Visokoučinkoviti homogenizatori za boje
Ultrazvučni mikseri su pouzdan alat za homogenizaciju, dispergiranje i emulgiranje tekućih formulacija boja i pigmenata. Ultrazvučni homogenizatori ne proizvode samo vrlo stabilne, ujednačene emulzije i disperzije boja, nego se ultrazvučni uređaji koriste i za mljevenje i usitnjavanje pigmenata, nanomaterijala i primarnih čestica. Zahvaljujući odličnim rezultatima dispergiranja i mljevenja, industrija boja primjenjuje ultrazvučne homogenizatore kao jednu od najsofisticiranijih dostupnih tehnika miješanja boja i pasta pigmenata.
Homogenizacija, dispergiranje i emulgiranje boja
Homogenizacija se primjenjuje radi smanjenja veličine čestica čvrstih tvari ili kapljica kako bi se omogućila proizvodnja stabilnih visokokvalitetnih emulzija i disperzija. U formulaciji boja, premaza i lakova ujednačena veličina čestica ključna je za ravnomjerne rezultate u pogledu obojenja, svojstava nanošenja i funkcionalnosti formulacije boje ili premaza.
Ultrazvučni homogenizatori za boje za formulacije disperzija i emulzija
Ultrazvučni miksери visokog smicanja idealni su za primjene homogenizacije, emulgiranja i solubilizacije, gdje su veličina čestica ili kapljica i ujednačena raspodjela presudni za performanse i kvalitet boje.
Ultrazvučna obrada je poželjna tehnologija homogenizacije, jer intenzivna akustična kavitacija snažnog ultrazvuka može pouzdano razbiti molekule do ujednačene raspodjele čestica u mikronskom i nano području. Ultrazvučna homogenizacija je najsofisticiranija tehnika za proizvodnju čestica nano- i mikronske veličine. Veličina čestica (npr. pigmenata, ulja, voskova, aditiva itd.) može se individualno podesiti primjenom odgovarajuće količine ultrazvučnog intenziteta.
Osim toga, ultrazvučno dispergiranje može dovesti do modifikacije površine pigmenata, što rezultira znatno povećanom stabilnošću disperzije.
Industrijski ultrazvučni procesor UIP16000 (16kW) za proizvodnju boja i nanopunila
- vodene boje
- boje na bazi otapala
- emulzijske boje
- disperzijske boje
- lateks disperzije
- voštane emulzije
- visoke koncentracije pigmenata
- sjajne emulzijske boje
- suspoemulzije (mješavina suspenzije i emulzije)
- visokoučinkoviti premazi
- lakovi
- polimerne formulacije
- emajli
- aditivi s nanočesticama
- abrazivne čestice
- polimerizacija u mini-emulziji
- mikrobiološka stabilizacija boja i premaza
Ultrazvučno dispergiranje nanopunila
Nanopunila se ugrađuju u premaze kao što su polimeri ili smole. Takva nanopunila mogu znatno poboljšati mehanička svojstva, npr. otpornost na UV zračenje, otpornost na grebanje, krutost i žilavost / vlačnu čvrstoću određenih materijala. Glavna razlika između konvencionalnih punila mikronske veličine i punila nano veličine je visok specifični omjer površine, a time i potpuno promijenjene karakteristike nanopunila. Nanomaterijali (npr. punila nanometarskih dimenzija) moraju se ravnomjerno dispergirati u formulaciju boje ili premaza kako bi cijela površina mogla stupiti u interakciju s okolnom matricom. Tek kada su dispergirana kao pojedinačno dispergirane nanočestice, nanopunila mogu ispoljiti svoja izuzetna svojstva materijala. Ultrazvučni homogenizatori i dispergatori su vrhunska tehnologija miješanja za razmršivanje, deaglomeraciju i ravnomjerno dispergiranje nanočestica, kao što su nanopunila, u matricu (npr. polimere, epokside ili smole). Budući da ultrazvučne smične sile razbijaju veze među česticama, svaka se čestica pojedinačno disperguje u matrici i ispoljava svoja puna svojstva. Stoga su ultrazvučno dispergiranje i homogenizacija najpouzdanija metoda za proizvodnju visokoučinkovitih premaza.
Tehnika ultrazvučnog dispergiranja ima brojne prednosti u usporedbi s tradicionalnim tehnologijama mljevenja, kao što su mlinovi s tri valjka, kuglični mlinovi ili mlinovi s medijem za mljevenje.
