Fabricación de colorantes con dispersores de alto rendimiento
La producción de colorantes y suspensiones de pigmentos requiere una dispersión y mezcla fiables. Los homogeneizadores ultrasónicos son muy eficaces en la producción de masterbatches líquidos y pastosos y suspensiones de colorantes. Disponibles a cualquier escala de producción industrial, los dispersores ultrasónicos mejoran significativamente la producción de colorantes y pigmentos ofreciendo excelentes resultados de molienda y dispersión, ahorro de energía y facilidad de cambio entre formulaciones.
Dispersión de colorantes con ultrasonidos de potencia
La ultrasonicación por sonda es una técnica que utiliza ondas ultrasónicas de alta intensidad y baja frecuencia para triturar, moler en húmedo, desaglomerar y dispersar partículas en un medio líquido. La mezcla, molienda y dispersión por ultrasonidos utiliza el principio de funcionamiento de la cavitación acústica. La cavitación ultrasónica/acústica se caracteriza por microturbulencias, fuerzas de cizallamiento muy elevadas y diferenciales de presión y temperatura localmente elevados. Aplicables a procesos de producción por lotes y de flujo continuo, los ultrasonidos se utilizan en la producción en línea a gran escala, así como en I+D y control de calidad.
Sistema industrial ultrasónico para la dispersión y molienda de colorantes y pigmentos.
Ventajas de la dispersión de colorantes con ultrasonidos
En el contexto de la fabricación industrial de colorantes a base de pigmentos, la ultrasonicación tipo sonda ofrece varias ventajas y puede superar en eficacia a los molinos y dispersores tradicionales:
- Dispersión mejorada: La ultrasonicación puede romper eficazmente los aglomerados de pigmentos y favorecer una mejor dispersión, lo que mejora la intensidad del color y aumenta la uniformidad.
- Tamaño de partículas reducido: La energía de cavitación generada por ultrasonidos puede reducir el tamaño de las partículas de pigmentos, lo que da como resultado un colorante más fino y homogéneo. Las elevadísimas fuerzas de cizallamiento generadas por los ultrasonidos de potencia crean chorros de líquido, que aceleran las partículas en el líquido. Cuando las partículas chocan entre sí, se rompen en trozos diminutos. Durante estas colisiones entre partículas, la superficie de éstas también se erosiona y alisa. La sonicación es una técnica muy eficaz para la producción de nanopartículas y suspensiones coloidales de tamaño nanométrico. Los tamaños de partícula más pequeños pueden proporcionar ventajas como una mayor saturación del color y una mejor estabilidad.
- Evite los medios de molienda: Los medios de molturación como las perlas utilizadas en los molinos tradicionales pueden contaminar el producto debido a la erosión, dejando restos no deseados en la dispersión del pigmento. En consecuencia, se evita la laboriosa eliminación y limpieza de dichas perlas. La homogeneización ultrasónica funciona sin medios de molienda y utiliza en su lugar las partículas sólidas del producto pigmentado como medios de molienda. Las fuerzas de cizallamiento cavitacional aceleran las partículas en el líquido a una velocidad extremadamente alta. En consecuencia, las partículas chocan entre sí y se rompen.
- Tiempo y eficiencia energética: La ultrasonicación por sonda es un proceso relativamente rápido que puede lograr una dispersión eficaz en un tiempo significativamente menor en comparación con los métodos tradicionales. Esta eficiencia puede suponer un ahorro de tiempo y energía y un aumento de la productividad en la fabricación industrial.
- Control de procesos: Los equipos de ultrasonidos permiten controlar con precisión importantes parámetros del proceso, como la entrada de energía, la intensidad, la temperatura, la presión y la duración. Esto permite a los fabricantes ajustar las condiciones del proceso en relación con los pigmentos y optimizar el proceso de molturación húmeda y dispersión, así como adaptar las propiedades de los colorantes a requisitos específicos.
Molturación y dispersión por ultrasonidos de pigmentos de brillo perlino. El gráfico rojo muestra la distribución del tamaño de las partículas antes de la sonicación, la curva verde es durante la sonicación, la curva azul muestra los pigmentos finales después de la dispersión ultrasónica.
