Suure jõudlusega värvihomogenisaatorid
Ultraheli segistid on usaldusväärne vahend vedelate värvi- ja pigmendikoostiste homogeniseerimiseks, dispergeerimiseks ja emulgeerimiseks. Ultraheli homogenisaatorid ei valmista mitte ainult väga stabiilseid ja ühtlasi värviemulsioone ja -dispersioone, vaid sonikaatoreid kasutatakse ka pigmentide, nanomaterjalide ja primaarosakeste jahvatamiseks ja peenestamiseks. Tänu suurepärastele dispergeerimis- ja jahvatustulemustele kasutab värvitööstus ultraheli homogenisaatoreid ühe kõige täiustatuma saadaoleva värvi- ja pigmentpastade segamise meetodina.
Värvi homogeniseerimine, dispergeerimine ja emulgeerimine
Homogeniseerimist rakendatakse tahkete osakeste või tilkade osakeste suuruse vähendamiseks, et hõlbustada stabiilsete kvaliteetsete emulsioonide ja dispersioonide valmistamist. Värvide, katete ja lakkide koostamisel on ühtlane osakeste suurus otsustava tähtsusega ühtlaste tulemuste saavutamiseks värvuse, pealekandmisomaduste ja värvi- või kattekoostise funktsionaalsuse osas.
Ultraheli värvihomogenisaatorid dispersiooni- ja emulsioonikoostiste jaoks
Ultraheli suure nihkejõuga segistid sobivad ideaalselt homogeniseerimiseks, emulgeerimiseks ja solubiliseerimiseks, kus osakeste või tilkade suurus ja ühtlane jaotus on värvi omaduste ja kvaliteedi seisukohalt kriitilise tähtsusega.
Ultraheli töötlus on eelistatud homogeniseerimistehnoloogia, kuna võimsa ultraheli intensiivne akustiline kavitatsioon suudab molekule usaldusväärselt lõhkuda ühtlase osakeste jaotuseni mikron- ja nanovahemikus. Ultraheli homogeniseerimine on kõige täiustatum meetod nano- ja mikronsuuruste osakeste valmistamiseks. Osakeste (nt pigmentide, õlide, vahade, lisandite jne) suurust saab individuaalselt reguleerida, rakendades õiget ultraheli intensiivsust.
Lisaks võib ultraheli dispergeerimine viia pigmentide pinna modifitseerimiseni, mille tulemusena dispersiooni stabiilsus oluliselt suureneb.
Tööstuslik ultraheliprotsessor UIP16000 (16kW) värvide ja nanotäiteainete tootmiseks
- veepõhised värvid
- lahustipõhised värvid
- emulsioonvärvid
- dispersioonvärvid
- lateksdispersioonid
- vahaemulsioonid
- suure pigmendisisaldusega koostised
- läikivad emulsioonvärvid
- suspoemulsioonid (suspensiooni ja emulsiooni segu)
- suure jõudlusega katted
- lakid
- polümeerikoostised
- emailid
- nanoosakeste lisandid
- abrasiivsed osakesed
- miniemulsioonpolümerisatsioon
- värvide ja katete mikroobne stabiliseerimine
Nanotäiteainete ultraheli dispergeerimine
Nanosuuruses täiteaineid lisatakse katetesse, näiteks polümeeridesse või vaikudesse. Sellised nanotäiteained võivad oluliselt parandada teatud materjalide mehaanilisi omadusi, nt UV-kindlust, kriimustuskindlust, jäikust ning sitkust / tõmbetugevust. Peamine erinevus tavapäraste mikronsuuruste täiteainete ja nanosuuruses täiteainete vahel on suur eripinna suhe ning seetõttu nanotäiteainete täielikult muutunud omadused. Nanomaterjalid (nt nanomõõtmelised täiteained) tuleb ühtlaselt dispergeerida värvi- või kattekoostisse, et kogu pindala saaks suhelda ümbritseva maatriksiga. Ainult üksikuteks nanoosakesteks dispergeerituna saavad nanotäiteained avaldada oma erakordseid materjaliomadusi. Ultraheli homogenisaatorid ja dispergaatorid on parim segamistehnoloogia nanoosakeste, näiteks nanotäiteainete lahtiharutamiseks, deaglomereerimiseks ja ühtlaseks dispergeerimiseks maatriksisse (nt polümeeridesse, epoksiididesse või vaikudesse). Kuna ultraheli nihkejõud lõhuvad osakestevahelisi sidemeid, dispergeerub iga osake maatriksis üksikosakesena ning avaldab oma täielikke omadusi. Seega on ultraheli dispergeerimine ja homogeniseerimine kõige usaldusväärsem meetod suure jõudlusega katete tootmiseks.
