Vysoce výkonné homogenizátory barev
Ultrazvukové mixéry jsou spolehlivým nástrojem pro homogenizaci, dispergaci a emulgaci tekutých nátěrových hmot a pigmentových formulací. Ultrazvukové homogenizátory nejen produkují vysoce stabilní, jednotné emulze a disperze barev, ale ultrasonicators se také používají k mletí a mletí pigmentů, nanomateriálů a primárních částic. Díky vynikajícím výsledkům disperze a mletí jsou ultrazvukové homogenizátory implementovány v průmyslu nátěrových hmot jako jedna z nejsofistikovanějších dostupných technik míchání barev a pigmentových past.
Homogenizace, disperze a emulze nátěrových hmot
Homogenizace se používá ke snížení velikosti částic pevných látek nebo kapek, aby se usnadnila výroba stabilních vysoce kvalitních emulzí a disperzí. Při formulaci barev, nátěrů a laků je jednotná velikost částic rozhodující pro rovnoměrné výsledky v zabarvení, chování při aplikaci a funkčnosti nátěru nebo formulace nátěru.
Ultrazvukové homogenizátory barev pro disperzní a emulzní formulace
Ultrazvukové míchačky s vysokým smykem jsou ideální pro homogenizaci, emulgaci a solubilizaci, kde je velikost částic nebo kapek a rovnoměrná distribuce rozhodující pro výkon a kvalitu nátěru.
Ultrazvuku je preferovanou technologií homogenizace, protože intenzivní akustická kavitace vysoce výkonného ultrazvuku je schopna spolehlivě rozložit molekuly až na rovnoměrnou distribuci částic v rozsahu mikronů a nano. Ultrazvuková homogenizace je nejsofistikovanější technikou výroby částic o velikosti nano a mikronů. Velikost částic (např. pigmentů, olejů, vosků, přísad atd.) lze individuálně upravit použitím správného množství ultrazvukové intenzity.
Kromě toho může ultrazvuková disperze vést k povrchové modifikaci pigmentů, což má za následek výrazně zvýšenou stabilitu disperze.
Průmyslový ultrazvukový procesor UIP16000 (16kW) pro výrobu nátěrových hmot a nanoplniv
- vodou ředitelné barvy
- Barvy na bázi rozpouštědel
- Emulzní barvy
- disperzní barvy
- latexové disperze
- voskové emulze
- vysoké zatížení pigmentem
- Lesklé emulzní barvy
- suspoemulze (směs suspenze a emulze)
- Vysoce výkonné povlaky
- natírá
- polymerní formulace
- Smalty
- Přísady nanočástic
- abrazivní částice
- Miniemulzní polymerace
Ultrazvuková disperze nanoplniv
Nano plniva jsou začleněna do povlaků, jako jsou polymery nebo pryskyřice. Taková nanoplniva mohou výrazně zlepšit mechanické vlastnosti, např. odolnost proti UV záření, odolnost proti poškrábání, tuhost a houževnatost / pevnost v tahu určitých materiálů. Hlavním rozdílem mezi konvenčními plnivy o velikosti mikronů a plnivy o velikosti nano je vysoký měrný poměr povrchu a tím i úplná změna vlastností nanoplniv. Nanomateriály (např. plniva v nanoměřítku) musí být rovnoměrně rozptýleny do nátěrové hmoty nebo nátěrové hmoty, aby celý povrch mohl interagovat s okolní matricí. Pouze tehdy, jsou-li dispergována jako jednotlivé dispergované nanočástice, mohou nanoplniva vyjádřit své mimořádné materiálové vlastnosti. Ultrazvukové homogenizátory a dispergátory jsou vynikající technologií míchání pro rozpletení, deaglomeraci a rovnoměrnou disperzi nanočástic, jako jsou nanoplniva, do matrice (např. polymery, epoxidy nebo pryskyřice). Vzhledem k tomu, že ultrazvukové smykové síly přerušují mezičásticové vazby, každá částice se jednotlivě disperguje do matrice a zahrnuje své plné vlastnosti. Ultrazvuková disperze a homogenizace je tak nejspolehlivější metodou pro výrobu vysoce výkonných povlaků.
