Højtydende homogenisatorer til maling
Ultralydsblandere er et pålideligt værktøj til at homogenisere, dispergere og emulgere flydende malings- og pigmentformuleringer. Ultralydshomogenisatorer fremstiller ikke blot meget stabile, ensartede malingsemulsioner og -dispersioner; ultralydsapparater bruges også til at formale og findele pigmenter, nanomaterialer og primærpartikler. På grund af fremragende dispergerings- og formalingsresultater anvender malingsindustrien ultralydshomogenisatorer som en af de mest avancerede tilgængelige teknikker til blanding af maling og pigmentpastaer.
Homogenisering, dispergering og emulsion af maling
Homogenisering anvendes til at reducere partikelstørrelsen af faste stoffer eller dråber for at lette fremstillingen af stabile emulsioner og dispersioner af høj kvalitet. Ved formulering af maling, belægninger og lakker er en ensartet partikelstørrelse afgørende for ensartede resultater med hensyn til farvning, påføringsegenskaber og malings- eller belægningsformuleringens funktionalitet.
Ultralydshomogenisatorer til maling til dispersions- og emulsionsformuleringer
Ultralydsblandere med høj forskydning er ideelle til homogenisering, emulgering og solubilisering, hvor partikel- eller dråbestørrelse og ensartet fordeling er afgørende for malingens ydeevne og kvalitet.
Sonikering er den foretrukne homogeniseringsteknologi, da den intense akustiske kavitation fra højeffektultralyd pålideligt kan nedbryde molekyler til en ensartet partikelfordeling i mikro- og nanometerområdet. Ultralydshomogenisering er den mest avancerede teknik til at fremstille partikler i nano- og mikrometerstørrelse. Partiklernes størrelse (f.eks. pigmenter, olier, vokser, tilsætningsstoffer osv.) kan tilpasses individuelt ved at anvende den rette ultralydsintensitet.
Desuden kan ultralydsdispergering føre til overflademodifikation af pigmenter, hvilket resulterer i en betydeligt øget dispersionsstabilitet.
Industriel ultralydsprocessor UIP16000 (16kW) til fremstilling af maling og nanofyldstoffer
- vandbaseret maling
- opløsningsmiddelbaseret maling
- emulsionsmaling
- dispersionsmaling
- latexdispersioner
- voksemulsioner
- høje pigmentindhold
- blank emulsionsmaling
- suspoemulsioner (blanding af suspension og emulsion)
- højtydende belægninger
- lakker
- polymerformuleringer
- emaljemaling
- nanopartikeltilsætningsstoffer
- abrasive partikler
- miniemulsionspolymerisation
- mikrobiel stabilisering af maling og belægninger
Ultralydsdispergering af nanofyldstoffer
Fyldstoffer i nanostørrelse inkorporeres i belægninger såsom polymerer eller harpikser. Sådanne nanofyldstoffer kan forbedre visse materialers mekaniske egenskaber betydeligt, f.eks. UV-bestandighed, ridsebestandighed, stivhed og sejhed / trækstyrke. Den væsentligste forskel mellem konventionelle fyldstoffer i mikrometerstørrelse og fyldstoffer i nanostørrelse er det høje specifikke overfladeforhold og dermed nanofyldstoffernes fuldstændigt ændrede egenskaber. Nanomaterialer (f.eks. fyldstoffer i nanoskala) skal dispergeres ensartet i en malings- eller belægningsformulering, så hele overfladearealet kan interagere med den omgivende matrix. Kun når nanofyldstoffer er dispergeret som enkeltstående nanopartikler, kan de udfolde deres ekstraordinære materialeegenskaber. Ultralydshomogenisatorer og ultralydsdispergatorer er den overlegne blandingsteknologi til at adskille sammenfiltrede nanopartikler, nedbryde deres agglomerater og dispergere nanopartikler såsom nanofyldstoffer jævnt i en matrix (f.eks. polymerer, epoxyer eller harpikser). Da ultralydens forskydningskræfter bryder bindingerne mellem partiklerne, dispergeres hver partikel enkeltvis i matrixen og udfolder alle sine egenskaber. Dermed er ultralydsdispergering og -homogenisering den mest pålidelige metode til fremstilling af højtydende belægninger.
