Dla producentów farb drukarskich jakość mieszania bezpośrednio wpływa na konsystencję koloru, kontrolę lepkości, dyspersję pigmentu i stabilność gotowego produktu. Tradycyjny sprzęt mieszający może sprawiać problemy, gdy pigmenty tworzą aglomeraty lub gdy formuły o dużej lepkości tworzą strefy o słabej cyrkulacji wewnątrz zbiornika. Niedostateczna dyspersja może spowodować nierównomierne rozprowadzenie pigmentu, natomiast nadmierne napowietrzenie może wprowadzić pęcherzyki, które zakłócają późniejsze procesy drukowania.
Prawidłowo skonfigurowana maszyna do mieszania atramentu rozwiązuje te problemy, łącząc kontrolowane mieszanie z odpowiednim zarządzaniem ścinaniem, cyrkulacją i temperaturą procesu. Na wielu liniach do produkcji atramentu podczas zwilżania pigmentu i wstępnej dyspersji stosuje się sprzęt do dyspergowania o dużej szybkości, natomiast do końcowego mieszania lub tworzenia receptur o wyższej lepkości mogą być wymagane różne konfiguracje mieszadeł.
Przemysłowy mieszalnik atramentu potrafi więcej niż tylko obracanie wału wewnątrz zbiornika. Jego wydajność zależy od zależności pomiędzy geometrią mieszadła, prędkością obrotową, mocą silnika, objętością wsadu, lepkością i właściwościami fizycznymi układu pigmentowego.
Dysk dyspergujący o dużej prędkości wytwarza zlokalizowane siły ścinające w cieczy. Gdy tarcza się obraca, materiał jest przyciągany w kierunku strefy dyspersji i przyspieszany promieniowo, tworząc cyrkulację w całym zbiorniku. Działanie to pomaga poprawić zwilżanie pigmentu i rozbić aglomeraty, które w przeciwnym razie pozostałyby w preparacie.
Szczególnie ważna jest prędkość obrotowa. Niższa prędkość może zapewnić delikatną cyrkulację masy w celu mieszania rozpuszczalników, żywic i dodatków, podczas gdy wyższe prędkości zwiększają ścinanie i turbulencje wokół dysku dyspergującego. Jednak maksymalna prędkość nie jest automatycznie najlepszym warunkiem działania. Nadmierna prędkość może spowodować wzrost temperatury, porywanie powietrza lub niepotrzebne zużycie energii. Prawidłowy zakres działania zależy od receptury i docelowej jakości dyspersji.
Z tego powodu kontrola prędkości ze zmienną częstotliwością jest cenna w środowiskach produkcyjnych, w których stosuje się kilka receptur atramentów. Operatorzy mogą ustawić różne etapy prędkości ładowania, zwilżania, dyspersji i końcowej homogenizacji, zamiast stosować jedną stałą prędkość dla całej partii.
Podnoszenie hydrauliczne to kolejna praktyczna konfiguracja. Umożliwia ustawienie wału i tarczy dyspergującej na różnych wysokościach roboczych, w zależności od objętości partii i etapu procesu. Prawidłowe ustawienie pomaga utrzymać cyrkulację i zmniejszyć słabo wymieszane obszary w pobliżu dna zbiornika lub górnej powierzchni cieczy.
Mieszadło należy dobrać w oparciu o reologię farby, a nie tylko nominalną pojemność zbiornika.
W przypadku preparatów o niskiej i średniej lepkości szybki dysk dyspersyjny może zapewnić skuteczne zwilżanie pigmentu i deaglomerację cząstek. Średnica dysku, prędkość końcówki, położenie wału i poziom cieczy wpływają na wynikowe pole ścinania.
W przypadku farb o wyższej lepkości poleganie wyłącznie na szybkim dysku może nie zapewnić wystarczającego ruchu objętościowego. Preparat może podlegać silnemu ścinaniu w pobliżu krążka, podczas gdy materiał znajdujący się dalej krąży powoli. W tym przypadku ważne stają się alternatywne lub kombinowane układy mieszadeł.