Ultrazvuková disperzní technika má mnoho výhod ve srovnání s tradičními technologiemi frézování, jako jsou tříválcové, kulové nebo mediální mlýny.
Ultrazvuková disperze latexové emulze
Přestože latexové barvy nejsou nejsložitější formulací barvy na přípravu, musí být stále pečlivě připraveny a všechny složky latexové formulace musí být přidány ve zvoleném pořadí. V prvním kroku přípravy se připraví základní suspenze barvy. Proto jsou pigmenty dispergovány ve vodě se smáčedly, odpěňovači a dalšími přísadami potřebnými pro konkrétní recepturu formulace. Pigmenty oxidu titaničitého (TiO2) se obvykle dispergují jako první a poté se přidají nastavovací pigmenty. U většiny receptur je pořadí a míra přidání těchto sloučenin zásadním faktorem ovlivňujícím kvalitu. Většinou se pro smáčení a dispergaci částic používají vysokorychlostní lopatkové / rotační mixéry, které jsou nejběžnější metodou latexové emulgace. U nožových nebo rotačních mixérů je míchání konzistentního základního složení časově náročné. Následně se do směsi přidá latexová emulze a zapracuje se do směsi s výrazně nižší úrovní míchací energie. Latexové emulze jsou náchylné ke slučování nebo lámání a vyžadují mírné homogenizační podmínky. Poté se přidají již předem dispergovaná zahušťovadla, aby se upravila viskozita finální emulze latexové barvy na požadovanou konzistenci.
Ultrazvukový dispergátor si snadno a spolehlivě poradí s přípravou latexových emulzí. Vzhledem k tomu, že energie sonikace a tím i intenzita dispergace může být přizpůsobena emuslifikaci a homogenizaci různých kroků přípravy, lze spolehlivě zabránit rozkladu složek nebo rozbití latexové emulze. Ultrazvuková disperze je osvědčená technika pro úplné smáčení práškem. Pořadí přidávání materiálů atd. lze změnit podle požadavků na formulaci. Ideálně nastavený vstup ultrazvukové energie umožňuje plné vyjádření zbarvení pigmentů a výsledkem je vysoce kvalitní latexová emulzní barva.
Vzhledem k tomu, že ultrazvukový dispergátor s průtokovou buňkou je uzavřený systém, nedochází k nežádoucímu provzdušňování ani pěnění. Ultrasonicator nabízí výhodu robustního a spolehlivého, snadného a bezpečného ovládání, které má kratší dávkové cykly a jednodušší postupy formulace. I se stolním ultrasonicatorem v průtokovém nastavení mohou být podstatné výrobní kapacity efektivní a nákladově efektivně zpracovány.
Před a po sonikaci: Zelená křivka ukazuje velikost částic před sonikací, červená křivka je distribuce velikosti částic ultrazvukem dispergovaného oxidu křemičitého.
Ultrazvuková disperze voskových emulzí
Voskové emulze a disperze jsou formulované přísady vyrobené z jemných a stabilizovaných částic vosku, homogenně rozložených ve vodě. Když se vosk disperguje jako nano kapičky s velmi homogenní distribucí kapiček, získají se stabilní voskové emulze. Ultrazvukové homogenizátory generují intenzivní smykové síly a jsou spolehlivými a robustními dispergačními systémy pro výrobu stabilních voskových nanoemulzí.
Přečtěte si více o ultrazvukové emulgaci vosku!
Ultrazvukový dispergátor se skleněnou průtočnou buňkou pro zobrazení homogenizace červené barvy
UV-černé pigmenty: před a po ultrazvuku
Ultrazvukové homogenizátory s vysokým smykem pro nátěrové hmoty
Hielscher Ultrazvukové homogenizátory, dispergátory, emulgátory a mlýny se používají v průmyslové výrobě vysoce výkonných barev a nátěrů. S intenzivní ultrazvukovou frekvenční energií vytvářejí ultrazvukové homogenizátory velmi vysoké smykové síly, turbulence a destruktivní síly. Tyto mimořádně intenzivní ultrazvukové síly spojují požadovaný dopad na suspenze pevná látka-kapalina, aby se částice dispergovaly a rozemlety na požadovanou velikost a funkčnost.