Ultraheli dispergeerimistehnikal on palju eeliseid võrreldes traditsiooniliste jahvatustehnoloogiatega, nagu kolmevaltsveskid, kuulveskid või söötmeveskid.
Lateksemulsiooni ultraheli dispergeerimine
Kuigi lateksvärvid ei ole kõige keerulisem valmistatav värviretsept, tuleb need siiski hoolikalt valmistada ning kõik lateksvalemi komponendid tuleb lisada kindlas järjekorras. Esimeses valmistusetapis valmistatakse põhivärvi suspensioon. Selleks dispergeeritakse pigmendid vees koos märgamisainete, vahtu hävitavate ainete ja muude konkreetse retsepti jaoks vajalike lisanditega. Titaandioksiidi (TiO2) pigmendid dispergeeritakse tavaliselt esimesena ning seejärel lisatakse täiteainepigmendid. Enamiku valemite puhul on nende komponentide lisamise järjekord ja kogus oluline, kvaliteeti mõjutav tegur. Osakeste märgamiseks ja dispergeerimiseks kasutatakse enamasti kiiresti pöörlevaid labasegisteid / rotorsegisteid, mis on lateksi emulgeerimise kõige tavapärasem meetod. Labasegistite või rotorsegistite puhul on ühtlase põhivalemi segamine aeganõudev. Seejärel lisatakse lateksemulsioon segule ja segatakse see sisse oluliselt madalama segamisenergiaga. Lateksemulsioonid kalduvad koalestsentsile või lagunemisele ning vajavad õrnu homogeniseerimistingimusi. Seejärel lisatakse eelnevalt dispergeeritud paksendajad, et reguleerida lõpliku lateksvärvi emulsiooni viskoossus soovitud konsistentsini.
Ultraheli dispergaator tuleb lateksemulsioonide valmistamisega hõlpsasti ja töökindlalt toime. Kuna ultraheli töötluse (sonikeerimise) energiat ja seeläbi dispergeerimise intensiivsust saab kohandada erinevate valmistusetappide emulgeerimisele ja homogeniseerimisele, saab koostisosade lagunemist või lateksemulsiooni lõhkemist töökindlalt vältida. Ultraheli dispergeerimine on tõestatud meetod pulbri täielikuks märgamiseks. Materjalide lisamise järjekorda jms saab muuta vastavalt retsepti nõuetele. Ideaalselt reguleeritud ultraheli energiasisend võimaldab pigmentide värvi täielikku avaldumist ning annab kvaliteetse lateksemulsioonvärvi.
Kuna läbivoolukambriga ultraheli dispergaator on suletud süsteem, ei teki soovimatut õhustumist ega vahutamist. Sonikaatori eelisteks on töökindlus ja usaldusväärsus, lihtne ja ohutu kasutus, lühemad partii tsüklid ja lihtsamad retseptuuri protseduurid. Isegi läbivoolurežiimis laboriuuringu-tüüpi sonikaatoriga saab märkimisväärseid tootmismahtusid töödelda tõhusalt ja kuluefektiivselt.
Enne ja pärast ultraheli töötlust (sonikeerimist): roheline kõver näitab osakeste suurust enne ultraheli töötlust, punane kõver on ultrahelidispergeeritud ränidioksiidi osakeste suurusjaotus.
Vahaemulsioonide ultraheli dispergeerimine
Vahaemulsioonid ja -dispersioonid on formuleeritud lisandid, mis koosnevad peenetest ja stabiliseeritud vahaosakestest, mis on vees homogeenselt jaotunud. Kui vaha dispergeeritakse nanotilkadena väga homogeense tilkade jaotusega, saadakse stabiilne vahaemulsioon. Ultraheli homogenisaatorid tekitavad intensiivseid nihkejõude ning on töökindlad ja vastupidavad dispergeerimissüsteemid stabiilsete vaha nanoemulsioonide valmistamiseks.
Loe lähemalt ultraheli abil vaha emulgeerimise kohta!
Ultraheli kõrge nihkejõuga homogenisaatorid värvikoostiste jaoks
Hielscher Ultrasonics homogenisaatoreid, dispergaatoreid, emulgaatoreid ja veskeid kasutatakse kõrgjõudlusega värvide ja pinnakatete tööstuslikus tootmises. Intensiivse ultraheli sagedusega energia abil tekitavad ultraheli homogenisaatorid väga suuri nihkejõude, turbulentse voolu ja hävitavaid jõude. Need erakordselt intensiivsed ultraheli jõud kannavad üle vajaliku toime tahke aine ja vedeliku suspensioonidele, et dispergeerida ja jahvatada osakesi soovitud suuruse ja funktsionaalsuseni.
