Introducción
La impresión digital por inyección de tinta ha transformado la decoración de las baldosas cerámicas, ofreciendo una gran flexibilidad en el diseño y permitiendo al mismo tiempo una producción eficiente y reproducible. Al mismo tiempo, esta tecnología plantea requisitos muy exigentes a las tintas cerámicas. El tamaño de las partículas y su distribución, la reología, la estabilidad y la intensidad del color influyen en el rendimiento de la tinta y, en última instancia, en la calidad del proceso de impresión.
Por lo tanto, la preparación de los pigmentos cerámicos desempeña un papel decisivo. El reto no consiste simplemente en obtener partículas muy pequeñas, sino en producir una distribución granulométrica adecuada y controlada, manteniendo al mismo tiempo las propiedades funcionales del pigmento.
NETZSCH aborda este reto combinando la molienda en seco ultrafina con una posterior molienda en húmedo. El molino de chorro de vapor s-Jet® prepara el pigmento cerámico para el proceso en húmedo posterior, mientras que el molino de bolas con agitador Zeta® lleva a cabo la molienda fina final y la dispersión. Al considerar ambas tecnologías como parte de un único proceso integrado, es posible optimizar simultáneamente la eficiencia de la molienda y las propiedades de la tinta final.
El reto del rectificado submicrónico
La fabricación de tintas cerámicas para impresión digital requiere pigmentos en el rango submicrónico. La molienda en húmedo con medios de molienda de pequeño tamaño permite alcanzar la finura requerida; sin embargo, a medida que las partículas se vuelven más finas, se necesitan tiempos de molienda cada vez más prolongados.
La molienda húmeda intensiva también puede aumentar la proporción de partículas muy finas en el producto. Una fracción ultrafina excesiva puede influir en propiedades importantes como la reología, la reactividad de los pigmentos y las características cromáticas.
Por lo tanto, el objetivo es alcanzar de manera eficiente el tamaño de partícula final requerido, manteniendo al mismo tiempo una distribución granulométrica estrecha y controlada.
Molienda en seco ultrafina con el s-Jet®
El molino de chorro de vapor s-Jet® amplía el rango operativo de la molienda por chorro en lecho fluidizado convencional hasta el rango submicrónico. En lugar de aire comprimido, el sistema utiliza vapor sobrecalentado como gas de molienda.
La velocidad del chorro de vapor, significativamente mayor, proporciona la energía necesaria para la molienda ultrafina. En combinación con la clasificación integrada, se pueden producir pigmentos cerámicos con una distribución granulométrica muy fina y estrecha.
Para aplicaciones de inyección de tinta cerámica, se han alcanzado tamaños de partícula de aproximadamented50 = 0,45 µm yd99 < 1,2 µm. En función del material de partida y de las condiciones de funcionamiento, es posible alcanzar valores ded97 < 1,2 µm.
El uso de vapor sobrecalentado a alta presión, a aproximadamente 40 bar y entre 250 y 350 °C, permite que el pigmento alcance una finura cercana a la requerida antes de pasar al proceso de molienda en húmedo.
Molienda húmeda final con el sistema Zeta®
Tras la molienda en seco, el pigmento se dispersa y se procesa hasta alcanzar sus especificaciones finales en la etapa de molienda en húmedo.
El molino de bolas con agitador Zeta® está diseñado para funcionar en modo de circulación y proporciona un elevado aporte de energía combinado con un control preciso del proceso. El sistema de molienda permite obtener distribuciones granulométricas estrechas y reproducibles, al tiempo que ofrece una alta productividad.
Para la producción de tinta cerámica para inyección de tinta, esto resulta especialmente importante, ya que la función de la etapa de molienda en húmedo cambia cuando se utiliza un pigmento pretratado con el sistema s-Jet®. En lugar de realizar la mayor parte de la reducción del tamaño de las partículas, el molino en húmedo puede centrarse en conseguir la distribución granulométrica final requerida y la calidad de dispersión deseada.
La tecnología Zeta® también ofrece un enfoque escalable, desde el desarrollo en laboratorio hasta la producción. La gama de equipos abarca desde el molino de laboratorio LabStar hasta sistemas de producción como el Zeta® 400.