Ultrazvukové frézování ložisek s vysokým obsahem pevných látek
Ultrazvukové inline systémy snadno zvládnou velmi vysoké koncentrace pevných látek. Dokud je zatížení částic kejdy v rozsahu čerpání a může být přiváděno přes ultrazvukovou průtokovou buňku, mohou průmyslové ultrazvukové homornezéry Hielscher spolehlivě zpracovat jakýkoli druh vysoce viskózních, pastovitých suspenzí. Ultrazvukové mokré mletí se běžně používá k přípravě hlavních šarží mikronů a nanopigmentů. Schopnost zvládnout tak vysoké pevné zatížení i abrazivními částicemi činí z ultrazvukových homogenizátorů s vysokým smykovým třením nejúčinnější a nejúčinnější technologii frézování pigmentů a nanočástic.
Ultrazvuková míchadla nádrží a průtokové reaktory
Nátěrové hmoty mohou být smíchány v otevřených nádržích nebo šaržích, do kterých je vložena jedna nebo více ultrazvukových sond. Míchání otevřených kontejnerů pomocí nastavení, jako je Hielscher SonoStation (viz obr. vlevo), je ideálním nastavením pro dispergaci středně velkých objemů nízko až středně viskózních formulací. Pro velký objemový výkon, intenzivní aplikace frézování a lámání primárních částic, stejně jako pro vysoce viskózní suspenze a pasty, je nastavení s tlakovým ultrazvukem volbou.
Otevřenou nádobu, jako je nádrž, nelze natlakovat a není ideální pro rovnoměrné zpracování větších a/nebo vysoce viskózních objemů. Ultrazvukový průtokový reaktor může být natlakován až na několik bargů. Použití tlaku během sonikace zesiluje akustickou kavitaci a tím i smykové síly a dispergační / mletí / homogenizační účinky ultrazvuku. Současně jsou všechny barvy nebo pigmenty rovnoměrně přiváděny do reaktoru: mají stejnou dobu zdržení a jsou zpracovávány za přesně stejných ultrazvukových podmínek, čímž je dosaženo velmi homogenního výsledku disperze / mletí. Velmi rovnoměrné ošetření pod intenzivními ultrazvukovými silami vede k vynikajícím nátěrovým hmotám.
Hielscher Ultrasonics nabízí celou řadu vysoce výkonných ultrazvukových procesorů s nastavením nádrže a reaktoru, které vám poskytnou ideální ultrazvukové dispergační zařízení pro vaši výrobu barev.
Ultrazvukové dispergátory pro každou kapacitu produktu
Produktová řada Hielscher Ultrasonics pokrývá celé spektrum ultrazvukových procesorů od kompaktních laboratorních ultrasonicators přes stolní a pilotní systémy až po plně průmyslové ultrazvukové procesory s kapacitou pro zpracování nákladních automobilů za hodinu. Kompletní sortiment produktů nám umožňuje nabídnout vám nejvhodnější ultrazvukový dispergátor pro vaše nátěrové hmoty, procesní kapacitu a výrobní cíle.
Ultrazvukové stolní systémy jsou ideální pro testy proveditelnosti a optimalizaci procesů. Lineární škálování založené na zavedených procesních parametrech umožňuje velmi snadno zvýšit zpracovatelské kapacity od menších šarží až po plně komerční výrobu. Zvýšení měřítka lze provést buď instalací výkonnější ultrazvukové dispergační jednotky, nebo shlukováním několika ultrazvukových zařízení paralelně. S UIP16000 nabízí Hielscher nejvýkonnější ultrazvukový dispergátor na světě.
Přesně regulovatelné amplitudy pro optimální výsledky
Všechny Hielscher ultrasonicators jsou přesně ovladatelné a tím spolehlivé pracovní koně ve výrobě. Amplituda je jedním z klíčových procesních parametrů, které ovlivňují účinnost a účinnost ultrazvukové dispergace a mokrého mletí pigmentových past, barev a polymerů.
