Високопроизводителни хомогенизатори за бои
Ултразвуковите смесители са надежден инструмент за хомогенизиране, диспергиране и емулгиране на течни състави за бои и пигментни състави. Ултразвуковите хомогенизатори не само произвеждат силно стабилни, еднородни емулсии и дисперсии за бои, но ултразвуковите апарати се използват и за смилане и раздробяване на пигменти, наноматериали и първични частици. Благодарение на отличните резултати при диспергиране и смилане, ултразвуковите хомогенизатори се внедряват в производството на бои като една от най-усъвършенстваните налични техники за смесване на бои и пигментни пасти.
Хомогенизиране, диспергиране и емулсии на бои
Хомогенизирането се прилага за намаляване на размера на твърдите частици или капчиците, за да се улесни производството на стабилни, висококачествени емулсии и дисперсии. При формулирането на бои, покрития и лакове еднаквият размер на частиците е от решаващо значение за равномерни резултати по отношение на оцветяването, поведението при нанасяне и функционалността на състава на боята или покритието.
Ултразвукови хомогенизатори за бои за дисперсионни и емулсионни състави
Ултразвуковите смесители с високо срязване са идеални за приложения за хомогенизиране, емулгиране и солюбилизиране, при които размерът на частиците или капчиците и равномерното им разпределение са от решаващо значение за експлоатационните характеристики и качеството на боята.
Ултразвуковата обработка е предпочитаната технология за хомогенизиране, тъй като интензивната акустична кавитация на ултразвука с висока мощност може надеждно да разрушава молекулите до получаване на равномерно разпределение на частиците в микрометровия и нанометровия диапазон. Ултразвуковото хомогенизиране е най-усъвършенстваната техника за производство на частици с нанометрови и микрометрови размери. Размерът на частиците (напр. пигменти, масла, восъци, добавки и др.) може да се регулира индивидуално чрез прилагане на подходяща ултразвукова интензивност.
Освен това ултразвуковото диспергиране може да доведе до модифициране на повърхността на пигментите, което води до значително повишаване на стабилността на дисперсията.
Промишлен ултразвуков процесор UIP16000 (16kW) за производство на бои и нанопълнители
- бои на водна основа
- бои на основата на разтворители
- емулсионни бои
- дисперсионни бои
- латексни дисперсии
- восъчни емулсии
- високо съдържание на пигменти
- гланцови емулсионни бои
- суспоемулсии (смес от суспензия и емулсия)
- високоефективни покрития
- лакове
- полимерни състави
- емайллакове
- добавки от наночастици
- абразивни частици
- миниемулсионна полимеризация
- микробна стабилизация на бои и покрития
Ултразвуково диспергиране на нанопълнители
Пълнители с нанометрови размери се включват в покрития като полимери или смоли. Такива нанопълнители могат значително да подобрят механичните свойства, напр. устойчивостта на UV лъчение, устойчивостта на надраскване, коравината и жилавостта / якостта на опън на определени материали. Основната разлика между конвенционалните пълнители с микрометрови размери и пълнителите с нанометрови размери е високото съотношение на специфичната повърхност и произтичащите от него напълно променени характеристики на нанопълнителите. Наноматериалите (напр. пълнители с нанометрови размери) трябва да бъдат равномерно диспергирани в състава на боята или покритието, така че цялата им повърхност да може да взаимодейства със заобикалящата ги матрица. Само когато са диспергирани като отделни наночастици, нанопълнителите могат да проявят изключителните си материални свойства. Ултразвуковите хомогенизатори и диспергатори са превъзходната технология за смесване, която разплита, деагломерира и равномерно диспергира наночастици, като нанопълнители, в матрица (напр. полимери, епоксидни смоли или смоли). Тъй като ултразвуковите сили на срязване разрушават връзките между частиците, всяка частица се диспергира поотделно в матрицата и проявява всичките си свойства. По този начин ултразвуковото диспергиране и хомогенизиране е най-надеждният метод за производство на високоефективни покрития.
