di Alberto Barbieri22   Aprile   2014

Maggiore efficienza grazie all'allumina

L’utilizzo dell’allumina al posto della zirconia è in grado di ridurre i costi e di aprire importanti opportunità nell’inkjet

L’edizione di quest’anno di Cevisama ha presentato, tra le altre, un’importante novità nel campo della preparazione della materia prima per ceramica. Xieta International Ltd., azienda di rilievo nella produzione di sfere e rivestimenti in allumina per l’industria ceramica, ha, infatti, presentato il suo ultimo progetto tecnologico: microsfere di allumina per mulini ad alta velocità. Il nome commerciale di questa importante novità sarà ‘Alumina Beads Xieta AZ’ e l’ambizioso obiettivo dichiarato è quello di offrire al mercato microsfere per la macinazione a base di allumina, con le stesse prestazioni della zirconia.
 

Il prodotto è stato sottoposto a differenti prove sperimentali, sviluppate sia da Xieta, sia con attrezzature tecniche fornite da Maincer e con la supervisione dell’Istituto di Tecnologia Ceramica (ITC) di Castellón, in particolare del dipartimento di nanomateriali e nanotecnologie. Sono stati eseguiti diversi test, volti a misurare l’efficienza di macinazione. Utilizzando un pigmento commerciale giallo di praseodimio (densità di circa 4,65 g/cm3), è stato realizzato un confronto sulla macinazione in un mulino ad alta velocità (in scala) tra le microsfere di allumina e quelle di zirconia-ittria. I risultati sono stati molto soddisfacenti, avendo ottenuto un’efficienza di macinazione con le microsfere AZ perfino lievemente superiore a quella raggiunta con la zirconia: 0,29 micron con la zirconia e 0,25 micron con l’allumina.
 

Il dato più significativo è però che l’allumina, che ha una densità di circa 3,7 g/cm3 (e una densità di impacchettamento di 2,1 Kg/Lt), è in grado di svolgere lo stesso lavoro della zirconia, la cui densità è però di 6,10 g/cm3 (e una densità di impacchettamento di 3,7 Kg/Lt). Questo significa che per una capacità di 100 litri sarebbero necessari 370 kg di zirconia, contro i soli 210 di allumina. Se a tutto questo si aggiunge il fatto che l’allumina è un materiale decisamente più economico della zirconia, risultano evidenti le grandi potenzialità connesse a questa soluzione.
 

A livello di laboratorio è stato dunque dimostrato che la grande differenza di peso specifico tra i due tipi di microsfere non ha influenzato l’efficienza di macinazione. Questo rende possibile l’esecuzione di macinazioni ad alta velocità con materiali di minor peso specifico, purché siano preparati per sopportare condizioni di alta energia e possiedano un tasso di usura molto basso. Nelle prove di laboratorio effettuate da Xieta e ITC, con cicli di 14 ore di lavoro, non sono stati riscontrati frammetti o rotture del materiale, il ché lascia supporre che il ciclo di vita del prodotto dovrebbe essere almeno uguale a quello delle sfere classiche in zirconia. Inoltre, ancora in mancanza di dati certi, è già possibile immaginare che anche il consumo energetico possa essere ridotto, dal momento che, utilizzando microsfere di allumina, la massa delle microsfere da mettere in rotazione risulta inferiore.
 

Xieta, come conferma Jordi Martínez, manager technology del reparto Ricerca e Sviluppo dell’azienda, ha già attivato una propria linea pilota di produzione, mentre sono già molto avviati vari contatti con aziende del settore ceramico spagnolo, interessate al prodotto, il cui utilizzo su scala industriale dovrebbe essere avviato in tempo per presentare risultati definitivi alla prossima Tecnargilla. Fermo restando che l’ultimo e definitivo test sulla validità delle microsfere di allumina sarà il loro pieno utilizzo su scala industriale, è molto probabile che tale approccio possa essere utilizzato anche nel settore della macinazione degli inchiostri inkjet, fino ad ora dominato dalle microsfere di zirconia, senza che fosse presa in considerazione nessun altra possibile alternativa. Con lo sviluppo di un materiale di macinazione a base di allumina, più leggero e molto più economico rispetto ai supporti tradizionali, potranno essere diminuiti in misura notevole i costi elevati di macinazione esistenti attualmente.

Proprietà generali
Materia prima principale        Allumina calcinato
Contenuto di Allumina (%)    ≥ 93.5
Densità (g/cm3)                   3. 75 ± 0.05
Colore                                 Bianco
Durezza Mohs                      9
Durezza Vickers (0.5 kg)       1200 ± 50
Resist. a compressione (kgf-2mm)    ≥ 200
Coef. esp. termica (20-1000 °C)       7-8

Composizione chimica
AI203 (%)     ≥ 93.5
Si02 (%)       ≥ 3.00
Altri (%)       ≥ 3.50

Misure disponibili
Diametro (mm)         Diametro (mm)
0.25 - 0.34               2.5 - 3.0
0.34 - 0.44               3.0 - 3.5
0.4 - 0.6                   3.5 - 4.0
0.8 - 1.2                   4.0 - 4.5
1.6 - 1.8                   4.5 - 5.0
2.0 - 2.5                   5.0 - 10

Per maggiori informazioni: www.xieta.com