Producción de masterbatches mediante homogeneizadores ultrasónicos
Los masterbatches son concentrados de colorantes y/o aditivos en una matriz viscosa con un mayor contenido de colorantes y/o aditivos que en la aplicación final. Existen diferentes formas de suministro (granulado, líquido – pasta, polvo). Los homogeneizadores ultrasónicos son muy eficaces en la dispersión uniforme de pigmentos en masterbatches líquidos y pastosos. Las partículas de pigmento pueden dispersarse y molerse utilizando intensas fuerzas de cavitación y agitación de ultrasonidos de potencia para reducir el tamaño de las partículas a tamaños submicrónicos y nanométricos.
- masterbatches y formulaciones de productos finales
- pigmentos minerales orgánicos e inorgánicos
- producción por lotes y en línea
- viscosidades altas y bajas
- cualquier escala de volumen
SonoStation: Sistema móvil de dispersión llave en mano compuesto por dispersores ultrasónicos, bomba, agitador y depósito
Sistema de dispersión de 2 ultrasonidos de 1 kW para la fabricación de colorantes en flujo continuo
Dispersores ultrasónicos de alto rendimiento para la fabricación de colorantes
Los procesadores ultrasónicos industriales de Hielscher Ultrasonics son dispersores de última generación y ofrecen la solución perfecta para masterbatches de pigmentos.
Experimente una potencia, precisión y eficacia inigualables, respaldadas por nuestro compromiso con su éxito. Póngase en contacto con nosotros para obtener más información.
- elevada eficiencia
- tecnología punta
- fiabilidad & robustez
- control de procesos preciso y ajustable
- lote & en línea
- para cualquier volumen
- software inteligente
- funciones inteligentes (por ejemplo, programable, protocolización de datos, control remoto)
- fácil y seguro de manejar
- bajo mantenimiento
- CIP (limpieza in situ)
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:
| Volumen del lote | Tasa de flujo | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 0,5 a 1,5 mL | n.a. | VialTweeter | 1 a 500 mL | 10 a 200 mL/min. | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min. | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20 L | 0,2 a 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100 L | 2 a 10 L/min | UIP4000hdT |
| 15 a 150L | De 3 a 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | Grupo de UIP16000 |
Póngase en contacto con nosotros/Envíenos su pregunta
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.
Literatura / Referencias
- Nina Hauptman; Marta Klanjšek Gunde; Matjaž Kunaver; Marija Bešter-Rogač (2011): Influence of dispersing additives on the conductivity of carbon black pigment dispersion. J Coat Technol Res 8, 2011. 553–561.
- 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.
- Shaik, S., Sonawane, S.H., Barkade, S.S., Bhanvase, B. (2016): Synthesis of Inorganic, Polymer, and Hybrid Nanoparticles Using Ultrasound. In: Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry. Springer, Singapore.
- 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.
Información interesante
Los colorantes se dividen en minerales y orgánicos. Ambos tipos de colorantes se utilizan ampliamente en numerosas aplicaciones, cada uno con sus propias ventajas y consideraciones. La elección entre ellos depende de factores como la gama cromática deseada, los requisitos de estabilidad, las necesidades específicas de la aplicación y las consideraciones normativas.
Pigmentos orgánicos
Los colorantes a base de pigmentos orgánicos se derivan de compuestos a base de carbono, como extractos de plantas o fuentes sintéticas. Ofrecen una amplia gama de colores y tonos y se utilizan habitualmente en diversos sectores, como el cosmético, el textil y el de la impresión. Los pigmentos orgánicos pueden proporcionar una excelente intensidad de color y brillo, pero pueden ser más propensos a la decoloración con el tiempo, especialmente cuando se exponen a la luz solar u otros factores ambientales.
Colores minerales
Los pigmentos colorantes inorgánicos de síntesis artificial también se agrupan bajo la denominación colectiva de “colores minerales”. Estos pigmentos son óxidos o sales de los metales plomo, zinc, titanio, bario, cromo, hierro, aluminio, mercurio, cadmio, cobre, manganeso y cobalto. Incluyen los colores blancos blanco de plomo (un carbonato de plomo) y blanco de zinc (un óxido de zinc). El blanco de titanio (un dióxido de titanio), el litopón (un sulfuro de zinc) y el Blanc fix (un sulfato de bario).
Entre los pigmentos coloreados y negros figuran el rojo plomo (óxido de plomo), el amarillo Nápoles (antimonato de plomo), el amarillo cromo (cromato de plomo), el naranja cromo, el verde cromo (óxido de cromo), el amarillo cinc (cromato de cinc), el verdín (acetato de cobre), el verde permanente, el rojo óxido de hierro, el rojo inglés y también el esmalte.
Estos pigmentos son muy estables y resistentes a la decoloración.
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.