Suure tahke aine sisaldusega materjalide ultraheli jahvatamine
Ultraheli inline-süsteemid suudavad hõlpsasti töödelda väga suuri tahkisekontsentratsioone. Seni, kuni suspensiooni osakeste sisaldus on pumbatav ja suspensiooni saab suunata läbi ultraheli läbivoolukambri, suudavad Hielscheri tööstuslikud ultraheli homogenisaatorid usaldusväärselt töödelda igasuguseid väga viskoosseid, pastataolisi suspensioone. Ultraheli märgjahvatust kasutatakse tavaliselt mikroni- ja nanosuuruses pigmentide põhisegude (master batch) valmistamiseks. Võime töödelda nii suuri tahkisesisaldusi isegi abrasiivsete osakeste puhul teeb ultraheli suure nihkejõuga homogenisaatorid pigmentide ja nanoosakeste kõige tõhusamaks ja efektiivsemaks jahvatustehnoloogiaks.
Ultraheli mahutisegistid ja läbivoolureaktorid
Värvikoostisi saab segada avatud mahutites või partiides, kuhu on sisestatud üks või mitu ultraheli sondi. Avatud mahutis segamine, kasutades seadet nagu Hielscher SonoStation (vt pilti vasakul), on ideaalne lahendus keskmise mahuga madala kuni keskmise viskoossusega koostiste dispergeerimiseks. Suure mahulise läbilaske, intensiivsete jahvatus- ja primaarosakeste purustamise rakenduste ning samuti suure viskoossusega suspensioonide ja pastade puhul on esmaseks valikuks survestatav ultraheli reaktor.
Avatud anumat, näiteks mahutit, ei saa survestada ning see ei sobi ideaalselt ka suuremate ja/või väga viskoossete koguste ühtlaseks töötlemiseks. Ultraheli läbivoolureaktorit saab survestada kuni mitme barg-ini. Surve rakendamine ultraheli töötluse ajal tugevdab akustilist kavitatsiooni ning seeläbi ultraheli nihkejõude ning dispergeerimis-, jahvatus- ja homogeniseerimisefekte. Samal ajal suunatakse kogu värv või pigment ühtlaselt reaktorisse: kuna viibeaeg on sama ja töötlemine toimub täpselt samadel ultraheli tingimustel, saavutatakse väga homogeenne dispersiooni- ja jahvatustulemus. Väga ühtlane töötlus intensiivsete ultraheli jõudude toimel annab ülimalt kvaliteetseid värvitooteid.
Hielscher Ultrasonics pakub kogu valikut suure jõudlusega ultraheli protsessoreid koos mahuti- ja reaktoriseadistustega, pakkudes teile ideaalseid ultraheli dispergeerimisseadmeid teie värvitootmiseks.
Ultraheli dispergeerijad igale tootmismahule
Hielscher Ultrasonics tootevalik hõlmab ultraheli protsessorite kogu spektrit – kompaktsetest laboratoorsetest sonikaatoritest töölauaseadmete ja pilootsüsteemide kaudu täielikult tööstuslike ultraheli protsessoriteni, mis suudavad töödelda veoautokoormaid tunnis. Täielik tootevalik võimaldab meil pakkuda teile sobivaimat ultraheli dispergeerijat teie värvikoostiste, protsessi mahtuvuse ja tootmiseesmärkide jaoks.
Ultraheli töölauasüsteemid sobivad ideaalselt teostatavuskatseteks ja protsessi optimeerimiseks. Lineaarne skaleerimine väljakujunenud protsessiparameetrite põhjal teeb töötlusmahtude suurendamise väiksematelt partiidelt täielikult kommertstootmiseni väga lihtsaks. Skaleerimist saab teha kas võimsama ultraheli dispergeerija paigaldamisega või mitme sonikaatori klastrisse paralleelselt ühendamisega. Mudeliga UIP16000 pakub Hielscher maailma võimsaimat ultraheli dispergeerijat.
Täpselt reguleeritavad amplituudid optimaalsete tulemuste saavutamiseks
Kõik Hielscheri sonikaatorid on täpselt reguleeritavad ja seega töökindlad tööhobused tootmises. Amplituud on üks olulisemaid protsessiparameetreid, mis mõjutavad pigmendipastade, värvide ja polümeeride ultraheli dispergeerimise ja märgjahvatuse tõhusust ja tulemuslikkust.
Kõik Hielscher Ultrasonicsi protsessorid võimaldavad amplituudi täpset seadistamist. Sonotroodid ja võimendi sarvikud (booster horns) on lisatarvikud, mis võimaldavad amplituudi muuta veelgi laiemas vahemikus. Hielscheri tööstuslikud ultraheliprotsessorid suudavad tagada väga kõrged amplituudid ja pakkuda nõudlike rakenduste jaoks vajalikku ultraheli intensiivsust. Kuni 200 µm amplituudidega saab hõlpsasti pidevalt töötada ööpäevaringselt (24/7). Kõrged amplituudid on hädavajalikud suure võimsusega ultraheli rakendustes, nagu nanodispersioonid, nanoosakeste süntees, primaarsete osakeste jahvatamine ja miniemulsioonid.