Ultralydsdispergeringsteknikken har mange fordele sammenlignet med traditionelle formalingsteknologier såsom trevalsemøller, kuglemøller eller møller med formalingsmedier.
Ultralydsdispergering af latexemulsion
Selvom latexmaling ikke er den mest komplicerede malingsformulering at fremstille, skal den stadig fremstilles omhyggeligt, og alle komponenter i en latexformulering skal tilsættes i en udvalgt rækkefølge. I det første fremstillingstrin fremstilles en grundlæggende malingssuspension. Til dette dispergeres pigmenter i vand med befugtningsmidler, skumdæmpningsmidler og andre tilsætningsstoffer, som kræves til den specifikke formuleringsopskrift. Titandioxidpigmenter (TiO2) dispergeres normalt først, hvorefter fyldstofpigmenterne tilsættes. For de fleste formuleringer er rækkefølgen og mængden ved tilsætning af disse forbindelser en væsentlig faktor, der påvirker kvaliteten. Oftest anvendes højhastighedsbladblandere / rotationsblandere, som er den mest konventionelle metode til latexemulgering, til at befugte og dispergere partiklerne. Med blad- eller rotationsblandere er blandingen af en ensartet grundformulering en tidskrævende opgave. Derefter tilsættes latexemulsionen til blandingen og inkorporeres med et betydeligt lavere niveau af blandingsenergi. Latexemulsioner har tendens til at koalescere eller bryde sammen og kræver milde homogeniseringsbetingelser. Derefter tilsættes allerede prædispergerede fortykningsmidler for at justere viskositeten af den endelige latexmalingsemulsion til den ønskede konsistens.
En ultralydsdispergator kan nemt og pålideligt håndtere fremstillingen af latexemulsioner. Da sonikeringsenergien og dermed dispergeringsintensiteten kan tilpasses emulgeringen og homogeniseringen i de forskellige fremstillingstrin, kan nedbrydning af ingredienser eller sammenbrud af latexemulsionen pålideligt forhindres. Ultralydsdispergering er en gennemprøvet teknik til fuldstændig befugtning af pulver. Rækkefølgen for tilsætning af materialer osv. kan ændres efter formuleringens krav. Den ideelt tilpassede ultralydsenergitilførsel gør det muligt at udnytte pigmenternes farvevirkning fuldt ud og resulterer i en latexemulsionsmaling af høj kvalitet.
Da ultralydsdispergatoren med flowcelle er et lukket system, forekommer der ingen uønsket luftindblanding eller skumdannelse. Ultralydsapparatet har den fordel, at det er robust og pålideligt, nemt og sikkert at betjene og har kortere batchcyklusser og enklere formuleringsprocedurer. Selv med et ultralydsapparat til bordbrug i en gennemstrømningsopstilling kan betydelige produktionsmængder behandles effektivt og omkostningseffektivt.
Før og efter sonikering: Den grønne kurve viser partikelstørrelsen før sonikering, og den røde kurve viser partikelstørrelsesfordelingen for ultralydsdispergeret silica.
Ultralydsdispergering af voksemulsioner
Voksemulsioner og -dispersioner er formulerede tilsætningsstoffer fremstillet af fine og stabiliserede vokspartikler, der er homogent fordelt i vand. Når voks dispergeres som nanodråber med en meget homogen dråbefordeling, opnås en stabil voksemulsion. Ultralydshomogenisatorer genererer intense forskydningskræfter og er pålidelige og robuste dispergeringssystemer til fremstilling af stabile nanoemulsioner af voks.
Læs mere om ultralydsemulgering af voks!
Ultralydshomogenisatorer med høj forskydning til malingsformuleringer
Homogenisatorer, dispergatorer, emulgatorer og møller fra Hielscher Ultrasonics bruges til industriel fremstilling af højtydende maling og belægninger. Med den intense energi ved ultralydsfrekvens skaber ultralydshomogenisatorer meget høje forskydningskræfter, turbulens og destruktive kræfter. Disse ekstraordinært intense ultralydskræfter overfører den nødvendige påvirkning til opslæmninger af faste stoffer i væske for at dispergere og formale partikler til den ønskede størrelse og funktionalitet.
