Perguntas frequentes sobre moinhos de esferas

Sim. Os dois nomes descrevem o mesmo moinho de meios agitados. As primeiras máquinas usavam areia natural como meio de moagem, por isso o nome «moinho de areia» permaneceu, especialmente na Ásia. As máquinas modernas usam esferas cerâmicas como a zircônia, por isso «moinho de esferas» é hoje o termo internacional mais comum.

Depende do moinho e do tamanho das esferas. Os moinhos verticais sem peneira da INFOR com esferas de zircônia de 0,05–2,0 mm chegam a 30–1000 nm; os moinhos horizontais de turbina e de pinos trabalham normalmente na faixa de 100–1500 nm; os moinhos de discos cobrem D50 de 100 nm a 20 µm.

Escolha um moinho vertical sem peneira quando precisar de esferas muito pequenas (abaixo de 0,1 mm) e finura nanométrica sem entupir a peneira. Escolha um moinho horizontal de turbina ou de pinos para alta vazão, produção contínua e ampla faixa de finura. Um teste de laboratório com o seu próprio material é a forma confiável de decidir.

A maioria das aplicações nanométricas e submicrométricas usa esferas de zircônia estabilizada com ítria de cerca de 0,03 a 2,0 mm. Esferas menores dão resultados mais finos, mas exigem um moinho cujo sistema de separação consiga retê-las.

Um rotor gira em alta velocidade dentro de uma câmara cheia de pequenas esferas de moagem. A suspensão líquida é bombeada pela câmara, e o impacto e o cisalhamento entre as esferas em movimento quebram os aglomerados e moem as partículas. Um separador na saída deixa passar a suspensão pronta e mantém as esferas na câmara, e uma camisa de resfriamento remove o calor gerado pela moagem.

Escolha conforme o tamanho de partícula desejado. Uma regra prática comum é um diâmetro de esfera cerca de 1.000 vezes maior que o alvo: esferas de 0,1 mm para um produto de 0,1 µm. Moinhos horizontais convencionais usam esferas de zircônia de 0,1–2,0 mm, e moinhos verticais sem tela, como a série vertical de acionamento duplo da INFOR, retêm esferas a partir de 0,03 mm. Quanto menores as esferas, mais importa um separador capaz de retê-las.

Um moinho de acionamento duplo move o rotor e o separador com motores independentes, de modo que a energia de moagem e a separação das esferas podem ser ajustadas separadamente. É mais útil com meios muito finos (a série vertical de acionamento duplo permite o uso estável de esferas de 0,03–0,1 mm), quando uma linha processa suspensões com características diferentes ou quando a melhor velocidade do rotor para o tamanho de partícula não é a velocidade em que um separador de eixo compartilhado funciona bem.

Os três são moinhos horizontais; muda a forma como o rotor transfere energia às esferas. O rotor de turbina do NCT oferece dispersão nanométrica de alta energia com distribuição estreita, para nanotubos de carbono, nanocerâmicas e tintas de jato de tinta. O rotor de pinos do NCP foi projetado para alta vazão em suspensões de baterias como LFP, LMFP, negro de fumo e revestimento de separadores. Os agitadores de discos são a escolha econômica para tintas, vernizes e pigmentos com D50 de 100 nm a 20 µm.

Depende do tamanho de partícula desejado. Para as suspensões cerâmicas mais finas, os mais indicados são o LPM sem tela (30–1000 nm, meios a partir de 0,05 mm) e o moinho vertical de acionamento duplo (50–2000 nm, meios a partir de 0,03 mm). Para nanocerâmicas de 100–1500 nm, como titanato de bário, alumina e zircônia, a escolha habitual é o moinho de turbina NCT com câmara cerâmica. Suspensões cerâmicas estruturais e eletrônicas mais grossas são atendidas pelo moinho de discos.

A INFOR fabrica uma série dedicada à pasta condutora de nanotubos de carbono, com rotor específico para CNT, descarga por tela dinâmica para alta vazão, exterior todo em aço inoxidável e tambor com tratamento antiexplosão e antitrinca. Quatro modelos cobrem câmaras de 15–150 L e 22–160 kW, e também é fornecida uma linha completa de produção de pasta condutora de CNT.

Sim. Os moinhos de laboratório da INFOR usam os mesmos princípios de moagem das séries de produção: moinhos NCT horizontais com câmaras de 0,3–30 L para 100–1500 nm e moinhos LPM verticais sem tela com câmaras de 1–30 L para 30–1000 nm. Uma receita comprovada numa câmara de laboratório pode ser transferida para um moinho de produção NCT ou LPM.