Ultrazvučno dispergiranje lateks emulzije
Iako lateks boje nisu najsloženija formulacija boje za pripremu, ipak se moraju pažljivo pripremati, a sve komponente lateks formulacije moraju se dodavati odabranim redoslijedom. U prvom koraku pripreme priprema se osnovna suspenzija boje. U tu svrhu pigmenti se dispergiraju u vodi sa sredstvima za vlaženje, sredstvima protiv pjenjenja i drugim aditivima potrebnim za konkretan recept formulacije. Pigmenti titanijum dioksida (TiO2) obično se dispergiraju prvi, a zatim se dodaju pigmenti punila. Za većinu formula redoslijed i mjera dodavanja ovih komponenti bitan je faktor koji utječe na kvalitet. Za vlaženje i dispergiranje čestica uglavnom se koriste brzohodni lopatični / rotacijski mikseri, koji su najkonvencionalnija metoda emulgiranja lateksa. Kod lopatičnih ili rotacijskih miksera miješanje dosljedne osnovne formule zahtijeva puno vremena. Nakon toga se lateks emulzija dodaje smjesi i ugrađuje znatno nižom razinom energije miješanja. Lateks emulzije sklone su koalescenciji ili raspadanju i zahtijevaju blage uvjete homogenizacije. Prethodno dispergirana zgušnjivača zatim se dodaju kako bi se viskoznost konačne emulzije lateks boje podesila na željenu konzistenciju.
Ultrazvučni dispergator može lako i pouzdano obaviti pripremu lateks emulzija. Budući da se energija ultrazvučne obrade, a time i intenzitet dispergiranja, mogu prilagoditi emulgiranju i homogenizaciji u različitim koracima pripreme, razgradnja sastojaka ili raspad lateks emulzije mogu se pouzdano spriječiti. Ultrazvučno dispergiranje je provjerena tehnika za potpuno vlaženje praha. Redoslijed dodavanja materijala itd. može se mijenjati prema zahtjevima formulacije. Idealno podešen unos ultrazvučne energije omogućuje potpuno izražavanje boje pigmenata i rezultira visokokvalitetnom emulzijskom lateks bojom.
Budući da je ultrazvučni dispergator s protočnom ćelijom zatvoren sistem, ne dolazi do neželjenog unosa zraka ni pjenjenja. Ultrazvučni uređaj nudi prednosti robusnosti i pouzdanosti, jednostavnog i sigurnog rada, kraćih ciklusa šarži i jednostavnijih postupaka formulacije. Čak i sa stolnim ultrazvučnim uređajem u protočnoj konfiguraciji mogu se djelotvorno i isplativo obrađivati znatni proizvodni kapaciteti.
Prije i poslije ultrazvučne obrade: zelena krivulja prikazuje veličinu čestica prije ultrazvučne obrade, a crvena krivulja je raspodjela veličine čestica ultrazvučno dispergiranog silicijum dioksida.
Ultrazvučno dispergiranje voštanih emulzija
Voštane emulzije i disperzije su formulirani aditivi od finih i stabiliziranih čestica voska, homogeno raspoređenih u vodi. Kada se vosak disperguje u obliku nanokapljica s vrlo homogenom raspodjelom kapljica, dobiva se stabilna voštana emulzija. Ultrazvučni homogenizatori stvaraju intenzivne smične sile i pouzdani su i robusni sistemi za dispergiranje za proizvodnju stabilnih voštanih nanoemulzija.
Saznajte više o ultrazvučnom emulgiranju voska!
Ultrazvučni dispergator sa staklenom protočnom ćelijom za prikaz homogenizacije crvene boje
UV-crni pigmenti: prije i poslije ultrazvučne obrade
Ultrazvučni homogenizatori visokog smicanja za formulacije boja
Hielscher Ultrasonics homogenizatori, dispergatori, emulgatori i mlinovi koriste se u industrijskoj proizvodnji visokoučinkovitih boja i premaza. Intenzivnom energijom ultrazvučne frekvencije ultrazvučni homogenizatori stvaraju vrlo visoke smične sile, turbulencije i razorne sile. Te izuzetno intenzivne ultrazvučne sile ostvaruju potrebno djelovanje na suspenzije čvrstih čestica u tekućini kako bi se čestice dispergirale i samljele do željene veličine i funkcionalnosti.
