Výroba barviv pomocí vysoce výkonných dispergátorů
Výroba barviv a pigmentových suspenzí vyžaduje spolehlivou dispergaci a míchání. Ultrazvukové homogenizátory jsou vysoce účinné při výrobě kapalných a pastovitých masterbatchí a suspenzí barviv. Ultrazvukové dispergátory, dostupné v jakémkoli průmyslovém výrobním měřítku, výrazně zlepšují výrobu barviv a pigmentů a přinášejí vynikající výsledky mletí a dispergace, úspory energie i snadné přepínání mezi formulacemi.
Dispergace barviv pomocí výkonového ultrazvuku
Sonikace sondového typu je technika, která využívá ultrazvukové vlny o vysoké intenzitě a nízké frekvenci k drcení, mokrému mletí, deaglomeraci a dispergaci částic v kapalném médiu. Ultrazvukové míchání, mletí a dispergace využívají princip akustické kavitace. Ultrazvuková/akustická kavitace se vyznačuje mikroturbulencemi, velmi vysokými smykovými silami a lokálně vznikajícími velkými rozdíly tlaku a teploty. Ultrazvukové přístroje jsou použitelné pro vsádkové i kontinuální průtokové výrobní procesy a používají se v inline velkovýrobě i ve výzkumu a vývoji a v kontrole kvality.
Přečtěte si více o současném ultrazvukovém mletí pigmentů a mikrobiální sterilizaci (vodou ředitelných) formulací barev a nátěrových hmot!
Průmyslový ultrazvukový systém pro dispergaci a mletí barviv a pigmentů.
Výhody dispergace barviv pomocí sonikace
V kontextu průmyslové výroby barviv na bázi pigmentů nabízí sonikace sondového typu několik výhod a může tradiční mlýny a dispergátory v účinnosti překonat:
- Lepší dispergace: Sonikace dokáže účinně rozbíjet aglomeráty pigmentů a podporovat lepší dispergaci, což vede ke zvýšené intenzitě barvy a vysoké uniformitě.
- Zmenšení velikosti částic: Kavitační energie generovaná ultrazvukem může zmenšit velikost částic pigmentů, což vede k jemnějšímu a homogennějšímu barvivu. Extrémně vysoké smykové síly generované výkonovým ultrazvukem vytvářejí kapalinové proudy, které urychlují částice v kapalině. Když se částice navzájem srazí, roztříští se na drobné kousky. Během těchto mezičásticových srážek dochází také k erozi a vyhlazení povrchu částic. Sonikace je vysoce účinná technika pro výrobu nanočástic a nanorozměrných koloidních suspenzí. Menší velikosti částic mohou přinášet výhody, jako je zvýšená sytost barvy a lepší stabilita.
- Bez mlecích médií: Mlecí média, jako jsou kuličky a perly používané v tradičních mlýnech, mohou v důsledku eroze kontaminovat produkt a zanechávat v pigmentové disperzi nežádoucí úlomky. V důsledku toho odpadá pracné odstraňování a čištění těchto kuliček. Ultrazvuková homogenizace funguje bez mlecích médií a místo nich využívá jako mlecí médium pevné částice v pigmentovém produktu. Kavitační smykové síly urychlují částice v kapalině na extrémně vysokou rychlost. V důsledku toho se částice navzájem srážejí a tříští.
- Časová a energetická účinnost: Sonikace sondového typu je poměrně rychlý proces, který dokáže dosáhnout účinné dispergace ve výrazně kratším čase ve srovnání s tradičními metodami. Tato účinnost může vést k úsporám času a energie a ke zvýšení produktivity v průmyslové výrobě.
- Řízení procesu: Ultrazvukové zařízení umožňuje přesné řízení důležitých procesních parametrů, jako je energetický vstup, intenzita, teplota, tlak a doba trvání. To výrobcům umožňuje upravit procesní podmínky s ohledem na pigmenty, optimalizovat proces mokrého mletí a dispergace a přizpůsobit vlastnosti barviv specifickým požadavkům.
Ultrazvukové mletí a dispergace perleťových pigmentů. Červený graf ukazuje distribuci velikosti částic před sonikací, zelená křivka během sonikace, modrá křivka ukazuje finální pigmenty po ultrazvukové dispergaci.
Výroba masterbatchí pomocí ultrazvukových homogenizátorů
Masterbatche jsou koncentráty barviv a/nebo aditiv ve viskózní matrici s vyšším obsahem barviv a/nebo aditiv, než je tomu ve finální aplikaci. Existují různé dodací formy (granulát, kapalina – pasta, prášek). Ultrazvukové homogenizátory jsou vysoce účinné při rovnoměrné dispergaci pigmentů v kapalných a pastovitých masterbatchích. Pigmentové částice lze dispergovat a mlít pomocí intenzivních kavitačních sil a agitace výkonového ultrazvuku, a zmenšit tak velikost částic do submikronové a nano velikosti.