Proceso integrado de molienda en seco y en húmedo
La principal ventaja radica en considerar la molienda en seco y en húmedo como un único proceso, en lugar de como dos etapas de producción independientes.
El sistema s-Jet® produce un pigmento ultrafino con una distribución granulométrica estrecha antes de que comience la molienda en húmedo. En consecuencia, es necesario realizar una reducción del tamaño de las partículas considerablemente menor en el molino de bolas con agitador.
La experiencia en el proceso ha demostrado que el tiempo de molienda en húmedo necesario puede reducirse hasta en un 50 % cuando se utilizan pigmentos pretratados con el sistema s-Jet®.
Esta reducción del tiempo de molienda en húmedo ofrece varias ventajas. Además de aumentar la capacidad efectiva del equipo de molienda en húmedo, unos tiempos de procesamiento más cortos pueden reducir la formación de partículas ultrafinas no deseadas.
Por lo tanto, el proceso resultante no solo se centra en alcanzar un tamaño de partícula objetivo, sino también en controlar la distribución completa del tamaño de las partículas.
Distribución del tamaño de las partículas y propiedades de la tinta
La distribución del tamaño de las partículas reviste especial importancia en las aplicaciones de inyección de tinta cerámica, ya que puede influir en varias propiedades de la tinta final.
Una distribución controlada contribuye a:
- un comportamiento reológico estable
- una buena filtrabilidad
- una reactividad controlada de los pigmentos
- características cromáticas uniformes
- reliable un procesamiento posterior
La combinación de una molienda en seco ultrafina y una molienda en húmedo más breve también puede reducir la cantidad de partículas de pigmento extremadamente finas que se generan durante una molienda prolongada con bolas.
La experiencia en el procesamiento de pigmentos cerámicos amarillos y rojo-marrones ha demostrado que la distribución granulométrica resultante puede tener un efecto positivo en la intensidad del color.
En lugar de maximizar la intensidad de una única etapa de molienda, el proceso combinado distribuye la reducción de tamaño de partícula necesaria entre dos tecnologías complementarias.
Mayor eficiencia en la producción de cerámica mediante inyección de tinta
El concepto de proceso integrado aporta ventajas tanto para la calidad del producto como para la eficiencia de la producción.
Tiempo de molienda en húmedo hasta un 50 % más corto
Mayor capacidad de molienda en húmedo
Reducción de la formación de partículas ultrafinas
Distribución controlada del tamaño de las partículas
Rendimiento optimizado del color
Ampliación de la escala, del laboratorio a la producción
Desde la preparación del pigmento hasta la tinta final
La producción de tinta cerámica para impresoras de inyección de tinta implica mucho más que una simple máquina de molienda. La molienda en seco, la mezcla y la dispersión, la molienda en húmedo y el control del proceso contribuyen en su conjunto a las propiedades del producto final.
Al combinar estas etapas del proceso, NETZSCH puede evaluar la cadena de producción completa, desde el pigmento cerámico hasta la tinta acabada. Las pruebas de laboratorio permiten determinar los parámetros de funcionamiento adecuados, las distribuciones granulométricas y las condiciones de molienda antes de trasladar el proceso a escala de producción.
Este enfoque integrado permite adaptar las distintas etapas del proceso entre sí, en lugar de optimizar cada máquina de forma independiente.
Conclusión
La producción eficiente de tinta cerámica para impresión por inyección de tinta no es simplemente una cuestión de conseguir el tamaño de partícula más pequeño posible. El factor decisivo es cómo se consigue la distribución granulométrica requerida.
La combinación de la molienda en seco ultrafina con el molino de chorro de vapor s-Jet® y la molienda en húmedo controlada con el sistema Zeta® distribuye de forma inteligente la reducción del tamaño de las partículas a lo largo del proceso de producción.
El s-Jet® prepara un pigmento fino y con una distribución estrecha antes de que comience la molienda en húmedo. A continuación, el sistema Zeta® puede centrarse en alcanzar la finura final y la calidad de dispersión requeridas. Como resultado, el tiempo de molienda en húmedo necesario puede reducirse hasta en un 50 %, al tiempo que se limita la formación de partículas ultrafinas no deseadas.
El resultado es un proceso integrado diseñado para combinar una alta productividad, una distribución controlada del tamaño de las partículas y unas propiedades optimizadas de la tinta cerámica para inyección de tinta.