مجانسات دهانات عالية الأداء
تُعد الخلاطات بالموجات فوق الصوتية أداة موثوقة لتجنيس تركيبات الدهانات والأصباغ السائلة وتشتيتها واستحلابها. ولا تقتصر وظيفة المجانسات بالموجات فوق الصوتية على إنتاج مستحلبات ومشتتات دهانات متجانسة وعالية الثبات، بل تُستخدم أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية أيضًا لطحن الأصباغ والمواد النانوية والجسيمات الأولية وسحقها. وبفضل نتائج التشتيت والطحن الممتازة، تعتمد صناعة الدهانات المجانسات بالموجات فوق الصوتية بوصفها إحدى أكثر تقنيات خلط الدهانات وعجائن الأصباغ المتاحة تطورًا.
تجنيس الدهانات وتشتيتها واستحلابها
يُستخدم التجنيس لتقليل حجم الجسيمات الصلبة أو القطرات بهدف تسهيل إنتاج مستحلبات ومشتتات مستقرة وعالية الجودة. وفي تحضير تركيبات الدهانات والطلاءات والورنيشات، يُعد تجانس حجم الجسيمات أمرًا بالغ الأهمية للحصول على نتائج متسقة في التلوين وسلوك التطبيق والأداء الوظيفي لتركيبة الدهان أو الطلاء.
مجانسات دهانات بالموجات فوق الصوتية لتركيبات المشتتات والمستحلبات
تُعد الخلاطات بالموجات فوق الصوتية ذات القص العالي مثالية لتطبيقات التجنيس والاستحلاب وتعزيز الذوبان، حيث يكون حجم الجسيمات أو القطرات وتوزيعها المتجانس عاملين حاسمين في أداء الدهان وجودته.
تُعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية التقنية المفضلة للتجنيس، لأن التجويف الصوتي الشديد الناتج عن الموجات فوق الصوتية عالية القدرة يستطيع تفتيت الجزيئات بصورة موثوقة للوصول إلى توزيع متجانس للجسيمات ضمن النطاقين الميكروني والنانوي. ويُعد التجنيس بالموجات فوق الصوتية أكثر التقنيات تطورًا لإنتاج جسيمات ذات أحجام نانوية وميكرونية. ويمكن ضبط حجم الجسيمات، مثل الأصباغ والزيوت والشموع والإضافات وغيرها، بصورة مستقلة من خلال تطبيق المقدار المناسب من شدة الموجات فوق الصوتية.
وعلاوة على ذلك، قد يؤدي التشتيت بالموجات فوق الصوتية إلى تعديل سطح الأصباغ، مما يزيد ثبات المشتت بدرجة كبيرة.
معالج صناعي بالموجات فوق الصوتية UIP16000 (16kW) لإنتاج الدهانات والحشوات النانوية
- الدهانات ذات الأساس المائي
- الدهانات ذات الأساس المذيب
- دهانات المستحلبات
- دهانات المشتتات
- مشتتات اللاتكس
- مستحلبات الشمع
- التحميلات العالية من الأصباغ
- دهانات المستحلبات اللامعة
- المستحلبات المعلّقة (مزيج من معلّق ومستحلب)
- الطلاءات عالية الأداء
- الورنيشات
- تركيبات البوليمرات
- دهانات المينا
- إضافات الجسيمات النانوية
- الجسيمات الكاشطة
- البلمرة في المستحلبات المصغّرة
- التثبيت الميكروبي للدهانات والطلاءات
تشتيت الحشوات النانوية بالموجات فوق الصوتية