Ultralydsformaling ved høje faststofindhold
Inline-ultralydssystemer kan nemt håndtere meget høje faststofkoncentrationer. Så længe opslæmningens partikelindhold tillader, at den kan pumpes og føres gennem ultralydsflowcellen, kan Hielschers industrielle ultralydshomogenisatorer pålideligt behandle alle former for højviskøse, pastaagtige opslæmninger. Ultralydsvådformaling anvendes almindeligvis til at fremstille masterbatcher af pigmenter i mikro- og nanometerstørrelse. Evnen til at håndtere så høje faststofindhold, selv af abrasive partikler, gør ultralydshomogenisatorer med høj forskydning til den mest virkningsfulde og effektive formalingsteknologi til pigmenter og nanopartikler.
Ultralydstankomrørere og gennemstrømningsreaktorer
Malingsformuleringer kan blandes i åbne tanke eller batcher, hvor en eller flere ultralydssonder indsættes. Blanding i åbne beholdere med en opstilling som Hielscher SonoStation (se billedet til venstre) er en ideel opstilling til at dispergere mellemstore volumener af formuleringer med lav til middel viskositet. Til høj volumengennemstrømning, intensive anvendelser med formaling og nedbrydning af primærpartikler samt til højviskøse opslæmninger og pastaer er en ultralydsreaktor, der kan tryksættes, den foretrukne opstilling.
En åben beholder såsom en tank kan hverken tryksættes eller er ideel til ensartet behandling af større og/eller højviskøse volumener. En ultralydsgennemstrømningsreaktor kan tryksættes op til flere barg. Anvendelse af tryk under sonikering intensiverer den akustiske kavitation og dermed forskydningskræfterne og ultralydens dispergerings- / formalings- / homogeniseringseffekter. Samtidig føres al maling eller alle pigmenter ensartet ind i reaktoren: Med samme opholdstid og behandling under nøjagtigt de samme ultralydsbetingelser opnås et meget homogent dispergerings- / formalingsresultat. Den meget ensartede behandling under intense ultralydskræfter resulterer i overlegne malingsprodukter.
Hielscher Ultrasonics tilbyder hele udvalget af højtydende ultralydsprocessorer med tank- og reaktoropstillinger, som giver dig det ideelle ultralydsdispergeringsudstyr til din malingsproduktion.
Ultralydsdispergatorer til enhver produktionskapacitet
Hielscher Ultrasonics’ produktsortiment dækker hele spektret af ultralydsprocessorer fra kompakte laboratorieultralydsapparater over bord- og pilotsystemer til fuldt industrielle ultralydsprocessorer med kapacitet til at behandle hele lastbillæs pr. time. Det komplette produktsortiment gør det muligt for os at tilbyde dig den bedst egnede ultralydsdispergator til dine malingsformuleringer, din proceskapacitet og dine produktionsmål.
Ultralydssystemer til bordbrug er ideelle til gennemførlighedstests og procesoptimering. Lineær opskalering baseret på etablerede procesparametre gør det meget nemt at øge behandlingskapaciteten fra mindre partier til fuld kommerciel produktion. Opskalering kan ske ved enten at installere en kraftigere ultralydsdispergatorenhed eller ved at samle flere ultralydsapparater parallelt i en klynge. Med UIP16000 tilbyder Hielscher verdens kraftigste ultralydsdispergator.
Præcist styrbare amplituder for optimale resultater
Alle ultralydsapparater fra Hielscher kan styres præcist og er dermed pålidelige arbejdsheste i produktionen. Amplituden er en af de afgørende procesparametre, der påvirker effektiviteten og virkningen af ultralydsdispergering og -vådformaling af pigmentpastaer, maling og polymerer.
Alle Hielscher Ultrasonics’ processorer giver mulighed for præcis indstilling af amplituden. Sonotroder og boosterhorn er tilbehør, der gør det muligt at ændre amplituden over et endnu bredere område. Hielschers industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder og den nødvendige ultralydsintensitet til krævende anvendelser. Amplituder på op til 200µm kan nemt opretholdes kontinuerligt i 24/7-drift. Høje amplituder er afgørende ved anvendelser af højeffektultralyd såsom nanodispersioner, nanopartikelsyntese, formaling af primærpartikler og miniemulsioner.
