Võimsus ultraheli on tuntud oma intensiivne ja täpselt juhitav freesimine ja hajutamine mõju. Tööstuslikud ultrasonicators pakkuda väga ühtlane osakeste suuruse jaotus mikroni- ja nano-vahemikus. Tööstuslikud ultrasonicators protsessi kergesti suurte mahtude ojad suure viskoossusega ja täita homogeenne märgutav, hajutamine, deagglomeration ja freesimine.

Värvi tootmine ultraheli abil

Parandage oma värvide, värvide ja katete viimistlemist:

• Koostis: Kas on kõrge viskoossus, suured osakeste koormused, vesilahuse või lahusti baasil – Hielscheri tööstuslike ultrasonikaatoritega saate töödelda mis tahes koostist.
• Micron- ja Nano-Suurus: Akustilise kavitatsiooni tekitatud suured nihkejõud vähendavad osakesi osakeste minutilise läbimõõduni ja tagavad ühtlase dispersiooni. Ultraheli parameetrite kohandamine teie osakeste ja koostise nõuetega võimaldab nano-suurusega pigmentide usaldusväärset tootmist.
• Optilised omadused: Õigete optiliste omaduste saamiseks tuleb kontrollida pigmendiosakeste suurust. Tavaliselt korreleerub läbipaistmatus osakeste suurusega: mida peenem on osakeste suurus, seda suurem on läbipaistmatus. Näiteks töödeldakse TiO2 spetsiaalselt osakeste suuruseks 0, 20 kuni 0, 3 mikronit, mis on ligikaudu võrdne poolega valguse lainepikkusest. Ultraheli vähendab TiO2 pigmente nende optimaalsele suurusele, nii et saadakse lõplik peitmine.
• Suure jõudlusega osakesed: Väiksemad osakesed toovad kaasa suurema värviküllastuse, värvuse konsistentsi ja stabiilsuse. Intensiivsed, kuid täpselt kontrollitavad ultrahelijõud võimaldavad toota modifitseeritud ja funktsionaliseeritud nanoosakesi, nagu kaetud osakesed, SWNT-d, MWCNT-d ja südamikukesta osakesed. Sellistel osakestel on ainulaadsed omadused ja need tõstavad värvi- või pinnakattematerjalid uuele kvaliteedi ja funktsionaalsuse tasemele (nt UV-kindlus, kriimustuskindlus, tugevus, kleepuvus, kõrge kuumakindlus, infrapuna- ja päikesepeegelduvus).
• Modifitseeritud osakesed: Pinnaga modifitseeritud pigmentidel on väga madal viskoossus kõrge pigmendikoormuse korral (2,5 cP 10% tahke aine juures), suurepärane suspensiooni stabiilsus ja kõrge puhtusaste. Ultraheli abil osakeste funktsionaliseerimine muudab spetsiaalsete omadustega suure jõudlusega pigmentide sünteesimise lihtsaks.

Pigmendipastad jahvatatakse ja hajutatakse ultraheli kavitatsiooni abil ning suure nihkejõuga näitavad märkimisväärset suuruse vähenemist ja ühtlast jaotumist. Ülaltoodud graafik näitab suurenevat suuruse vähendamist ultraheli energia suurendamisel.

Värvi tootmiseks tuleb sellised komponendid nagu pigmendid, sideained/ kilevormid, lahjendusvedelikud/ lahustid, vaigud, täiteained ja lisandid segada kokku homogeenseks koostiseks. Pigmendid on määrav komponent, mis annab värvile selle värvi. Kõige olulisem valge pigment on TiO2, mis tuleb jahvatada optimaalse osakeste suurusega vahemikus 0,2 kuni 0,3 mikronit läbimõõduga, et näidata soovitud valgesuse, heleduse, läbipaistmatuse ja väga kõrge murdumisnäitaja astet. Ultraheli nihkejõud tagavad väga tõhusa ja energiatõhusa TiO2 osakeste deagglomeratsiooni ja hajutamise (vt pilti allpool).

Ultraheli dispergeeritud TiO2 nanoosakeste suspensiooni TEM erinevate tahkete kontsentratsioonidega. Sonikatsioon viidi läbi, kasutades ultrasonikaator UIP1000hdT
Vasakul: ultraheli energiasisend 1,8 × 10⁵ J/L – Paremal: ultraheli energiasisend 5,4 × 10⁵ J/L
(Uuring ja pildid: ©Fasaki et al., 2012)

 
Ultraheli freesimine ja hajutamine suurendavad värvi kvaliteeti, parandades selle värvitugevust, tihedust, lihvimise peenust, dispersiooni ja reoloogiat.

Ultraheli hajutamiseks & Lihvimistingimused

Värvide ja pinnakatete kvaliteet sõltub pigmentide ühtlasest dispersioonist. Hielscher Ultrasonics varustab tõhusaid freesimis- ja lihvimisseadmeid värvi dispersiooniks, eriti suure pigmendikoormusega preparaatide puhul. Ultraheli dispergeerijate mehhanism freesimiseks, lihvimiseks, deagglomeratsiooniks ja dispersioonirakendusteks põhineb peamiselt ultraheli kavitatsiooni tekitatud nihkepõhimõttel. Osakeste dissotsiatsiooniks vajalikke kavitatsioonilisi nihkejõude tekitavad kõrgrõhuerinevused, kohalikud kuumad kohad ja vedelikujoad, mille tulemuseks on osakeste lagunemine osakestevahelise kokkupõrke teel.
Tööstuslikud ultraheli dispergeerijad, näiteks UIP16000hdT koos 16 000 vatti ultraheli sondi kohta, on võimelised töötlema suure mahuga värvide ja katete vooge.

Nanoosakeste dispersioon

Ultraheli lihvimine ja hajutamine on sageli ainus meetod nanoosakeste tõhusaks töötlemiseks, et saada sinlge-dispergeeritud primaarosakesi. Väike primaarosakeste suurus annab tulemuseks suure pindala ja korreleerub unikaalsete osakeste omaduste ja funktsioonide väljendusega. Samal ajal on väiksem osakeste suurus seotud suure pinnaenergiaga raskemaks agregatsiooniks ja reaktiivsuseks, nii et nanoosakeste homogeenseks hajutamiseks preparaadisse on vaja intensiivseid ultraheli dispergeerivaid jõude.
Lisaks võib ultraheli pinnatöötlus muuta nanoosakesi, mis toob kaasa parema hajutatavuse, dispersiooni stabiilsuse, hüdrofoobsuse ja muud omadused.
Teadlased on soovitanud eelistatud lahendusena nanoosakeste ultraheli dispersioonimeetodit, “Kuna ultraheli meetodil dispergeeritud materjal on palju puhtam kui helmeste freesimisel toodetud materjal.” [Kim et al. 2010].

Ultraheli hajutamisel on märkimisväärsed eelised tavaliste freesimismeetodite vastu

Lisateavet pigmentide ja värvainete ultraheli homogeniseerimise ja hajutamise kohta põhipartiide ja värvipreparaatide jaoks!

Caution: Video "duration" is missing

Kirjandus/viited