تُدمج الحشوات ذات الأحجام النانوية في الطلاءات، مثل البوليمرات أو الراتنجات. ويمكن لهذه الحشوات النانوية أن تحسّن بدرجة كبيرة الخواص الميكانيكية لبعض المواد، مثل مقاومة الأشعة فوق البنفسجية ومقاومة الخدش والصلابة والمتانة / مقاومة الشد. ويكمن الاختلاف الرئيسي بين الحشوات التقليدية ذات الأحجام الميكرونية والحشوات ذات الأحجام النانوية في ارتفاع نسبة السطح النوعي، وما يترتب عليه من تغير كامل في خصائص الحشوات النانوية. ويجب تشتيت المواد النانوية، مثل الحشوات النانوية، بصورة متجانسة في تركيبة الدهان أو الطلاء، بحيث تتمكن مساحة سطحها بالكامل من التفاعل مع المصفوفة المحيطة بها. ولا تستطيع الحشوات النانوية إظهار خواصها المادية الاستثنائية إلا عندما تكون مشتتة على هيئة جسيمات نانوية منفردة. وتُعد المجانسات وأجهزة التشتيت بالموجات فوق الصوتية تقنية خلط متفوقة لفك التشابك وتفكيك التكتلات وتشتيت الجسيمات النانوية، مثل الحشوات النانوية، بصورة متجانسة داخل مصفوفة، مثل البوليمرات أو الإيبوكسيات أو الراتنجات. ونظرًا إلى أن قوى القص الناتجة عن الموجات فوق الصوتية تكسر الروابط بين الجسيمات، يتشتت كل جسيم منفردًا داخل المصفوفة ويُظهر كامل خواصه. وبذلك يُعد التشتيت والتجنيس بالموجات فوق الصوتية أكثر الطرق موثوقية لإنتاج الطلاءات عالية الأداء.
تتمتع تقنية التشتيت بالموجات فوق الصوتية بمزايا عديدة مقارنة بتقنيات الطحن التقليدية، مثل المطاحن ثلاثية الأسطوانات أو المطاحن الكروية أو مطاحن أوساط الطحن.
تشتيت مستحلب اللاتكس بالموجات فوق الصوتية
على الرغم من أن دهانات اللاتكس ليست أكثر تركيبات الدهانات تعقيدًا من حيث التحضير، فإنها تتطلب تحضيرًا دقيقًا، ويجب إضافة جميع مكونات تركيبة اللاتكس بترتيب محدد. وفي خطوة التحضير الأولى، يُحضَّر معلّق أساسي للدهان. ولهذا الغرض، تُشتَّت الأصباغ في الماء مع عوامل الترطيب ومضادات الرغوة والإضافات الأخرى اللازمة لوصفة التركيبة المحددة. وعادةً ما تُشتَّت أصباغ ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) أولًا، ثم تُضاف الأصباغ المالئة. وفي معظم التركيبات، يُعد ترتيب إضافة هذه المركبات ومقاديرها عاملًا أساسيًا يؤثر في الجودة. وتُستخدم غالبًا الخلاطات ذات الشفرات / الخلاطات الدوّارة عالية السرعة، وهي الطريقة التقليدية الأكثر شيوعًا لاستحلاب اللاتكس، لترطيب الجسيمات وتشتيتها. ويستغرق خلط تركيبة أساسية متسقة باستخدام الخلاطات ذات الشفرات أو الخلاطات الدوّارة وقتًا طويلًا. وبعد ذلك، يُضاف مستحلب اللاتكس إلى الخليط ويُدمج فيه باستخدام مستوى أقل بكثير من طاقة الخلط. وتكون مستحلبات اللاتكس عرضة لاندماج القطرات أو لانهيار المستحلب، وتتطلب ظروف تجنيس لطيفة. ثم تُضاف مواد التثخين المشتتة مسبقًا لضبط لزوجة مستحلب دهان اللاتكس النهائي إلى القوام المطلوب.