Mieszadła kotwiczne, łopatkowe lub inne wolnoobrotowe mogą poprawić cyrkulację masy, podczas gdy elementy dyspergujące o dużej prędkości zapewniają miejscowe ścinanie. Celem jest zrównoważenie krążenia makroskopowego z dyspersją mikroskopową.
To rozróżnienie jest ważne przy ocenie maszyny do mieszania atramentu do drukowania. Maszyna wytwarzająca na papierze dużą prędkość silnika może nadal dawać niespójne wyniki, jeśli geometria zbiornika i konfiguracja mieszadła są nieodpowiednie dla receptury.
Dlatego też równomierną dyspersję pigmentu należy oceniać na podstawie rzeczywistego rozkładu wielkości cząstek, stabilności lepkości, konsystencji koloru i powtarzalności poszczególnych partii, a nie samej mocy silnika.
Różne procesy drukowania nakładają różne wymagania na sprzęt mieszający.
Farby fleksograficzne zwykle wymagają kontrolowanej dyspersji i stałej lepkości, ponieważ farba jest przenoszona przez walce rastrowe i zespoły drukujące, gdzie zmiany reologiczne mogą wpływać na przenoszenie farby. Sprzęt powinien zapewniać stabilną cyrkulację bez nadmiernego napowietrzania.
Atramenty wklęsłe mogą obejmować formuły na bazie rozpuszczalników i stosunkowo wysokie wymagania dotyczące dyspersji. W tym przypadku kontrola procesu, kompatybilne zwilżane materiały, regulacja prędkości i wymagania dotyczące ochrony przeciwwybuchowej mogą stać się ważnymi czynnikami zakupu.
Farby offsetowe mają zazwyczaj wyższą lepkość niż wiele płynnych farb drukarskich. Sprzęt musi zapewniać wystarczający moment obrotowy i efektywny ruch masowy. Mieszalnik przeznaczony głównie do cieczy o niskiej lepkości może powodować niewystarczającą cyrkulację, jeśli jest używany z preparatem offsetowym o dużej zawartości części stałych lub o dużej lepkości.
Farby do sitodruku mogą również wymagać znacznej lepkości i kontrolowanej dyspersji, w zależności od żywicy, stężenia pigmentu i dodatków. Odpowiednie ustawienie mieszadła może zredukować strefy stagnacji i pomóc w utrzymaniu spójnej receptury w całej partii.
Prowadzi to do praktycznej odpowiedzi na często zadawane pytanie: Jaka maszyna jest najlepsza do drukowania atramentu? Nie ma uniwersalnej specyfikacji. Lepszym wyborem jest maszyna, której poziom ścinania, moment obrotowy, konstrukcja mieszadła, zakres prędkości, pojemność zbiornika i opcjonalne elementy sterujące procesem odpowiadają lepkości i recepturze atramentu.
Aglomeracji pigmentu nie rozwiązuje się po prostu poprzez zwiększenie prędkości. Skuteczna dyspersja wymaga odpowiedniego zwilżenia, kontrolowanego ścinania i wystarczającego czasu przebywania w strefie silnego ścinania.
Etapowy proces mieszania może być bardziej skuteczny niż ciągła praca z maksymalną prędkością. Najpierw cyrkuluje się żywicę lub fazę ciekłą, wprowadza się pigmenty w kontrolowanych warunkach, a następnie dyspergator przykłada ścinanie wystarczające do rozbicia aglomeratów. Ostateczna regulacja lepkości i dodatków może nastąpić po etapie wstępnej dyspersji.
Możliwość podciśnienia staje się przydatna, gdy problemem produkcyjnym jest napowietrzanie. Mieszanie z dużą prędkością może wciągnąć powietrze do cieczy, szczególnie gdy wir osiągnie powierzchnię cieczy. Porwane powietrze może podczas napełniania wyglądać jak pęcherzyki lub powodować defekty podczas drukowania.