Ultrazvučno mljevenje visokih koncentracija čvrstih tvari
Ultrazvučni inline sistemi mogu lako obrađivati vrlo visoke koncentracije čvrstih tvari. Sve dok je opterećenje suspenzije česticama u rasponu u kojem se može pumpati i provoditi kroz ultrazvučnu protočnu ćeliju, Hielscher's industrijski ultrazvučni homogenizatori mogu pouzdano obrađivati bilo koju vrstu visokoviskoznih suspenzija nalik pasti. Ultrazvučno mokro mljevenje uobičajeno se primjenjuje za pripremu glavnih šarži (master batch) pigmenata mikronske i nano veličine. Sposobnost obrade tako visokih koncentracija čvrstih tvari, čak i abrazivnih čestica, čini ultrazvučne homogenizatore visokog smicanja najdjelotvornijom i najučinkovitijom tehnologijom mljevenja pigmenata i nanočestica.
Ultrazvučni mješači u spremnicima i protočni reaktori
Formulacije boja mogu se miješati u otvorenim spremnicima ili šaržama, u koje se umeće jedna ili više ultrazvučnih sondi. Miješanje u otvorenoj posudi pomoću postava kao što je Hielscher SonoStation (vidi sliku lijevo) idealan je postav za dispergiranje srednjih volumena formulacija niske do srednje viskoznosti. Za visok protok volumena, intenzivne primjene mljevenja i razbijanja primarnih čestica, kao i za visokoviskozne suspenzije i paste, ultrazvučni reaktor pod pritiskom je postav izbora.
Otvorena posuda poput spremnika ne može se staviti pod pritisak niti je idealna za ujednačenu obradu većih i/ili visokoviskoznih volumena. Ultrazvučni protočni reaktor može se staviti pod pritisak do nekoliko barg. Primjena pritiska tokom ultrazvučne obrade pojačava akustičnu kavitaciju, a time i smične sile te učinke dispergiranja / mljevenja / homogenizacije ultrazvuka. Istovremeno se sva boja ili pigmenti ravnomjerno dovode u reaktor: s istim vremenom zadržavanja i obradom pod potpuno istim ultrazvučnim uvjetima postiže se vrlo homogen rezultat dispergiranja / mljevenja. Vrlo ujednačena obrada pod intenzivnim ultrazvučnim silama rezultira vrhunskim proizvodima boja.
Hielscher Ultrasonics nudi cijeli raspon visokoučinkovitih ultrazvučnih procesora s postavima spremnika i reaktora, čime vam osigurava idealnu ultrazvučnu opremu za dispergiranje u proizvodnji boja.
Ultrazvučni dispergatori za svaki proizvodni kapacitet
Asortiman proizvoda Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli spektar ultrazvučnih procesora, od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja preko stolnih i pilot sistema do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora s kapacitetom obrade kamiona tereta na sat. Cjelokupni asortiman omogućuje nam da vam ponudimo najprikladniji ultrazvučni dispergator za vaše formulacije boja, procesni kapacitet i proizvodne ciljeve.
Ultrazvučni stolni sistemi idealni su za testove izvodljivosti i optimizaciju procesa. Linearno povećanje skale na osnovu utvrđenih procesnih parametara vrlo olakšava povećanje kapaciteta obrade od manjih serija do potpuno komercijalne proizvodnje. Povećanje skale može se izvesti ugradnjom snažnije jedinice ultrazvučnog dispergatora ili povezivanjem više ultrazvučnih uređaja paralelno. Sa UIP16000 Hielscher nudi najsnažniji ultrazvučni dispergator na svijetu.
Precizno kontrolirljive amplitude za optimalne rezultate
Svi Hielscher ultrazvučni uređaji precizno su kontrolirljivi i stoga su pouzdani radni konji u proizvodnji. Amplituda je jedan od ključnih procesnih parametara koji utječu na učinkovitost i djelotvornost ultrazvučnog dispergiranja i mokrog mljevenja pasta pigmenata, boja i polimera.