Täpsed amplituudiseaded ja ultraheli protsessiparameetrite pidev jälgimine nutika tarkvara abil annavad teile võimaluse töödelda oma pigmente ja pulbersuspensioone kõige tõhusamates ultraheli tingimustes. Optimaalne ultraheli töötlus parimate dispersioonitulemuste saavutamiseks!
Lihtne ja riskivaba testimine
Ultraheliprotsesse saab skaleerida täielikult lineaarselt. See tähendab, et iga tulemuse, mille olete saavutanud labori- või lauaseadme ultraheli homogenisaatoriga, saab skaleerida täpselt samaks väljundiks, kasutades täpselt samu protsessiparameetreid. See muudab ultraheli töötluse ideaalseks riskivabaks teostatavuskatseteks, protsessi optimeerimiseks ja sellele järgnevaks kasutuselevõtuks kommertstootmises. Võtke meiega ühendust, et teada saada, kuidas sonikeerimine võib parandada teie värvi- ja pigmenditootmist.
Kõrgeim kvaliteet – kavandatud ja toodetud Saksamaal
Perefirmana, mida juhib perekond, seab Hielscher oma ultraheliprotsessorite jaoks esikohale kõrgeimad kvaliteedistandardid. Kõik sonikaatorid on kavandatud, toodetud ja põhjalikult testitud meie peakontoris Teltowis Berliini lähedal Saksamaal. Hielscheri ultraheliseadmete töökindlus ja töökindel konstruktsioon teevad neist teie tootmises tõelise tööhobuse. Ööpäevaringne (24/7) töö täiskoormusel ja nõudlikes keskkondades on Hielscheri suure jõudlusega dispergeerijate loomulik omadus. See teeb Hielscheri ultraheliseadmetest usaldusväärse töövahendi, mis vastab teie värvide töötlemise nõuetele.
| Partii maht | Vooluhulk | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 1 kuni 500 mL | 10 kuni 200 mL/min | UP100H |
| 10 kuni 2000 mL | 20 kuni 400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 kuni 20 L | 0,2 kuni 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100 L | 2 kuni 10 L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 kuni 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurem | klaster: UIP16000 |
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Kirjandus / viited
- 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.
Teadmisi, mida tasub teada
Mis vahe on dispersioonidel ja emulsioonidel
Dispersiooni definitsioon:
Dispersioon on süsteem, milles ühe materjali hajutatud osakesed on dispergeeritud teise materjali pidevas faasis. Need kaks faasi võivad olla samas või erinevas aineseisundis.
Erinevaid dispersioonitüüpe eristatakse. Eristavad tegurid on näiteks dispergeeritud osakeste suuruse suhe pideva faasi osakestesse, see, kas toimub sadenemine või mitte, ning Browni liikumise olemasolu. Üldiselt nimetatakse dispersioone, mille osakesed on sedimentatsiooniks piisavalt suured, suspensioonideks, samas kui väiksemate osakestega dispersioone nimetatakse kolloidideks ja lahusteks. Emulsioon on dispersiooni konkreetne alamtüüp, kus kaks segunematut vedelikku (kaks sama aineseisundi faasi) on dispergeeritud teineteisesse.
Emulsiooni definitsioon:
Emulsioonid on vedelsüsteemid, mis koosnevad vähemalt kahest segunematust vedelikust, kus üks vedelikest on dispergeeritud teises väikeste tilkadena. Väikeste, jaotunud tilkade faasi nimetatakse dispergeeritud ehk sisemiseks faasiks, samas kui teist faasi nimetatakse pidevaks ehk välimiseks faasiks. Emulsioonide kaks põhitüüpi, mida eristatakse, on järgmised: õli-vees (O/W) ja vesi-õlis (W/O) emulsioonid. Õli-vees (O/W) emulsioonis on sisemine faas õli või õliga segunev vedelik ning välimine faas on vesi või veega segunev vedelik. Vesi-õlis (W/O) emulsioonis on sisemine faas veetaoline vedelik, samas kui välimine faas on õlitaoline vedelik.
Enamik emulsioone vajab emulgaatorit, mida tuntakse stabilisaatorina või pindaktiivse ainena. Tilga suurus mängib emulsiooni stabiilsuse seisukohast samuti olulist rolli. Mida väiksem on tilga suurus, seda stabiilsem on emulsioon.
Suure jõudlusega ultraheli! Hielscheri tootevalik hõlmab kogu spektrit kompaktsest laboratoorsest sonikaatorist lauaseadmete kaudu täismahus tööstuslike ultraheli süsteemideni.