Præcise amplitudeindstillinger og permanent overvågning af ultralydsprocesparametrene via intelligent software giver dig mulighed for at behandle dine pigmenter og pulveropslæmninger under de mest effektive ultralydsbetingelser. Optimal sonikering for de bedste dispergeringsresultater!
Nem, risikofri afprøvning
Ultralydsprocesser kan opskaleres fuldstændigt lineært. Det betyder, at ethvert resultat, du har opnået med et ultralydsapparat til laboratorie- eller bordbrug, kan opskaleres til nøjagtigt det samme resultat med nøjagtigt de samme procesparametre. Dette gør sonikering ideel til risikofri gennemførlighedstests, procesoptimering og efterfølgende implementering i kommerciel fremstilling. Kontakt os for at få at vide, hvordan sonikering kan forbedre din malings- og pigmentproduktion.
Højeste kvalitet – designet og fremstillet i Tyskland
Som en familieejet og familiedrevet virksomhed prioriterer Hielscher de højeste kvalitetsstandarder for sine ultralydsprocessorer. Alle ultralydsapparater designes, fremstilles og testes grundigt på vores hovedkontor i Teltow nær Berlin i Tyskland. Hielschers ultralydsudstyrs robusthed og pålidelighed gør det til en arbejdshest i din produktion. 24/7-drift under fuld belastning og i krævende miljøer er en naturlig egenskab ved Hielschers højtydende dispergatorer. Dette gør Hielschers ultralydsudstyr til et pålideligt arbejdsredskab, der opfylder dine krav til behandling af maling.
| Batchvolumen | Volumenstrøm | Anbefalede apparater |
|---|---|---|
| 1 til 500mL | 10 til 200mL/min | UP100H |
| 10 til 2000mL | 20 til 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 til 20L | 0,2 til 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 til 100L | 2 til 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 til 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | større | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg os!
Litteratur / Referencer
- 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.
Værd at vide
Hvad er forskellen mellem dispersioner og emulsioner
Definition af dispersion:
En dispersion er et system, hvor fordelte partikler af ét materiale er dispergeret i en kontinuert fase af et andet materiale. De to faser kan have samme eller forskellige tilstandsformer.
Der skelnes mellem forskellige typer dispersioner. Faktorer, der adskiller dem, er for eksempel størrelsesforholdet mellem de dispergerede partikler og partiklerne i den kontinuerte fase, om der forekommer udfældning, og tilstedeværelsen af brownske bevægelser. Generelt kaldes dispersioner af partikler, der er tilstrækkeligt store til at sedimentere, suspensioner, mens dispersioner af mindre partikler kaldes kolloider og opløsninger. En emulsion er en specifik undertype af dispersion, hvor to indbyrdes ublandbare væsker (to faser med samme tilstandsform) dispergeres i hinanden.
Definition af emulsion:
Emulsioner er væskesystemer med mindst to indbyrdes ublandbare væsker, hvor den ene væske er dispergeret i den anden som små dråber. Fasen med små, fordelte dråber kaldes den dispergerede eller indre fase, mens den anden fase kaldes den kontinuerte eller ydre fase. Der skelnes mellem to hovedtyper af emulsioner: olie-i-vand-emulsioner (O/W) og vand-i-olie-emulsioner (W/O). I olie-i-vand-emulsionen (O/W) er den indre fase en olie eller en væske, der er blandbar med olie, og den ydre fase er vand eller en væske, der er blandbar med vand. I vand-i-olie-emulsionen (W/O) er den indre fase den vandlignende væske, mens den ydre fase er den olielignende væske.
De fleste emulsioner kræver et emulgeringsmiddel, der er kendt som en stabilisator eller et overfladeaktivt stof. Dråbestørrelsen spiller også en afgørende rolle for emulsionsstabiliteten. Jo mindre dråbestørrelsen er, desto mere stabil er emulsionen.
Højtydende ultralyd! Hielschers produktsortiment dækker hele spektret fra det kompakte laboratorieultralydsapparat over bordapparater til fuldt industrielle ultralydssystemer.