يمكن لجهاز التشتيت بالموجات فوق الصوتية تحضير مستحلبات اللاتكس بسهولة وموثوقية. وبما أن طاقة المعالجة بالموجات فوق الصوتية، وبالتالي شدة التشتيت، يمكن ضبطهما بما يلائم الاستحلاب والتجنيس في خطوات التحضير المختلفة، يمكن منع تحلل المكونات أو انهيار مستحلب اللاتكس بصورة موثوقة. ويُعد التشتيت بالموجات فوق الصوتية تقنية مثبتة للترطيب الكامل للمساحيق. ويمكن تغيير ترتيب إضافة المواد وغير ذلك وفقًا لمتطلبات التركيبة. ويتيح الضبط الأمثل للطاقة فوق الصوتية المدخلة إظهار كامل القدرة التلوينية للأصباغ، وينتج عنه دهان مستحلب لاتكس عالي الجودة.
وبما أن جهاز التشتيت بالموجات فوق الصوتية المزوّد بخلية التدفق يشكّل نظامًا مغلقًا، فلا تحدث تهوية أو رغوة غير مرغوب فيهما. ويتميز جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية بالمتانة والموثوقية وسهولة التشغيل وأمانه، مع دورات دفعات أقصر وإجراءات أبسط لتحضير التركيبات. وحتى باستخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية يوضع على طاولة العمل ضمن تجهيز ذي تدفق مستمر، يمكن معالجة كميات إنتاج كبيرة بفعالية وكفاءة من حيث التكلفة.
قبل المعالجة بالموجات فوق الصوتية وبعدها: يوضح المنحنى الأخضر حجم الجسيمات قبل المعالجة بالموجات فوق الصوتية، بينما يوضح المنحنى الأحمر توزيع أحجام جسيمات السيليكا المشتتة بالموجات فوق الصوتية.
تشتيت مستحلبات الشمع بالموجات فوق الصوتية
مستحلبات الشمع ومشتتاته هي إضافات محضّرة من جسيمات شمع دقيقة ومستقرة، موزعة بصورة متجانسة في الماء. وعند تشتيت الشمع على هيئة قطرات نانوية ذات توزيع شديد التجانس، يُحصل على مستحلب شمع مستقر. وتولّد المجانسات بالموجات فوق الصوتية قوى قص شديدة، وتُعد أنظمة تشتيت موثوقة ومتينة لإنتاج مستحلبات شمع نانوية مستقرة.
اقرأ المزيد عن استحلاب الشمع بالموجات فوق الصوتية!
جهاز تشتيت بالموجات فوق الصوتية مزوّد بخلية تدفق زجاجية لإظهار تجنيس الدهان الأحمر
الأصباغ السوداء للأشعة فوق البنفسجية: قبل المعالجة بالموجات فوق الصوتية وبعدها
مجانسات بالموجات فوق الصوتية ذات قص عالٍ لتركيبات الدهانات
تُستخدم المجانسات وأجهزة التشتيت والمستحلبات والمطاحن من Hielscher Ultrasonics في الإنتاج الصناعي للدهانات والطلاءات عالية الأداء. وبفضل الطاقة الشديدة عند تردد الموجات فوق الصوتية، تولّد المجانسات بالموجات فوق الصوتية قوى قص واضطرابات وقوى تفتيت عالية جدًا. وتنقل هذه القوى فوق الصوتية الشديدة بصورة استثنائية التأثير المطلوب إلى المعلّقات الصلبة–السائلة لتشتيت الجسيمات وطحنها إلى الحجم والأداء الوظيفي المطلوبين.
الطحن بالموجات فوق الصوتية للتحميلات العالية من المواد الصلبة
يمكن للأنظمة بالموجات فوق الصوتية العاملة ضمن خط المعالجة التعامل بسهولة مع تركيزات عالية جدًا من المواد الصلبة. وما دام تحميل الجسيمات في المعلّق يسمح بضخه وإمراره عبر خلية التدفق بالموجات فوق الصوتية، تستطيع المجانسات الصناعية بالموجات فوق الصوتية من Hielscher معالجة أي نوع من المعلّقات شديدة اللزوجة والشبيهة بالعجائن بصورة موثوقة. ويُستخدم الطحن الرطب بالموجات فوق الصوتية عادةً لتحضير دفعات مركّزة من الأصباغ ذات الأحجام الميكرونية والنانوية. وتجعل القدرة على التعامل مع هذه التحميلات العالية من المواد الصلبة، حتى عند احتوائها على جسيمات كاشطة، المجانسات بالموجات فوق الصوتية ذات القص العالي أكثر تقنيات طحن الأصباغ والجسيمات النانوية فعالية وكفاءة.
