Ultrazvuk pro dispergaci a mletí: Barva & pigmenty
Silový ultrazvuk je dobře známý pro své intenzivní a přesně kontrolovatelné mlecí a dispergační účinky. Díky tomu jsou ultrazvukové homogenizátory ideální pro výrobu pigmentových past a nátěrových hmot. Průmyslové ultrasonikátory poskytují vysoce rovnoměrnou distribuci velikosti částic v rozsahu mikronů a nano. Zpracovávejte velkoobjemové proudy s vysokou viskozitou pomocí Hielscher sonikátorů, abyste dosáhli homogenního smáčení, dispergace, deaglomerace a mletí!
Výroba nátěrových hmot ultrazvukem
Vylepšete své barvy, barvy a nátěry pomocí ultrazvuku:
- Formulace: Ať už se jedná o vysoké viskozity, vysoké zatížení částicemi, na bázi vody nebo rozpouštědel – s Hielscher průmyslové inline ultrasonicators můžete zpracovat jakoukoli formulaci.
- Mikronová a nano velikost: Vysoké smykové síly generované akustickou kavitací redukují částice na nepatrné průměry částic a zajišťují rovnoměrnou disperzi. Úprava parametrů ultrazvuku podle vašich požadavků na částice a formulaci umožňuje spolehlivou výrobu nano-velkých pigmentů.
- Optické vlastnosti: Pro získání správných optických vlastností je třeba kontrolovat velikost částic pigmentu. Opacita obvykle koreluje s velikostí částic: čím jemnější je velikost částic, tím větší je neprůhlednost. Například TiO2 je specificky zpracován na velikost částic 0,20 až 0,3 mikronu, což je přibližně ekvivalent jedné poloviny vlnové délky světla. Ultrazvuku redukuje pigmenty TiO2 na jejich optimální velikost, takže je dosaženo konečného skrytí.
- Vysoce účinné částice: Menší velikost částic má za následek větší sytost barev, konzistenci a stabilitu barev. Intenzivní, ale přesně kontrolovatelné ultrazvukové síly umožňují produkci modifikovaných a funkcionalizovaných nanočástic, jako jsou obalené částice, SWNT, MWCNT a částice jádra. Tyto částice vykazují jedinečné vlastnosti a povyšují nátěrové hmoty nebo nátěrové hmoty na novou úroveň kvality a funkčnosti (např. odolnost proti UV záření, odolnost proti poškrábání, pevnost, přilnavost, vysoká tepelná odolnost, infračervená a sluneční odrazivost).
- Modifikované částice: Povrchově modifikované pigmenty mají velmi nízkou viskozitu při vysokém zatížení pigmentem (2,5 cP při 10 % pevných látek), vynikající stabilitu suspenze a vysokou čistotu. Ultrazvukem asistovaná funkcionalizace částic usnadňuje syntézu vysoce výkonných pigmentů se speciálními vlastnostmi.
- Konečné formulace
- Hlavní šarže pigmentové pasty
- rafinace částic po konvenčním mletí

Pigmentové pasty jsou mlety a dispergovány pomocí ultrazvukové kavitace a vysoké smykové síly vykazují významné zmenšení velikosti a rovnoměrné rozložení. Výše uvedený graf ukazuje rostoucí zmenšování velikosti při zvyšující se ultrazvukové energii.
Pro výrobu nátěrových hmot musí být složky, jako jsou pigmenty, pojiva/filmotvorné látky, ředidla/rozpouštědla, pryskyřice, plniva a přísady, smíchány do homogenního složení. Pigmenty jsou určující složkou, která dává barvě její barvu. Nejdůležitějším bílým pigmentem je TiO2, který je třeba rozemlít na optimální velikost částic o průměru 0,2 až 0,3 mikronu, aby se zobrazil požadovaný stupeň bělosti, jasu, neprůhlednosti a velmi vysoký index lomu. Ultrazvukové smykové síly zajišťují velmi účinnou a energeticky efektivní deaglomeraci a disperzi částic TiO2 (viz obrázek níže).

TEM ultrazvukem dispergované suspenze nanočástic TiO2 s různými koncentracemi pevných látek. Sonikace byla provedena pomocí Ultrasonicator UIP1000hdT
Vlevo: vstup ultrazvukové energie 1,8 × 105 J/L – Vpravo: vstup ultrazvukové energie 5,4 × 105 J/L
(Studie a obrázky: ©Fasaki et al., 2012)
Ultrazvukové frézování a dispergování zvyšuje kvalitu nátěru zlepšením jeho barevné pevnosti, hustoty, jemnosti broušení, disperze a reologie.
Ultrazvuková disperze & Podmínky mletí
Kvalita barev a nátěrů závisí na homogenní disperzi pigmentů. Hielscher Ultrasonics dodává efektivní mlecí a mlecí zařízení pro disperzi barev, zejména pro formulace s vysokým pigmentovým zatížením. Mechanismus ultrazvukových dispergátorů pro mletí, broušení, deaglomeraci a disperzní aplikace je založen hlavně na smykovém principu generovaném ultrazvukovou kavitací. Kavitační smykové síly potřebné pro disociaci částic jsou produkovány velkými tlakovými rozdíly, lokálními horkými místy a kapalnými tryskami, což má za následek rozpad částic srážkou mezi částicemi.
Průmyslové ultrazvukové dispergátory, jako je UIP16000hdT s výkonem 16 000 W na ultrazvukovou sondu, mají kapacitu pro zpracování velkých objemů proudů barev a nátěrů.

Ultrazvukové zpracování: 7x UIP1000hdT

Sonikovaná křídová barva na grindometru demonstruje dokonale rovnoměrnou deaglomeraci a distribuci velikosti částic pigmentů
Disperze nanočástic
Ultrazvukové broušení a dispergace je často jedinou metodou, jak efektivně zpracovat nanočástice za účelem získání sinlge dispergovaných primárních částic. Malá velikost primárních částic má za následek velký povrch a koreluje s vyjádřením jedinečných charakteristik a funkcí částic. Současně je menší velikost částic spojena s vysokou povrchovou energií pro závažnější agregaci a reaktivitu, takže k homogennímu rozptýlení nanočástic do formulace jsou zapotřebí intenzivní ultrazvukové dispergační síly.
Kromě toho může ultrazvuková povrchová úprava upravit nanočástice, což vede ke zlepšení dispergovatelnosti, stability disperze, hydrofobnosti a dalších vlastností.
Výzkumníci doporučili ultrazvukovou disperzní metodu pro nanočástice jako preferované řešení, “Protože materiál dispergovaný ultrazvukovou metodou je mnohem čistší než materiál vyrobený frézováním housenek.” [Kim et al. 2010].

Ultrazvuková disperzní technika má mnoho výhod ve srovnání s tradičními technologiemi frézování, jako jsou tříválcové, kulové nebo mediální mlýny.
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
Caution: Video "duration" is missing
Literatura / Reference
- 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.
Fakta, která stojí za to vědět
Ultrazvukové tkáňové homogenizátory jsou často označovány jako sonda sonikátor / sonifikátor, sonický lyzér, ultrazvukový disruptor, ultrazvuková bruska, sono-ruptor, sonifikátor, sonický dezmembrátor, buněčný disruptor, ultrazvukový dispergátor, emulgátor nebo rozpouštěč. Různé termíny vyplývají z různých aplikací, které mohou být splněny sonikací.

Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratoř k průmyslová velikost.