกจากกันแล้วสามารถจับตัวเป็นก้อนกลับเข้าด้วยกัน หรือสามารถดึงชั้นสารช่วยกระจายตัวออกได้ คุณภาพการกระจายตัวลดลง ไม่มีอะไรดูผิดปกติที่ปั๊ม สารเคลือบจะแสดงในภายหลัง: ความมันเงาน้อยลง การซ่อนตัวที่น้อยลง สีที่เปลี่ยนไป
ปั๊มหอยโข่งมักเป็นจุดที่ปัญหาเริ่มต้นขึ้น ใบพัดหมุนเร็ว-มีความเร็วปลายสูงและทำให้เกิดแรงเฉือนที่รุนแรงในส่วนผสม ที่อัตราการไหลเท่ากัน ปั๊มหอยโข่งมักจะสร้างอัตราเฉือนที่สูงกว่า 45,000 s⁻¹ ปั๊มกลีบหมุนสามารถอยู่ที่เกือบ 12,000 s⁻¹ ด้วยความเข้มข้นที่สูงกว่า 5,000 mPa·s ปั๊มหอยโข่งไม่เพียงแต่ไม่มีประสิทธิภาพเท่านั้น มันจะเพิ่มพลังงานเฉือนที่ส่วนผสมไม่สามารถรับได้ ปั๊มเกียร์ก็ไม่ใช่คำตอบที่สะอาดเช่นกัน การกวาดล้างแบบตาข่ายทำให้เกิดแรงเฉือนเฉพาะจุดที่อาจเกินขีดจำกัดของการวาง
ปั๊มกลีบโรตารีแบบเซรามิกทำงานบนหลักการที่แตกต่างออกไป เป็นการกระจัดที่เป็นบวก กลีบสองอันหมุนพร้อมกันและสร้างการเปลี่ยนแปลงระดับเสียงในห้องเพาะเลี้ยง สินค้าถูกดันผ่านไปไม่เหวี่ยง กลีบไม่เคยสัมผัสกันหรือผนังห้อง ระยะห่างมักจะอยู่ที่ 0.1 ถึง 0.5 มม. การไหลผ่านห้องเพาะเลี้ยงเป็นไปอย่างนุ่มนวล โดยไม่มีความปั่นป่วนที่ปลายใบพัด โดยทั่วไปความเร็วกลีบจะอยู่ที่ 200 ถึง 500 รอบต่อนาที; ปั๊มหอยโข่งอาจทำงานที่ประมาณ 2,900 รอบต่อนาที ผลิตภัณฑ์อยู่ใกล้กับลามิเนต และสามารถรักษาอัตราการเฉือนได้ประมาณ 10 ถึง 50 s⁻¹ โดยทั่วไปแล้วปั๊มหอยโข่งจะทำงานที่ 1,000 ถึง 10,000 s⁻¹
อัตราเฉือนและแรงเฉือนไม่เท่ากัน อัตราเฉือนคือความเร็วของการเปลี่ยนแปลงการไล่ระดับความเร็วในของไหล แรงเฉือนคือสิ่งที่กระทำกับเม็ดสีที่เกาะกลุ่มกันจริงๆ ความเร็วต่ำจะลดอัตราเฉือนลง แต่การป้องกันที่แท้จริงนั้นมาจากโปรไฟล์กลีบ รูปร่างม้วนหรือไซโคลลอยด์บีบผลิตภัณฑ์ค่อยๆ แทนที่จะกระแทก ก้อนจะมีรูปร่างผิดปกติอย่างช้าๆ แทนที่จะแตกหักอย่างกะทันหัน สำหรับเพสต์ที่กระจัดกระจายไปแล้ว ความแตกต่างนั้นสำคัญ
เซรามิกช่วยได้อีกทางหนึ่ง เม็ดสีที่มีไททาเนียมไดออกไซด์หรือเหล็กออกไซด์มีฤทธิ์กัดกร่อน การสึกหรอของปั๊มโลหะ กลีบและผนังห้องสูญเสียวัสดุ ช่องว่างเปิด และพฤติกรรมแรงเฉือนเปลี่ยนแปลงไป ซับเซรามิกสามารถเข้าถึงความแข็งของ Vickers ได้มากกว่า 1,600 HV ทนทานต่อการสึกหรอได้ดีกว่าเหล็กหล่อโครเมียมสูง-ถึงสามถึงห้าเท่า และในการขัดถูจะมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าปั๊มโลหะทั่วไปถึงสี่ถึงหกเท่า พารามิเตอร์แรงเฉือนจะคงที่ตามอายุของปั๊ม เซรามิกยังไม่ชะล้างไอออนของโลหะ ซึ่งมีความสำคัญในการเคลือบที่มีความบริสุทธิ์สูง- ซึ่งการปนเปื้อนของเหล็กสามารถเปลี่ยนเฉดสีของเม็ดสีหรือทำให้ระบบไม่เสถียร
การตั้งค่าการเริ่มต้นและการทำงานมีความสำคัญแม้ว่าจะมีปั๊มแรงเฉือนต่ำ-ก็ตาม ผงเม็ดสีมักจะมีความหนืดสูงกว่าเมื่อยังคงอยู่ การขับตรงไปที่ความเร็วเต็มที่อาจทำให้เกิดความผันผวนของแรงดันในห้องเพาะเลี้ยงและเกิดแรงเฉือนเฉพาะจุดสั้นๆ ตัวแปลงความถี่ที่มีทางลาดเชิงเส้นจะทำให้ความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ สำหรับการวางสีที่สูงกว่า 5,000 mPa·s ให้รักษาความเร็วสูงสุดไว้ใกล้ 200 rpm แรงดันคายประจุจำเป็นต้องจับตาดูเช่นกัน แรงดันต้านที่มากเกินไปส่งผลให้มีการไหลผ่านกลีบ-ไปยัง-ระยะห่างของห้องมากขึ้น และแรงเฉือนเฉพาะที่ก็แย่ลง
ท่อถูกมองข้าม กรรไกรแปะเพียงแค่ไหลผ่านท่อ ข้องอ ตัวลด และวาล์วสร้างโซนแรงเฉือนสูง-โดยการเปลี่ยนความเร็ว ท่อจ่ายที่ซับซ้อนสามารถเพิ่มแรงเฉือนได้แม้ว่าปั๊มจะนุ่มนวลก็ตาม การวิ่งทางตรงและการติดตั้งอุปกรณ์น้อยลงช่วยลดความเสี่ยง
การขยับเม็ดสีไม่ใช่เรื่องสำคัญ "ถ้าขยับก็ได้ผล" ความหนืดจะตอบสนองต่อแรงเฉือน ดังนั้นอุปกรณ์ถ่ายโอนจึงกลายเป็นส่วนหนึ่งของประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ปั๊มกลีบหมุนแบบเซรามิกไม่สามารถขจัดแรงเฉือนได้ มันช่วยรักษาแรงเฉือนภายในสิ่งที่เพสต์สามารถรับมือได้ และวัสดุและรูปทรงก็ควบคุมสิ่งนั้นได้เมื่อเวลาผ่านไป
