Dispersləşdirmə və üyütmə üçün ultrasəs: boya və piqmentlər

Yüksək güclü ultrasəs intensiv və dəqiq idarə oluna bilən üyütmə və dispersləşdirmə təsirləri ilə yaxşı tanınır. Bu, ultrasəs homogenizatorlarını piqment pastalarının və boya formulalarının istehsalı üçün ideal edir. Sənaye ultrasəs cihazları mikron və nano diapazonlarında hissəcik ölçülərinin yüksək dərəcədə bərabər paylanmasını təmin edir. Bircins islatma, dispersləşdirmə, deaqlomerasiya və üyütməyə nail olmaq üçün yüksək özlülüklü materialların böyük həcmli axınlarını Hielscher ultrasəs cihazları ilə emal edin!

Ultrasəslə boya istehsalı

Ultrasəslə emal vasitəsilə boyalarınızı, rənglərinizi və örtüklərinizi təkmilləşdirin:

• Formula: Yüksək özlülüklü, yüksək hissəcik tərkibli, su və ya həlledici əsaslı olmasından asılı olmayaraq – Hielscher sənaye axındaxili ultrasəs cihazları ilə istənilən formulanı emal edə bilərsiniz.
• Mikron və nano ölçülər: Akustik kavitasiya nəticəsində yaranan yüksək kəsmə qüvvələri hissəciklərin diametrlərini çox kiçik ölçülərə qədər azaldır və bərabər dispersləşməni təmin edir. Ultrasəslə emal parametrlərinin hissəciklərinizə və formulanıza dair tələblərə uyğun tənzimlənməsi nanoölçülü piqmentlərin etibarlı istehsalına imkan verir.
• Optik xassələr: Düzgün optik xassələr əldə etmək üçün piqment hissəciklərinin ölçüsünə nəzarət edilməlidir. Adətən, qeyri-şəffaflıq hissəcik ölçüsü ilə əlaqəlidir: hissəciklər nə qədər kiçikdirsə, qeyri-şəffaflıq bir o qədər yüksək olur. Məsələn, TiO2 xüsusi olaraq 0,20 ilə 0,3 mikron arasında hissəcik ölçüsünə qədər emal edilir; bu, təxminən işığın dalğa uzunluğunun yarısına bərabərdir. Ultrasəslə emal TiO2 piqmentlərini optimal ölçüyə qədər kiçildir və bununla da ən yüksək örtücülük əldə edilir.
• Yüksək effektivlikli hissəciklər: Daha kiçik hissəcik ölçüləri daha yüksək rəng doyması, rəngin sabitliyi və stabillik təmin edir. İntensiv, eyni zamanda dəqiq idarə oluna bilən ultrasəs qüvvələri örtüklü hissəciklər, SWNTs, MWCNTs və nüvə–qabıq hissəcikləri kimi modifikasiya edilmiş və funksionallaşdırılmış nanohissəciklərin istehsalına imkan verir. Belə hissəciklər unikal xüsusiyyətlər nümayiş etdirir və boya və ya örtük formulalarını keyfiyyət və funksionallıq baxımından yeni səviyyəyə yüksəldir (məsələn, UV şüalarına davamlılıq, cızılmaya davamlılıq, möhkəmlik, yapışma qabiliyyəti, yüksək istiliyə davamlılıq, infraqırmızı və günəş şüalarını əks etdirmə qabiliyyəti).
• Modifikasiya edilmiş hissəciklər: Səthi modifikasiya edilmiş piqmentlər yüksək piqment tərkibində çox aşağı özlülüyə (10% bərk maddə tərkibində 2,5cP), üstün suspenziya sabitliyinə və yüksək təmizliyə malikdir. Ultrasəsin köməyi ilə hissəciklərin funksionallaşdırılması xüsusi xüsusiyyətlərə malik yüksək effektivlikli piqmentlərin sintezini asanlaşdırır.

Ultrasəs kavitasiyası və yüksək kəsmə qüvvələri ilə üyüdülən və dispersləşdirilən piqment pastalarında ölçünün əhəmiyyətli dərəcədə azalması və bərabər paylanma müşahidə olunur. Yuxarıdakı qrafik ultrasəs enerjisi artdıqca ölçünün azalmasının da artdığını göstərir.

Boya istehsalı üçün piqmentlər, bağlayıcılar/ təbəqə əmələ gətirən maddələr, durulaşdırıcılar/ həlledicilər, qatranlar, doldurucular və əlavələr kimi komponentlər bircins formula əldə etmək üçün birlikdə qarışdırılmalıdır. Piqmentlər boyaya rəng verən həlledici komponentdir. Ən mühüm ağ piqment TiO2-dir; arzu olunan ağlıq, parlaqlıq, qeyri-şəffaflıq dərəcəsini və çox yüksək sındırma əmsalını təmin etmək üçün o, diametri 0,2 ilə 0,3 mikron arasında olan optimal hissəcik ölçüsünə qədər üyüdülməlidir. Ultrasəsin yaratdığı kəsmə qüvvələri TiO2 hissəciklərinin çox effektiv və enerji baxımından səmərəli deaqlomerasiyasını və dispersləşdirilməsini təmin edir (aşağıdakı şəklə baxın).