System mieszania obsługujący próżnię może zmniejszyć ciśnienie nad materiałem i pomóc w usunięciu rozproszonego powietrza z preparatu. Jest to szczególnie przydatne, gdy gotowy atrament wymaga wyglądu z małą ilością pęcherzyków lub gdy formuła jest wrażliwa na uwięzione powietrze.
Równie ważna jest kontrola temperatury. Ścinanie wytwarza ciepło, a niektóre preparaty są wrażliwe na zmiany temperatury. Zbiornik z płaszczem z możliwością ogrzewania lub chłodzenia umożliwia utrzymanie temperatury procesu w określonym zakresie. Może to pomóc ustabilizować lepkość i chronić właściwości preparatu podczas długotrwałego mieszania.
W środowiskach produkcyjnych przetwarzających kilka receptur kontrola temperatury może również poprawić powtarzalność partii. Zamiast pozwalać na nieprzewidywalny wzrost temperatury materiału w miarę kontynuacji mieszania, operatorzy mogą wykorzystać płaszcz do usuwania ciepła technologicznego lub zapewnienia kontrolowanego ogrzewania, jeśli jest to wymagane.
Zwilżany materiał to kolejny czynnik wyboru, którego nie należy ograniczać do prostej specyfikacji „stal nierdzewna”.
SS304 jest szeroko stosowany w ogólnych zastosowaniach przemysłowych związanych z przetwarzaniem atramentu, gdzie formuła nie powoduje szczególnie agresywnych warunków korozyjnych. Zapewnia praktyczną równowagę pomiędzy odpornością na korozję, produkcją, trwałością i kosztem sprzętu.
SS316L zapewnia wyższą odporność na korozję i może być preferowany, gdy receptury zawierają składniki, które stawiają większe wymagania w zakresie kompatybilności materiałowej. Jest również atrakcyjny tam, gdzie środowisko produkcyjne kładzie większy nacisk na łatwość czyszczenia i odporność na korozję.
Ostatecznie należy wybrać odpowiedni gatunek w oparciu o faktyczny skład atramentu, rozpuszczalniki, dodatki, środki chemiczne czyszczące, temperaturę roboczą i wymagany okres użytkowania. W przypadku zespołów zaopatrzeniowych żądanie dokładnego materiału części zwilżanej zamiast akceptowania ogólnego opisu „zbiornika ze stali nierdzewnej” ułatwia porównanie ofert dostawców.
Cena mieszalnika atramentu może się znacznie różnić, ponieważ maszyny o tej samej wydajności nominalnej mogą mieć bardzo różne konfiguracje.
Pojemność jest pierwszym czynnikiem. Maszyna laboratoryjna lub pilotowa o pojemności 100 litrów i mieszalnik produkcyjny o pojemności 1000 litrów mają zasadniczo różne wymagania dotyczące średnicy wału, mocy silnika, wytrzymałości konstrukcyjnej, udźwigu i konstrukcji zbiornika.
Moc silnika jest również ważna, ale kupujący powinni ją porównać z lepkością i objętością roboczą. W przypadku preparatów o dużej lepkości może być konieczny większy silnik, ale sam wybór najwyższej dostępnej mocy nie gwarantuje lepszej dyspersji.
Użyteczny zakres prędkości i średnica tarczy dyspersyjnej wpływają na dostępne warunki ścinania. Sterowanie ze zmienną częstotliwością zazwyczaj zapewnia większą elastyczność procesu niż praca ze stałą prędkością, szczególnie w przypadku producentów produkujących wiele rodzajów atramentów.