Техниката на ултразвуково диспергиране има много предимства в сравнение с традиционните технологии за смилане, като тривалцови мелници, топкови мелници или мелници със смилащи тела.
Ултразвуково диспергиране на латексна емулсия
Въпреки че латексните бои не са най-сложните за приготвяне състави за бои, те все пак трябва да се приготвят внимателно и всички компоненти на латексния състав трябва да се добавят в избран ред. В първата стъпка на приготвяне се подготвя основна суспензия за боя. За тази цел пигментите се диспергират във вода с омокрящи агенти, антипенители и други добавки, необходими за конкретната рецептура. Обикновено първо се диспергират пигментите от титанов диоксид (TiO2), а след това се добавят пигментите пълнители. За повечето състави редът и количеството на добавяне на тези съединения са съществен фактор, влияещ върху качеството. За омокряне и диспергиране на частиците се използват предимно високоскоростни лопаткови / ротационни смесители, които са най-конвенционалният метод за емулгиране на латекс. При лопатковите или ротационните смесители смесването на еднороден основен състав е времеемка задача. След това към сместа се добавя латексната емулсия и се включва при значително по-ниско ниво на енергия на смесване. Латексните емулсии са склонни към коалесценция или разрушаване и изискват щадящи условия на хомогенизиране. След това се добавят предварително диспергирани сгъстители, за да се регулира вискозитетът на крайната емулсия за латексна боя до желаната консистенция.
Ултразвуковият диспергатор може лесно и надеждно да се справи с приготвянето на латексни емулсии. Тъй като енергията на ултразвуковата обработка, а с нея и интензивността на диспергиране, могат да се адаптират към емулгирането и хомогенизирането на различните етапи на приготвяне, разлагането на съставките или разрушаването на латексната емулсия могат надеждно да бъдат предотвратени. Ултразвуковото диспергиране е доказана техника за пълно омокряне на прахове. Редът на добавяне на материалите и т.н. може да се променя според изискванията на състава. Идеално регулираната подадена ултразвукова енергия позволява пълно проявяване на оцветяващата способност на пигментите и води до висококачествена латексна емулсионна боя.
Тъй като ултразвуковият диспергатор с проточна клетка е затворена система, не възниква нежелано въвличане на въздух или разпенване. Ултразвуковият апарат предлага предимствата на здрава и надеждна конструкция, лесна и безопасна работа, по-кратки цикли на партидна обработка и по-прости процедури за приготвяне на съставите. Дори с настолен ултразвуков апарат в проточна конфигурация могат ефективно и рентабилно да се обработват значителни производствени обеми.
Преди и след ултразвукова обработка: Зелената крива показва размера на частиците преди ултразвуковата обработка, а червената крива е разпределението по размер на частиците на ултразвуково диспергирания силициев диоксид.
Ултразвуково диспергиране на восъчни емулсии
Восъчните емулсии и дисперсии са формулирани добавки, съставени от фини и стабилизирани восъчни частици, хомогенно разпределени във вода. Когато восъкът се диспергира като нанокапчици с много равномерно разпределение на капчиците, се получава стабилна восъчна емулсия. Ултразвуковите хомогенизатори генерират интензивни сили на срязване и са надеждни и здрави диспергиращи системи за производство на стабилни восъчни наноемулсии.
Прочетете повече за ултразвуковото емулгиране на восък!
Ултразвуков диспергатор със стъклена проточна клетка за демонстриране на хомогенизирането на червена боя
Ултразвукови хомогенизатори с високо срязване за състави за бои
Хомогенизаторите, диспергаторите, емулгаторите и мелниците на Hielscher Ultrasonics се използват в промишленото производство на високоефективни бои и покрития. С интензивната енергия при ултразвукова честота ултразвуковите хомогенизатори създават много високи сили на срязване, турбулентност и разрушителни сили. Тези изключително интензивни ултразвукови сили предават необходимото въздействие върху суспензиите от твърда и течна фаза, за да диспергират и смилат частиците до желания размер и функционалност.
