Υπερηχογράφημα για διασπορά και λείανση: βαφή & Χρωστικές ουσίες
Ο υπέρηχος ισχύος είναι γνωστός για τα έντονα και με ακρίβεια ελεγχόμενα αποτελέσματα άλεσης και διασποράς. Αυτό καθιστά τους ομογενοποιητές υπερήχων ιδανικούς για την παραγωγή χρωστικής πάστας και χρωμάτων σκευασμάτων. Οι βιομηχανικοί υπερήχων παρέχουν μια εξαιρετικά ομοιόμορφη κατανομή μεγέθους σωματιδίων στην περιοχή micron και nano. Επεξεργαστείτε ρεύματα μεγάλου όγκου υψηλού ιξώδους με υπερήχους Hielscher για να επιτύχετε ομοιογενή διαβροχή, διασπορά, αποσυσσωμάτωση και άλεση!
Κατασκευή Χρωμάτων με Υπερήχους
Βελτιώστε τα χρώματα, τα χρώματα και τις επιστρώσεις σας με κατεργασία με υπερήχους:
- Διατύπωση: Είτε πρόκειται για υψηλό ιξώδες, υψηλά σωματιδιακά φορτία, υδατικά ή με διαλύτη – με Hielscher βιομηχανική inline υπερήχων μπορείτε να επεξεργαστείτε οποιαδήποτε διατύπωση.
- Micron- 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 μέγεθός 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.
Η επεξεργασία με υπερήχους είναι μια ισχυρή μέθοδος άλεσης και διασποράς πάστας χρωστικών.
- Τελικές συνθέσεις
- κύριες παρτίδες χρωστικής πάστας
- εξευγενισμός σωματιδίων μετά από συμβατική άλεση
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 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 διασπορά & 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.
Επεξεργασία υπερήχων: 7x UIP1000hdT
Η βαφή κιμωλίας με υπερήχους στο λειανόμετρο καταδεικνύει την τέλεια ομοιόμορφη αποσυσσωμάτωση και κατανομή μεγέθους σωματιδίων των χρωστικών ουσιών
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].
UV-μαύρες χρωστικές ουσίες: Πριν και μετά από υπερήχους
Η τεχνική διασποράς υπερήχων έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τις παραδοσιακές τεχνολογίες άλεσης όπως μύλοι τριών κυλίνδρων, σφαιρών ή μέσων.
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Caution: Video "duration" is missing
Το συμπαγές SonoStation συνδυάζει μια αναδευόμενη δεξαμενή 38 λίτρων με μια ρυθμιζόμενη αντλία προοδευτικής κοιλότητας που μπορεί να τροφοδοτήσει 3 λίτρα ανά λεπτό σε έναν ή δύο αντιδραστήρες κυττάρων ροής υπερήχων.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- 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.
Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζετε
Οι ομογενοποιητές ιστών υπερήχων αναφέρονται συχνά ως ανιχνευτής υπερήχων / sonificator, ηχητικός λύτης, διαταράκτης υπερήχων, υπερηχητικός μύλος, sono-ruptor, sonifier, ηχητικός dismembrator, κυτταρικός διαταράκτης, υπερηχητικός διασκορπιστής, γαλακτωματοποιητής ή διαλύτης. Οι διαφορετικοί όροι προκύπτουν από τις διάφορες εφαρμογές που μπορούν να εκπληρωθούν με υπερήχους.
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από εργαστήριο προς βιομηχανικό μέγεθος.