- masterbatche a formulace finálních produktů
- organické a anorganické minerální pigmenty
- vodou ředitelné formulace a formulace na bázi rozpouštědel
- vsádkovou a inline výrobu
- vysoké a nízké viskozity
- jakékoli objemové měřítko
SonoStation: Mobilní dispergační systém na klíč sestávající z ultrazvukových dispergátorů, čerpadla, míchadla a nádrže
Dispergační systém se 2x 1kW ultrazvukovými přístroji pro kontinuální průtokový provoz při výrobě barviv
Vysoce výkonné ultrazvukové dispergátory pro výrobu barviv
Průmyslové ultrazvukové procesory Hielscher Ultrasonics jsou špičkové dispergátory a nabízejí dokonalé řešení pro pigmentové masterbatche!
Zažijte nepřekonatelný výkon, přesnost a účinnost podpořené naším závazkem k vašemu úspěchu. Kontaktujte nás nyní a dozvíte se více!
- vysoká účinnost
- nejmodernější technologie
- spolehlivost a robustnost
- nastavitelné, přesné řízení procesu
- vsádkový i inline provoz
- pro jakýkoli objem
- inteligentní software
- chytré funkce (např. programovatelnost, protokolování dat, dálkové ovládání)
- snadná a bezpečná obsluha
- nízká údržba
- CIP (čištění na místě)
Níže uvedená tabulka vám poskytuje představu o přibližné zpracovatelské kapacitě našich ultrazvukových přístrojů:
| Objem vsádky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 0,5 až 1,5mL | n.a. | VialTweeter | 1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 až 20L | 0,2 až 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 až 150L | 3 až 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 až 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | větší | klastr UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchací aplikace, dispergaci, emulgaci a extrakci v laboratorním, poloprovozním a průmyslovém měřítku.
Literatura / Reference
- Nina Hauptman; Marta Klanjšek Gunde; Matjaž Kunaver; Marija Bešter-Rogač (2011): Influence of dispersing additives on the conductivity of carbon black pigment dispersion. J Coat Technol Res 8, 2011. 553–561.
- 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.
- Shaik, S., Sonawane, S.H., Barkade, S.S., Bhanvase, B. (2016): Synthesis of Inorganic, Polymer, and Hybrid Nanoparticles Using Ultrasound. In: Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry. Springer, Singapore.
- 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.
Fakta, která stojí za to znát
Barviva se rozlišují na barviva na minerální bázi a barviva na bázi organických pigmentů. Oba typy barviv se hojně používají v řadě aplikací a každý z nich má své vlastní výhody a hlediska. Volba mezi nimi závisí na faktorech, jako je požadovaný barevný rozsah, požadavky na stabilitu, specifické potřeby aplikace a regulatorní hlediska.
Organické pigmenty
Barviva na bázi organických pigmentů jsou odvozena od sloučenin na bázi uhlíku, například z rostlinných extraktů nebo syntetických zdrojů. Nabízejí širokou škálu barev a odstínů a běžně se používají v různých odvětvích, včetně kosmetiky, textilního průmyslu a tisku. Organické pigmenty mohou poskytovat vynikající barevnou sílu a jas, mohou však být náchylnější k blednutí v průběhu času, zejména při vystavení slunečnímu záření nebo jiným vlivům prostředí.
Minerální barvy
Uměle syntetizované anorganické barevné pigmenty se také shrnují pod souhrnný pojem „minerální barvy“. Tyto pigmenty jsou oxidy nebo soli kovů olova, zinku, titanu, barya, chromu, železa, hliníku, rtuti, kadmia, mědi, manganu a kobaltu. Patří k nim bílé barvy olovnatá běloba (uhličitan olovnatý) a zinková běloba (oxid zinečnatý). Titanová běloba (oxid titaničitý), litopon (sulfid zinečnatý) a Blanc fix (síran barnatý).
Mezi barevné a černé pigmenty patří suřík (oxid olova), neapolská žluť (antimoničnan olovnatý), chromová žluť (chroman olovnatý), chromová oranž, chromová zeleň (oxid chromu), zinková žluť (chroman zinečnatý), měděnka (octan měďnatý), permanentní zeleň, železitá červeň, anglická červeň a také smalt.
Tyto pigmenty jsou vysoce stabilní a odolné vůči blednutí.
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratorní po průmyslovou velikost.