Svi Hielscher Ultrasonics’ procesori omogućuju precizno podešavanje amplitude. Sonotrode i booster rogovi su pribor koji omogućuje promjenu amplitude u još širem rasponu. Hielscher's industrijski ultrazvučni procesori mogu pružiti vrlo visoke amplitude i isporučiti potreban ultrazvučni intenzitet za zahtjevne primjene. Amplitude do 200µm mogu se jednostavno kontinuirano održavati u radu 24/7. Visoke amplitude su neophodne kod primjena snažnog ultrazvuka kao što su nanodisperzije, sinteza nanočestica, mljevenje primarnih čestica i mini-emulzije.
Precizne postavke amplitude i stalno praćenje ultrazvučnih procesnih parametara putem pametnog softvera daju vam mogućnost da svoje pigmente i suspenzije praha obrađujete pod najdjelotvornijim ultrazvučnim uvjetima. Optimalna ultrazvučna obrada za najbolje rezultate dispergiranja!
Jednostavno testiranje bez rizika
Ultrazvučni procesi mogu se potpuno linearno skalirati. To znači da se svaki rezultat koji ste postigli pomoću laboratorijskog ili stolnog ultrazvučnog uređaja može skalirati na potpuno isti izlaz koristeći potpuno iste procesne parametre. Zbog toga je ultrazvučna obrada idealna za testiranje izvodljivosti bez rizika, optimizaciju procesa i naknadnu implementaciju u komercijalnu proizvodnju. Kontaktirajte nas kako biste saznali kako ultrazvučna obrada može unaprijediti vašu proizvodnju boja i pigmenata.
Najviši kvalitet – dizajnirano i proizvedeno u Njemačkoj
Kao porodično vlasništvo i porodično vođena firma, Hielscher daje prioritet najvišim standardima kvaliteta za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrazvučni uređaji dizajniraju se, proizvode i temeljito testiraju u našem sjedištu u Teltow kod Berlina u Njemačkoj. Robusnost i pouzdanost Hielscher's ultrazvučne opreme čine je radnim konjem u vašoj proizvodnji. Rad 24/7 pod punim opterećenjem i u zahtjevnim okruženjima prirodna je karakteristika Hielscher's visokoučinkovitih dispergatora. Zbog toga je Hielscher's ultrazvučna oprema pouzdan radni alat koji ispunjava vaše zahtjeve obrade boja.
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Literatura / Reference
- 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.
Činjenice vrijedne znanja
Koja je razlika između disperzija i emulzija
Definicija disperzije:
Disperzija je sistem u kojem su raspoređene čestice jedne tvari dispergirane u kontinuiranoj fazi druge tvari. Te dvije faze mogu biti u istom ili različitim agregatnim stanjima.
Razlikuju se različiti tipovi disperzija. Faktori razlikovanja su, na primjer, omjer veličine dispergiranih čestica u odnosu na čestice kontinuirane faze, dolazi li do taloženja ili ne, te prisustvo Brownovog kretanja. Općenito, disperzije dovoljno velikih čestica za sedimentaciju nazivaju se suspenzijama, dok se one s manjim česticama nazivaju koloidima i rastvorima. Emulzija je specifičan podtip disperzije, u kojem su dvije nemješljive tekućine (dvije faze istog agregatnog stanja) dispergirane jedna u drugoj.
Definicija emulzije:
Emulzije su tekući sistemi od najmanje dvije nemješljive tekućine, gdje je jedna od tekućina dispergirana u drugoj u obliku sitnih kapljica. Faza sitnih, raspoređenih kapljica naziva se dispergiranom ili unutrašnjom fazom, dok se druga faza naziva kontinuiranom ili vanjskom fazom. Razlikuju se dva glavna tipa emulzija: emulzije ulje u vodi (O/W) i voda u ulju (W/O). U emulziji ulje u vodi (O/W) unutrašnja faza je ulje ili tekućina mješljiva s uljem, a vanjska faza je voda ili tekućina mješljiva s vodom. U emulziji voda u ulju (W/O) unutrašnja faza je tekućina nalik vodi, dok je vanjska faza tekućina nalik ulju.
Većini emulzija potrebno je sredstvo za emulgiranje, poznato kao stabilizator ili surfaktant. Veličina kapljica također igra ključnu ulogu u stabilnosti emulzije. Što je veličina kapljica manja, emulzija je stabilnija.
Visokoučinkovita ultrazvučna tehnika! Asortiman proizvoda Hielscher pokriva cijeli spektar, od kompaktnog laboratorijskog ultrazvučnog uređaja preko stolnih jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sistema.