مقلبات الخزانات ومفاعلات التدفق المستمر بالموجات فوق الصوتية
يمكن خلط تركيبات الدهانات في خزانات مفتوحة أو على هيئة دفعات، مع إدخال مسبار واحد أو أكثر للموجات فوق الصوتية فيها. ويُعد الخلط في حاويات مفتوحة باستخدام تجهيز مثل Hielscher SonoStation (انظر الصورة على اليسار) تجهيزًا مثاليًا لتشتيت أحجام متوسطة من التركيبات منخفضة إلى متوسطة اللزوجة. أما عند الحاجة إلى معدلات معالجة حجمية عالية، أو تطبيقات مكثفة لطحن الجسيمات الأولية وتفتيتها، أو معالجة المعلّقات والعجائن عالية اللزوجة، فيكون المفاعل بالموجات فوق الصوتية القابل للضغط هو التجهيز المفضل.
لا يمكن تعريض وعاء مفتوح، مثل الخزان، للضغط، كما أنه ليس مثاليًا للمعالجة المتجانسة للأحجام الأكبر و/ أو الأحجام عالية اللزوجة. ويمكن ضغط مفاعل التدفق المستمر بالموجات فوق الصوتية إلى عدة barg. ويؤدي تطبيق الضغط أثناء المعالجة بالموجات فوق الصوتية إلى تكثيف التجويف الصوتي، وبالتالي زيادة قوى القص وتأثيرات التشتيت / الطحن / التجنيس الناتجة عن الموجات فوق الصوتية. وفي الوقت نفسه، تُغذّى جميع الدهانات أو الأصباغ إلى المفاعل بصورة منتظمة: ومع تساوي زمن المكوث ومعالجتها في ظروف فوق صوتية متطابقة تمامًا، تتحقق نتيجة تشتيت / طحن شديدة التجانس. وتؤدي المعالجة شديدة التجانس تحت تأثير قوى فوق صوتية شديدة إلى منتجات دهانات متفوقة.
تقدم Hielscher Ultrasonics المجموعة الكاملة من المعالجات عالية الأداء بالموجات فوق الصوتية مع تجهيزات الخزانات والمفاعلات، لتزويدك بمعدات التشتيت بالموجات فوق الصوتية المثالية لإنتاج دهاناتك.
أجهزة تشتيت بالموجات فوق الصوتية لكل طاقة إنتاجية
تغطي مجموعة منتجات Hielscher Ultrasonics كامل نطاق المعالجات بالموجات فوق الصوتية، بدءًا من أجهزة المعالجة المختبرية المدمجة بالموجات فوق الصوتية، مرورًا بالأنظمة التي توضع على طاولة العمل والأنظمة التجريبية، وصولًا إلى المعالجات الصناعية بالكامل بالموجات فوق الصوتية القادرة على معالجة حمولات شاحنات في الساعة. وتتيح لنا مجموعة المنتجات الكاملة أن نقدم لك جهاز التشتيت بالموجات فوق الصوتية الأنسب لتركيبات دهاناتك وقدرة المعالجة وأهداف الإنتاج لديك.
تُعد أنظمة الموجات فوق الصوتية التي توضع على طاولة العمل مثالية لاختبارات الجدوى وتحسين العمليات. ويجعل التوسع الخطي القائم على معلمات العملية المحددة زيادة قدرات المعالجة من دفعات صغيرة إلى إنتاج تجاري كامل أمرًا سهلًا للغاية. ويمكن زيادة نطاق الإنتاج إما بتركيب وحدة تشتيت بالموجات فوق الصوتية أكثر قدرة، أو بتجميع عدة أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية تعمل بالتوازي. ومع UIP16000، تقدم Hielscher أقوى جهاز تشتيت بالموجات فوق الصوتية في العالم.