Ултразвуково смилане при високо съдържание на твърди вещества
Ултразвуковите системи за работа в линия могат лесно да обработват много високи концентрации на твърди вещества. Докато съдържанието на частици в суспензията позволява изпомпването ѝ и подаването ѝ през ултразвуковата проточна клетка, промишлените ултразвукови хомогенизатори на Hielscher могат надеждно да обработват всякакви силно вискозни, пастообразни суспензии. Ултразвуковото мокро смилане обикновено се прилага за приготвяне на концентрати от пигменти с микрометрови и нанометрови размери. Способността за обработка на такова високо съдържание на твърди вещества, дори на абразивни частици, прави ултразвуковите хомогенизатори с високо срязване най-резултатната и най-ефективната технология за смилане на пигменти и наночастици.
Ултразвукови бъркалки за резервоари и проточни реактори
Съставите за бои могат да се смесват в отворени резервоари или на партиди, в които се потапят една или повече ултразвукови сонди. Смесването в отворен съд с конфигурация като Hielscher SonoStation (вижте снимката вляво) е идеално решение за диспергиране на средни по размер обеми състави с нисък до среден вискозитет. За висок обемен капацитет на обработка, интензивни приложения за смилане и разрушаване на първични частици, както и за силно вискозни суспензии и пасти, предпочитаното решение е ултразвуков реактор, който може да работи под налягане.
Отворен съд, като резервоар, не може да бъде поставен под налягане, нито е идеален за равномерна обработка на по-големи и/или силно вискозни обеми. Ултразвуковият проточен реактор може да бъде поставен под налягане до няколко barg. Прилагането на налягане по време на ултразвуковата обработка усилва акустичната кавитация, а с нея и силите на срязване и диспергиращите / смилащите / хомогенизиращите ефекти на ултразвука. Същевременно цялото количество боя или пигменти се подава равномерно в реактора: при еднакво време на престой и обработка при точно същите ултразвукови условия се постига много хомогенен резултат от диспергирането / смилането. Много равномерната обработка при интензивни ултразвукови сили води до бои с превъзходно качество.
Hielscher Ultrasonics предлага пълната гама високопроизводителни ултразвукови процесори с конфигурации с резервоари и реактори, като ви осигурява идеалното ултразвуково диспергиращо оборудване за вашето производство на бои.
Ултразвукови диспергатори за всеки производствен капацитет
Продуктовата гама на Hielscher Ultrasonics обхваща целия спектър ултразвукови процесори – от компактни лабораторни ултразвукови апарати през настолни и пилотни системи до изцяло промишлени ултразвукови процесори с капацитет за обработка на количества, равни на товарите на камиони, на час. Пълната продуктова гама ни позволява да ви предложим най-подходящия ултразвуков диспергатор за вашите състави за бои, капацитет на процеса и производствени цели.
Настолните ултразвукови системи са идеални за изпитвания за осъществимост и оптимизиране на процеси. Линейното увеличаване на мащаба въз основа на установени параметри на процеса прави много лесно увеличаването на капацитета за обработка от по-малки партиди до пълномащабно търговско производство. Увеличаването на мащаба може да се извърши чрез инсталиране на по-мощен ултразвуков диспергатор или чрез групиране на няколко ултразвукови апарата, работещи паралелно. С UIP16000 Hielscher предлага най-мощния ултразвуков диспергатор в света.
Прецизно управляеми амплитуди за оптимални резултати
Всички ултразвукови апарати на Hielscher могат да се управляват прецизно и затова са надеждни работни средства в производството. Амплитудата е един от решаващите параметри на процеса, които влияят върху ефективността и резултатността на ултразвуковото диспергиране и мокрото смилане на пигментни пасти, бои и полимери.
Всички процесори на Hielscher Ultrasonics позволяват прецизно задаване на амплитудата. Сонотродите и усилващите рогове са принадлежности, които позволяват промяна на амплитудата в още по-широк диапазон. Промишлените ултразвукови процесори на Hielscher могат да осигуряват много високи амплитуди и необходимата ултразвукова интензивност за взискателни приложения. При амплитуди до 200µm лесно може да се поддържа непрекъсната работа в режим 24/7. Високите амплитуди са съществени при приложения с ултразвук с висока мощност, като нанодисперсии, синтез на наночастици, смилане на първични частици и миниемулсии.