Všechny Hielscher Ultrazvuk’ Procesory umožňují přesné nastavení amplitudy. Sonotrody a posilovací rohy jsou příslušenství, které umožňuje upravit amplitudu v ještě širším rozsahu. Hielscherovy průmyslové ultrazvukové procesory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy a dodávat požadovanou ultrazvukovou intenzitu pro náročné aplikace. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7. Vysoké amplitudy jsou nezbytné, pokud jde o vysoce výkonné ultrazvukové aplikace, jako jsou nanodisperze, syntéza nanočástic, mletí primárních částic a miniemulze.
Přesné nastavení amplitudy a trvalé sledování parametrů ultrazvukového procesu pomocí inteligentního softwaru vám dává možnost ošetřovat pigmenty a práškové suspenze za nejefektivnějších ultrazvukových podmínek. Optimální sonikace pro nejlepší výsledky disperze!
Snadné testování bez rizika
Ultrazvukové procesy lze škálovat zcela lineárně. To znamená, že každý výsledek, kterého jste dosáhli pomocí laboratorního nebo stolního ultrazvuku, lze škálovat na přesně stejný výstup pomocí přesně stejných parametrů procesu. Díky tomu je ultrazvuku ideální pro bezrizikové testování proveditelnosti, optimalizaci procesů a následnou implementaci do komerční výroby. Kontaktujte nás a zjistěte, jak může sonikace zlepšit výrobu barev a pigmentů.
Nejvyšší kvalita – Navrženo a vyrobeno v Německu
Jako rodinný podnik Hielscher upřednostňuje nejvyšší standardy kvality svých ultrazvukových procesorů. Všechny ultrasonicators jsou navrženy, vyrobeny a důkladně testovány v našem sídle v Teltow poblíž Berlína v Německu. Robustnost a spolehlivost ultrazvukového zařízení Hielscher z něj činí pracovního koně ve vaší výrobě. Provoz 24 hodin denně, 7 dní v týdnu při plném zatížení a v náročných prostředích je přirozenou charakteristikou vysoce výkonných dispergátorů Hielscher. Díky tomu je ultrazvukové zařízení Hielscher spolehlivým pracovním nástrojem, který splňuje vaše požadavky na zpracování nátěrů.
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| Není k dispozici | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
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.
Fakta, která stojí za to vědět
Jaký je rozdíl mezi disperzemi a emulzemi
Definice disperze:
A disperze je systém, ve kterém jsou distribuované částice jednoho materiálu dispergovány v kontinuální fázi jiného materiálu. Tyto dvě fáze mohou být ve stejném nebo různém stavu hmoty.
Rozlišují se různé typy disperzí. Rozlišovacími faktory jsou například poměr velikosti částic dispergovaných částic ve vztahu k částicím kontinuální fáze, zda dochází ke srážkám nebo ne, a přítomnost Brownova pohybu. Obecně se disperze částic dostatečně velkých pro sedimentaci nazývají suspenze, zatímco disperze menších částic se nazývají koloidy a roztoky. Emulze je specifický podtyp disperze, kde jsou dvě nemísitelné kapaliny (dvě fáze stejného stavu) dispergovány do sebe.
Definice emulze:
emulze jsou kapalné systémy nejméně dvou nemísitelných kapalin, kde jedna z kapalin je dispergována v druhé jako malé kapičky. Fáze malých, distribuovaných kapiček se nazývá dispergovaná nebo vnitřní fáze, zatímco druhá fáze se nazývá kontinuální nebo vnější fáze. Existují dva hlavní typy emulzí, které se rozlišují: emulze olej ve vodě (O/V) a voda v oleji (W/O). V emulzi olej ve vodě (O/V) je vnitřní fází olej nebo kapalina mísitelná s olejem a vnější fází je voda nebo kapalina mísitelná s vodou. V emulzi voda v oleji (W/O) je vnitřní fází kapalina podobná vodě, zatímco vnější fáze je kapalina podobná oleji.
Většina emulzí vyžaduje emulgační činidlo, známé jako stabilizátor nebo povrchově aktivní látka. Velikost kapiček hraje také zásadní roli pro stabilitu emulze. Čím menší je velikost kapiček, tím stabilnější je emulze.
Vysoce výkonný ultrazvuk! Sortiment produktů Hielscher pokrývá celé spektrum od kompaktního laboratorního ultrasonicator přes stolní jednotky až po plně průmyslové ultrazvukové systémy.