سعات اهتزاز قابلة للتحكم الدقيق لتحقيق نتائج مثلى
يمكن التحكم بدقة في جميع أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher، مما يجعلها معدات موثوقة للعمل المكثف في الإنتاج. وتُعد سعة الاهتزاز إحدى معلمات العملية الحاسمة التي تؤثر في كفاءة وفعالية التشتيت والطحن الرطب بالموجات فوق الصوتية لعجائن الأصباغ والدهانات والبوليمرات.
تتيح جميع معالجات Hielscher Ultrasonics ضبط سعة الاهتزاز بدقة. وتُعد السونوترودات وأبواق تعزيز السعة ملحقات تتيح تعديل سعة الاهتزاز ضمن نطاق أوسع. ويمكن للمعالجات الصناعية بالموجات فوق الصوتية من Hielscher توفير سعات اهتزاز عالية جدًا وشدة الموجات فوق الصوتية المطلوبة للتطبيقات الصعبة. ويمكن تشغيل سعات اهتزاز تصل إلى 200µm بسهولة وبصورة مستمرة في تشغيل 24/7. وتُعد سعات الاهتزاز العالية ضرورية لتطبيقات الموجات فوق الصوتية عالية القدرة، مثل المشتتات النانوية وتخليق الجسيمات النانوية وطحن الجسيمات الأولية والمستحلبات المصغّرة.
تتيح لك إعدادات سعة الاهتزاز الدقيقة والمراقبة المستمرة لمعلمات عملية الموجات فوق الصوتية بواسطة برمجيات ذكية معالجة الأصباغ ومعلّقات المساحيق لديك في أكثر الظروف فوق الصوتية فعالية. معالجة مثلى بالموجات فوق الصوتية للحصول على أفضل نتائج التشتيت!
اختبارات سهلة وخالية من المخاطر
يمكن زيادة نطاق العمليات بالموجات فوق الصوتية بصورة خطية بالكامل. وهذا يعني أن كل نتيجة حققتها باستخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية مختبري أو يوضع على طاولة العمل يمكن تعميمها عند زيادة النطاق للحصول على المخرجات نفسها تمامًا، باستخدام معلمات العملية نفسها تمامًا. وهذا يجعل المعالجة بالموجات فوق الصوتية مثالية لاختبارات الجدوى الخالية من المخاطر، وتحسين العمليات، والتطبيق اللاحق في التصنيع التجاري. تواصل معنا لمعرفة كيف يمكن للمعالجة بالموجات فوق الصوتية تحسين إنتاج الدهانات والأصباغ لديك.
أعلى جودة – تصميم وتصنيع في ألمانيا
بصفتها شركة مملوكة ومدارة عائليًا، تولي Hielscher الأولوية لأعلى معايير الجودة في معالجاتها بالموجات فوق الصوتية. وتُصمَّم جميع أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية وتُصنَّع وتُختبَر اختبارًا شاملًا في مقرنا الرئيسي في تلتو بالقرب من برلين، ألمانيا. وتجعل متانة معدات Hielscher بالموجات فوق الصوتية وموثوقيتها منها معدات للعمل المكثف في إنتاجك. ويُعد التشغيل 24/7 تحت الحمل الكامل وفي بيئات صعبة سمة أصيلة لأجهزة التشتيت عالية الأداء من Hielscher. وهذا يجعل معدات Hielscher بالموجات فوق الصوتية أداة عمل موثوقة تلبي متطلبات معالجة الدهانات لديك.
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500mL | 10 إلى 200mL/min | UP100H |
| 10 إلى 2000mL | 20 إلى 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20L | 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | أكبر | مجموعة من أجهزة UIP16000 |
تواصل معنا! / اسألنا!