Прецизните настройки на амплитудата и постоянното наблюдение на параметрите на ултразвуковия процес чрез интелигентен софтуер ви дават възможност да обработвате вашите пигменти и прахови суспензии при най-ефективните ултразвукови условия. Оптимална ултразвукова обработка за най-добри резултати при диспергиране!
Лесни изпитвания без риск
Ултразвуковите процеси могат да се мащабират напълно линейно. Това означава, че всеки резултат, който сте постигнали с лабораторен или настолен ултразвуков апарат, може да бъде мащабиран до точно същия резултат при използване на точно същите параметри на процеса. Това прави ултразвуковата обработка идеална за изпитвания за осъществимост без риск, оптимизиране на процеси и последващо внедряване в търговското производство. Свържете се с нас, за да научите как ултразвуковата обработка може да подобри вашето производство на бои и пигменти.
Най-високо качество – проектирани и произведени в Германия
Като семейна компания, притежавана и управлявана от семейството, Hielscher поставя на първо място най-високите стандарти за качество на своите ултразвукови процесори. Всички ултразвукови апарати се проектират, произвеждат и изпитват обстойно в централата ни в Телтов близо до Берлин, Германия. Здравината и надеждността на ултразвуковото оборудване на Hielscher го превръщат в неуморно работно средство във вашето производство. Работата в режим 24/7 при пълно натоварване и в тежки условия е естествена характеристика на високопроизводителните диспергатори на Hielscher. Това прави ултразвуковото оборудване на Hielscher надежден работен инструмент, който изпълнява вашите изисквания за обработка на бои.
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчани устройства |
|---|---|---|
| 1 до 500mL | 10 до 200mL/min | UP100H |
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | по-голям | група от UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Литература / Източници
- 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.
Полезни факти
Каква е разликата между дисперсиите и емулсиите
Определение за дисперсия:
Една дисперсия е система, в която разпределени частици от един материал са диспергирани в непрекъсната фаза от друг материал. Двете фази могат да бъдат в едно и също или в различни агрегатни състояния.
Разграничават се различни видове дисперсии. Разграничаващи фактори са например съотношението на размерите на диспергираните частици спрямо частиците на непрекъснатата фаза, наличието или отсъствието на утаяване и наличието на брауново движение. По принцип дисперсиите с частици, достатъчно големи за седиментация, се наричат суспензии, а тези с по-малки частици се наричат колоиди и разтвори. Емулсията е специфичен подтип дисперсия, при който две несмесващи се течности (две фази в едно и също агрегатно състояние) са диспергирани една в друга.
Определение за емулсия:
Емулсиите са течни системи от поне две несмесващи се течности, при които едната течност е диспергирана в другата под формата на малки капчици. Фазата на малките, разпределени капчици се нарича дисперсна или вътрешна фаза, докато другата фаза се нарича непрекъсната или външна фаза. Разграничават се два основни вида емулсии: емулсии масло във вода (O/W) и вода в масло (W/O). При емулсията масло във вода (O/W) вътрешната фаза е масло или течност, смесваща се с масло, а външната фаза е вода или течност, смесваща се с вода. При емулсията вода в масло (W/O) вътрешната фаза е водоподобната течност, а външната фаза е маслоподобната течност.
Повечето емулсии изискват емулгиращ агент, известен като стабилизатор или повърхностноактивно вещество. Размерът на капчиците също играе решаваща роля за стабилността на емулсията. Колкото по-малък е размерът на капчиците, толкова по-стабилна е емулсията.
Високопроизводителна ултразвукова техника! Продуктовата гама на Hielscher обхваща целия спектър – от компактния лабораторен ултразвуков апарат през настолни устройства до изцяло промишлени ултразвукови системи.
