Ο υπέρηχος δύναμης είναι γνωστός για τις έντονες και ακριβώς ελέγξιμες επιδράσεις άλεσης και διασποράς του. Οι βιομηχανικοί υπερηχητικοί παρέχουν μια ιδιαίτερα ομοιόμορφη κατανομή μεγέθους σωματιδίων στη μικρο-και νανο-σειρά. Οι βιομηχανικοί υπερηχητικοί επεξεργάζονται εύκολα μεγάλες ροές όγκου υψηλών ιξώδη και εκπληρώνουν μια ομοιογενή διαβροχή, διασπορά, αποσυσσωμάτωση και άλεση.

Ζωγραφική κατασκευή με υπερήχους

Βελτίωση χρώματα, χρώματα και επιστρώσεις με κατεργασία με υπερήχους:

• Διατύπωση: Είτε υψηλή ιξώδη, υψηλά φορτία σωματιδίων, υδατικά ή με βάση – με Hielscher βιομηχανική inline υπερήχων μπορείτε να επεξεργαστείτε οποιαδήποτε διατύπωση.
• Μικρόν-και νανο-μέγεθος: Οι υψηλές δυνάμεις διάτμησης που παράγονται από την ακουστική σπηλαίωση μειώνουν τα σωματίδια σε λεπτές διαμέτρους σωματιδίων και παρέχουν ομοιόμορφη διασπορά. Η προσαρμογή των παραμέτρων υπερήχων στις απαιτήσεις σωματιδίων και διατύπωσης επιτρέπει την αξιόπιστη παραγωγή χρωστικών νανομεγέθους.
• Οπτικές ιδιότητες: Για να ληφθούν οι σωστές οπτικές ιδιότητες, πρέπει να ελέγχεται το μέγεθος των σωματιδίων χρωστικής. Συνήθως, η αδιαφάνεια συσχετίζεται με το μέγεθος των σωματιδίων: όσο λεπτότερο είναι το μέγεθος των σωματιδίων, τόσο μεγαλύτερη αδιαφάνεια. Για παράδειγμα, το TiO2 επεξεργάζεται ειδικά σε μέγεθος σωματιδίων 0,20 έως 0,3 micron, το οποίο ισοδυναμεί περίπου με το ήμισυ του μήκους κύματος του φωτός. Υπερήχους μειώνει τις χρωστικές TiO2 στο βέλτιστο μέγεθος τους, έτσι ώστε να επιτευχθεί τελική απόκρυψη.
• Σωματίδια υψηλής απόδοσης: Τα μικρότερα μεγέθη σωματιδίων έχουν ως αποτέλεσμα μεγαλύτερο κορεσμό χρώματος, χρωματική συνοχή και σταθερότητα. Οι έντονες, αλλά με ακρίβεια ελεγχόμενες δυνάμεις υπερήχων επιτρέπουν την παραγωγή τροποποιημένων και λειτουργικών νανοσωματιδίων, όπως επικαλυμμένα σωματίδια, SWNTs, MWCNTs και σωματίδια πυρήνα-κελύφους. Τέτοια σωματίδια παρουσιάζουν μοναδικά χαρακτηριστικά και ανυψώνουν τα σκευάσματα βαφής ή επίστρωσης σε ένα νέο επίπεδο ποιότητας και λειτουργικότητας (π.χ. αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία, αντοχή στις γρατσουνιές, αντοχή, συγκολλητικότητα, υψηλή αντοχή στη θερμότητα, υπέρυθρη και ηλιακή ανακλαστικότητα).
• Τροποποιημένα σωματίδια: Οι επιφανειακά τροποποιημένες χρωστικές έχουν πολύ χαμηλό ιξώδες σε υψηλά φορτία χρωστικής (2.5cP σε στερεά 10%), ανώτερη σταθερότητα εναιωρήματος και υψηλή καθαρότητα. Η υπερηχητικά υποβοηθούμενη λειτουργικότητα σωματιδίων καθιστά απλή τη σύνθεση χρωστικών υψηλής απόδοσης με ειδικά χαρακτηριστικά.

Οι πάστες χρωστικής αλέθονται και διασκορπίζονται χρησιμοποιώντας σπηλαίωση υπερήχων και οι δυνάμεις υψηλής διάτμησης παρουσιάζουν σημαντική μείωση μεγέθους και ομοιόμορφη κατανομή. Το παραπάνω διάγραμμα δείχνει την αυξανόμενη μείωση του μεγέθους στην αύξηση της υπερηχητικής ενέργειας.