المؤلفات / المراجع
- N.P. Badgujar , Y.E. Bhoge , T.D. Deshpande , B.A. Bhanvase , P.R. Gogate , S.H. Sonawane , R.D. Kulkarni (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment & Resin Technology, Vol. 44 No. 4, 2015. 214-223.
- Siti Hajar Othman, Suraya Abdul Rashid, Tinia Idaty Mohd Ghazi, Norhafizah Abdullah (2012): Dispersion and Stabilization of Photocatalytic TiO2 Nanoparticles in Aqueous Suspension for Coatings Applications. Journal of Nanomaterials, Volume 2012.
- Kimitoshi Sato; Ji‐Guang Li; Hidehiro Kamiya; Takamasa Ishigaki (2008): Ultrasonic Dispersion of TiO2 Nanoparticles in Aqueous Suspension. Jouranl of American Cermaic Society Vol. 91, Issue 8, 2008.
- Karl A. Kusters; Sotiris E. Pratsinis; Steven G. Thoma; Douglas M. Smith (1994): Energy–Size Reduction Laws for Ultrasonic Fragmentation. September 1994, Powder Technology 80 (3), 1994. 253–263.
- Stoffer J.O.; Fahim M. (1991): Ultrasonic dispersion of pigment in water based paints. Journal of Coatings Technology, 63, (797), 61.
حقائق جديرة بالمعرفة
ما الفرق بين المشتتات والمستحلبات
تعريف المشتت:
إن المشتت هو نظام تتشتت فيه جسيمات موزعة من مادة ما داخل طور مستمر من مادة أخرى. وقد يكون الطوران في الحالة نفسها أو في حالتين مختلفتين من حالات المادة.
تُميَّز أنواع مختلفة من المشتتات. ومن عوامل التمييز، على سبيل المثال، نسبة أحجام الجسيمات المشتتة إلى أحجام جسيمات الطور المستمر، وحدوث الترسب أو عدم حدوثه، ووجود الحركة البراونية. وبوجه عام، تُسمى مشتتات الجسيمات الكبيرة بما يكفي للترسيب معلّقات، بينما تُسمى مشتتات الجسيمات الأصغر غرويات ومحاليل. والمستحلب نوع فرعي محدد من المشتتات، يتشتت فيه سائلان غير قابلين للامتزاج (طوران في الحالة نفسها) أحدهما في الآخر.
تعريف المستحلب:
المستحلبات هي أنظمة سائلة تتكون من سائلين غير قابلين للامتزاج على الأقل، حيث يتشتت أحد السائلين في الآخر على هيئة قطرات صغيرة. ويُسمى طور القطرات الصغيرة الموزعة الطور المشتت أو الداخلي، بينما يُسمى الطور الآخر الطور المستمر أو الخارجي. ويُميَّز بين نوعين رئيسيين من المستحلبات: مستحلبات الزيت في الماء (O/W) ومستحلبات الماء في الزيت (W/O). وفي مستحلب الزيت في الماء (O/W)، يكون الطور الداخلي زيتًا أو سائلًا قابلًا للامتزاج بالزيت، ويكون الطور الخارجي ماءً أو سائلًا قابلًا للامتزاج بالماء. وفي مستحلب الماء في الزيت (W/O)، يكون الطور الداخلي سائلًا شبيهًا بالماء، بينما يكون الطور الخارجي سائلًا شبيهًا بالزيت.
تتطلب معظم المستحلبات عامل استحلاب يُعرف بالمثبّت أو العامل الخافض للتوتر السطحي. كما يؤدي حجم القطرات دورًا حاسمًا في ثبات المستحلب. وكلما صغر حجم القطرات، زاد ثبات المستحلب.
تقنية موجات فوق صوتية عالية الأداء! تغطي مجموعة منتجات Hielscher كامل النطاق، بدءًا من جهاز المعالجة المختبري المدمج بالموجات فوق الصوتية، مرورًا بالوحدات التي توضع على طاولة العمل، وصولًا إلى الأنظمة الصناعية بالكامل بالموجات فوق الصوتية.