Normalmente o moinho de discos. O moinho de discos da INFOR cobre D50 de 100 nm a 20 µm com meios de 0,3–2,0 mm em sistemas à base de água, óleo, solvente e UV, com versões à prova de explosão. Os moinhos de disco-pinos mantêm baixa a temperatura de moagem para fórmulas sensíveis ao calor, e também são fornecidas linhas completas de produção de tintas.

Sim. A moagem úmida em moinho de esferas é uma forma usual de dispersar uniformemente o ingrediente ativo numa suspensão concentrada. O moinho horizontal de laboratório da INFOR inclui suspensões de defensivos entre suas aplicações, então a formulação pode ser testada primeiro no laboratório e depois escalonada para um moinho de produção.

Ligue primeiro a água de resfriamento da câmara e o circuito de resfriamento do selo e, em seguida, o sistema de lubrificação nos modelos que o possuem. Encha a câmara com a suspensão conforme o manual, pois as esferas, o revestimento e o selo nunca devem trabalhar a seco, e então ligue o motor principal e aumente gradualmente até a velocidade definida. Siga sempre o manual do seu modelo.

Os componentes que mais causam paradas: o selo mecânico (nível do fluido, vazão do refrigerante, vazamentos), o sistema de resfriamento (vazão e temperaturas da água, incrustações na camisa), os meios de moagem (nível de enchimento, desgaste e quebra), o separador e a saída, o rotor e o revestimento da câmara, e o acionamento, a lubrificação e os alarmes. Registrar o que encontrar é a forma confiável de definir os intervalos para o seu material.

Verifique primeiro a vazão e a temperatura de entrada da água de resfriamento; incrustações na camisa reduzem a troca térmica mesmo quando a vazão parece normal. Se o resfriamento estiver em ordem, a energia aplicada pode ser alta demais para o material: reduza a velocidade do rotor ou ajuste a vazão de alimentação. Materiais sensíveis ao calor podem exigir velocidade menor com mais passagens.

As causas comuns são falta de fluido de selagem ou falha no resfriamento do selo, faces de vedação desgastadas, elastômero incompatível com o solvente e funcionamento a seco. Verifique primeiro o fluido de selagem e o refrigerante e, depois, as peças do selo. Faces duras, como carbeto de silício, resistem ao desgaste, e fluoroelastômero ou PTFE são adequados para meios corrosivos.

As esferas costumam ocupar 70–85% do volume efetivo da câmara; um moinho de produção de 400 L, por exemplo, leva cerca de 1.000–1.260 kg. O peso pode ser estimado como volume efetivo × grau de enchimento × densidade aparente das esferas. Carregue pela abertura de abastecimento conforme o manual e complete com esferas do mesmo tipo e tamanho à medida que se desgastam.

Corrente em alta geralmente indica mais carga: viscosidade ou teor de sólidos maiores, excesso de meios ou um separador começando a entupir, o que também eleva a pressão da câmara. Corrente em queda costuma indicar esferas desgastadas ou perdidas, menor enchimento ou uma suspensão mais diluída que o especificado. Compare a corrente com pressão, temperatura e enchimento antes de ajustar, e pare o moinho se a mudança for brusca.

Uma tela entupida eleva a pressão da câmara: limpe-a e verifique as esferas, pois fragmentos quebrados e aglomerados são a causa mais comum, e confirme que a suspensão não está mais viscosa que o especificado. Esferas no produto indicam tela ou separador desgastado ou danificado, ou esferas quebradas pequenas o bastante para passar pela folga. A separação centrífuga sem tela dos moinhos LPM e de acionamento duplo evita o entupimento.

Causas comuns: esferas desgastadas, grandes demais para o alvo ou com enchimento baixo; vazão tão alta que a suspensão fica pouco tempo na câmara; velocidade de rotor baixa; e pré-dispersão deficiente que deixa aglomerados. Verifique primeiro o tamanho e o enchimento das esferas, depois reduza a vazão ou acrescente passagens. Abaixo de cerca de 100 nm pode ser preciso usar microesferas de 0,05–0,1 mm e um moinho vertical sem tela.

Enxágue o circuito com um meio compatível com os dois produtos (água em sistemas à base de água, solvente nos de base solvente) até sair limpo, e remova os resíduos da câmara, entrada, saída e tela antes que sequem. Moinhos com tampa frontal removível para acesso à tela, ou com tambor de elevação automática como o LPM, agilizam as trocas; para trocas de cor frequentes, o moinho de cesto é o mais prático.