Για την παραγωγή χρωμάτων, τα συστατικά όπως χρωστικές ουσίες, συνδετικά / μεμβράνες, αραιωτικά / διαλύτες, ρητίνες, πληρωτικά και πρόσθετα πρέπει να αναμειγνύονται μαζί σε μια ομοιογενή σύνθεση. Οι χρωστικές είναι το καθοριστικό συστατικό που δίνει στο χρώμα το χρώμα του. Η πιο σημαντική λευκή χρωστική ουσία είναι η TiO2, η οποία πρέπει να αλεσθεί σε βέλτιστο μέγεθος σωματιδίων μεταξύ 0,2 και 0,3 μικρών σε διάμετρο για να δείξει τον επιθυμητό βαθμό λευκότητας, φωτεινότητας, αδιαφάνειας και πολύ υψηλού δείκτη διάθλασης. Οι υπερηχητικές δυνάμεις διάτμησης παρέχουν μια πολύ αποτελεσματική και ενεργειακά αποτελεσματική αποσυσσωμάτωση και διασπορά σωματιδίων TiO2 (βλ. εικόνα παρακάτω).

TEM υπερηχητικά διασκορπισμένο εναιώρημα νανοσωματιδίων TiO2 με διαφορετικές στερεές συγκεντρώσεις. Κατεργασία με υπερήχους πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το υπερήχων UIP1000hdT
Αριστερά: είσοδος ενέργειας υπερήχων 1,8 × 10⁵ J/L – Δεξιά: είσοδος ενέργειας υπερήχων 5.4 × 10⁵ J/L
(Μελέτη και εικόνες: ©Fasaki et al., 2012)

 
Η άλεση και η διασπορά υπερήχων ενισχύουν την ποιότητα του χρώματος βελτιώνοντας την αντοχή χρώματος, την πυκνότητα, τη λεπτότητα της λείανσης, τη διασπορά και τη ρεολογία.

Υπερήχων Διασποράς & Συνθήκες λείανσης

Η ποιότητα των χρωμάτων και των επικαλύψεων βασίζεται στην ομοιογενή διασπορά των χρωστικών. Hielscher Υπέρηχοι παρέχει αποτελεσματικό εξοπλισμό άλεσης και λείανσης για διασπορά χρωμάτων, ειδικά για σκευάσματα με υψηλά φορτία χρωστικής. Ο μηχανισμός των υπερηχητικών διασκορπιστών για εφαρμογές άλεσης, λείανσης, αποσυσσωμάτωσης και διασποράς βασίζεται κυρίως στην αρχή διάτμησης που παράγεται από υπερηχητική σπηλαίωση. Οι δυνάμεις διάτμησης σπηλαίωσης που είναι απαραίτητες για τη διάσταση των σωματιδίων παράγονται από διαφορές υψηλής πίεσης, τοπικά θερμά σημεία και πίδακες υγρού, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα τη διάσπαση των σωματιδίων από σύγκρουση μεταξύ σωματιδίων.
Οι βιομηχανικοί διασκορπιστές υπερήχων όπως το UIP16000hdT με 16.000 watt ανά υπερηχητικό καθετήρα έχουν την ικανότητα να επεξεργάζονται ροές μεγάλου όγκου χρωμάτων και επικαλύψεων.

Διασπορά νανοσωματιδίων

Υπερήχων λείανση και διασπορά είναι συχνά η μόνη μέθοδος για την αποτελεσματική επεξεργασία νανο-σωματιδίων προκειμένου να ληφθούν sinlge-διασκορπισμένα πρωτογενή σωματίδια. Ένα μικρό μέγεθος πρωτογενούς σωματιδίου έχει ως αποτέλεσμα μια μεγάλη επιφάνεια και συσχετίζεται με την έκφραση μοναδικών χαρακτηριστικών και λειτουργιών σωματιδίων. Ταυτόχρονα, ένα μικρότερο μέγεθος σωματιδίων συνδέεται με υψηλή επιφανειακή ενέργεια για πιο σοβαρή συσσωμάτωση και αντιδραστικότητα, έτσι ώστε οι έντονες δυνάμεις διασποράς υπερήχων να απαιτούνται για τη διασπορά των νανοσωματιδίων ομοιογενώς στη σύνθεση.
Επιπλέον, μια επιφανειακή επεξεργασία υπερήχων μπορεί να τροποποιήσει τα νανοσωματίδια που οδηγεί σε βελτιωμένη διασπορά, σταθερότητα διασποράς, υδροφοβία και άλλα χαρακτηριστικά.
Οι ερευνητές έχουν συστήσει τη μέθοδο διασποράς υπερήχων για νανοσωματίδια ως προτιμώμενη λύση, “Επειδή το υλικό που διασκορπίζεται με τη μέθοδο υπερήχων είναι πολύ καθαρότερο από αυτό που παράγεται από την άλεση σφαιριδίων.” [Kim et al. 2010].

Υπερήχων διασποράς έχει σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι των συμβατικών τεχνικών άλεσης

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με την ομογενοποίηση υπερήχων και τη διασπορά χρωστικών ουσιών και χρωστικών ουσιών για masterbatches και σκευάσματα χρωμάτων!

Caution: Video "duration" is missing

Λογοτεχνία / Αναφορές