Müxtəlif bərk maddə konsentrasiyalarında ultrasəslə dispersləşdirilmiş TiO2 nanohissəcik suspenziyasının TEM görüntüsü. Ultrasəslə emal bu cihazla aparılmışdır: UIP1000hdT ultrasəs cihazı
Solda: ultrasəs enerjisinin daxil edilməsi 1,8 × 10⁵ J/L – Sağda: ultrasəs enerjisinin daxil edilməsi 5,4 × 10⁵ J/L
(Tədqiqat və şəkillər: ©Fasaki et al., 2012)

 
Ultrasəslə üyütmə və dispersləşdirmə boyanın rəngvermə gücünü, sıxlığını, üyütmə incəliyini, dispersləşməsini və reologiyasını yaxşılaşdıraraq onun keyfiyyətini artırır.

Ultrasəslə dispersləşdirmə və üyütmə şəraiti

Boyaların və örtüklərin keyfiyyəti piqmentlərin bircins dispersləşməsindən asılıdır. Hielscher Ultrasonics boyaların dispersləşdirilməsi üçün, xüsusilə yüksək piqment tərkibli formulalar üçün effektiv üyütmə və xırdalama avadanlıqları təchiz edir. Ultrasəs dispersləşdiricilərinin üyütmə, xırdalama, deaqlomerasiya və dispersləşdirmə tətbiqlərindəki işləmə mexanizmi əsasən ultrasəs kavitasiyasının yaratdığı kəsmə prinsipinə əsaslanır. Hissəciklərin ayrılması üçün zəruri olan kavitasiya mənşəli kəsmə qüvvələri yüksək təzyiq fərqləri, lokal isti nöqtələr və maye şırnaqları ilə yaranır; nəticədə hissəciklər bir-biri ilə toqquşaraq parçalanır.
Hər ultrasəs zondu üçün 16.000 vatt gücə malik UIP16000hdT kimi sənaye ultrasəs dispersləşdiriciləri boyaların və örtüklərin böyük həcmli axınlarını emal etmək imkanına malikdir.

Qrindometr üzərində ultrasəslə emal edilmiş təbaşir boyası piqmentlərin mükəmməl dərəcədə bərabər deaqlomerasiyasını və hissəcik ölçülərinin paylanmasını nümayiş etdirir

Nanohissəciklərin dispersləşdirilməsi

Ultrasəslə üyütmə və dispersləşdirmə çox vaxt ayrı-ayrılıqda dispersləşdirilmiş ilkin hissəciklər əldə etmək məqsədilə nanohissəcikləri səmərəli emal etməyin yeganə üsuludur. İlkin hissəciklərin kiçik ölçüsü böyük səth sahəsi yaradır və hissəciklərin unikal xüsusiyyətlərinin və funksional imkanlarının üzə çıxması ilə əlaqəlidir. Eyni zamanda, daha kiçik hissəcik ölçüsü daha güclü aqreqasiyaya və reaktivliyə səbəb olan yüksək səth enerjisi ilə əlaqəlidir; buna görə də nanohissəcikləri formula daxilində bircins dispersləşdirmək üçün intensiv ultrasəs dispersləşdirmə qüvvələri tələb olunur.
Bundan əlavə, ultrasəslə səth emalı nanohissəcikləri modifikasiya edə bilər; bu isə dispersləşmə qabiliyyətinin, dispersiya sabitliyinin, hidrofobluğun və digər xüsusiyyətlərin yaxşılaşmasına gətirib çıxarır.
Tədqiqatçılar nanohissəciklər üçün ultrasəslə dispersləşdirmə üsulunu üstün tutulan həll kimi tövsiyə etmişlər, “çünki ultrasəs üsulu ilə dispersləşdirilmiş material kürəciklərlə üyütmə yolu ilə əldə edilən materialdan xeyli daha təmizdir.” [Kim et al. 2010].

Ultrasəslə dispersləşdirmə texnikası üçvallı, kürəli və ya üyüdücü cisimlərdən istifadə edən dəyirmanlar kimi ənənəvi üyütmə texnologiyaları ilə müqayisədə bir çox üstünlüklərə malikdir.

Konsentrat qarışıqlar və boya formulaları üçün piqmentlərin və rəngverici maddələrin ultrasəslə homogenləşdirilməsi və dispersləşdirilməsi haqqında daha ətraflı oxuyun!

Ədəbiyyat / İstinadlar

• FactSheet Ultrasonic Inkjet Dispersion – Hielscher Ultrasonics
• I. Fasaki, K. Siamos, M. Arin, P. Lommens, I. Van Driessche, S.C. Hopkins, B.A. Glowacki, I. Arabatzis (2012): Ultrasound assisted preparation of stable water-based nanocrystalline TiO2 suspensions for photocatalytic applications of inkjet-printed films. Applied Catalysis A: General, Volumes 411–412, 2012. 60-69.
• Badgujar, N.P.; Bhoge, Y.E.; Deshpande, T.D.; Bhanvase, B.A.; Gogate, P.R.; Sonawane, S.H.; Kulkarni, R.D. (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment & Resin Technology, Vol. 44 No. 4, 2015. 214-223.
• Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS₄ with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue 1. January 9, 2020.
• Kim, Moojoon; Kim, Jungsoon; Jo, Misun; Ha, Kanglyeo (2010): Dispersion effect of nano particle according to ultrasound exposure by using focused ultrasonic field. Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 6-8 December, 2010. 31, 2010. 549-550.
• Pekarovicov, Alexandra; Pekarovic, Jan (2009): Emerging Pigment Dispersion Technologies. Industry insight Pira International 2009.