Podnoszenie hydrauliczne zwiększa złożoność mechaniczną, ale zapewnia użyteczną elastyczność pozycjonowania dla różnych objętości partii. Systemy próżniowe, ogrzewanie/chłodzenie z płaszczem, przeciwwybuchowe komponenty elektryczne, specjalne uszczelnienia i niestandardowe konfiguracje zbiorników mogą dodatkowo zwiększyć koszt sprzętu.
Wybór materiału ma również wpływ na wycenę. SS304 może stanowić opłacalne rozwiązanie dla wielu receptur, podczas gdy SS316L może być uzasadniony tam, gdzie wymaga tego odporność na korozję i kompatybilność materiałowa.
Dlatego zespoły zakupowe powinny porównywać wydajność, moc silnika, zakres prędkości, strukturę dyspersji, materiał zbiornika, lepkość, konfigurację próżni, kontrolę temperatury i wymagania bezpieczeństwa jako jeden system, zamiast porównywać samą główną cenę maszyny.
Rumi to profesjonalny dostawca skupiający się na sprzęcie i rozwiązaniach chemicznych, obsługujący klientów na całym świecie niezawodnymi produktami, ścisłą kontrolą jakości i sprawną obsługą. Jego podejście jest szczególnie istotne, gdy producent atramentu wymaga sprzętu skonfigurowanego pod kątem rzeczywistego procesu produkcyjnego, a nie standardowej specyfikacji maszyny.
Od czasu wprowadzenia na rynek w 2018 roku pierwszego samodzielnie opracowanego, precyzyjnego systemu dozowania i wysokowydajnego sprzętu do mieszania, firma RUMI Technology stała się dostawcą rozwiązań w zakresie drobnego sprzętu chemicznego. Jej prace obejmują indywidualne wymagania producentów farb i atramentów w zakresie dozowania i mieszania, a także zastosowania żywic, nowych materiałów, nowych źródeł energii i materiałów kompozytowych.
Dzięki wielokrotnym iteracjom badawczo-rozwojowym firma RUMI Technology opracowała własne technologie wsparte patentami na wynalazki. Jej system zapewnienia jakości obejmuje 72-godzinne testy fabryczne i 24-godzinną reakcję posprzedażną, a certyfikaty ISO9001 i CE potwierdzają zdolność firmy do międzynarodowych dostaw sprzętu.
Dla producenta atramentu to podejście inżynieryjne ma znaczenie, ponieważ właściwy mieszalnik jest określany na podstawie zależności między recepturą, lepkością, wielkością partii, docelową dyspersją, temperaturą i cyklem produkcyjnym, a nie na podstawie pojedynczego parametru katalogowego.
Wybierając maszynę do mieszania atramentu do drukowania, kupujący powinni najpierw określić rzeczywisty zakres lepkości i objętość partii. Następnym krokiem jest określenie, czy proces wymaga przede wszystkim dyspersji pigmentu o wysokim ścinaniu, mieszania w masie, czy też kombinacji obu.
Na tej podstawie porównaj dostępny zakres prędkości, konfigurację tarczy dyspersyjnej, moment obrotowy silnika, system podnoszenia, materiał zbiornika i możliwości kontroli temperatury. Jeżeli znanym problemem jest napowietrzanie, należy rozważyć możliwość podciśnienia. Jeżeli stosowane są farby rozpuszczalnikowe, przed wyceną należy określić wymaganą konfigurację przeciwwybuchową.
Najbardziej użytecznym porównaniem nie jest zatem po prostu cena maszyny do mieszania atramentu, ale to, jaka zdolność produkcyjna jest wliczona w tę cenę. Odpowiednio dobrany system mieszania może poprawić dyspersję pigmentu, zmniejszyć zmienność partii, dostosować się do różnych lepkości, ustabilizować temperaturę przetwarzania i utrzymać stałą jakość atramentu przez długie cykle produkcyjne. Dla producentów farb drukarskich korzyści na poziomie procesu są ostatecznie ważniejsze niż najniższa wycena sprzętu początkowego.