Ultraääni dispergointiin ja jauhamiseen: maali & Pigmentit

Teho-ultraääni on tunnettu voimakkaista ja tarkasti hallittavista jyrsintä- ja dispergointivaikutuksistaan. Tämä tekee ultraäänihomogenisaattoreista ihanteellisia pigmenttipastan ja maaliformulaatioiden valmistukseen. Teolliset ultraäänilaitteet tarjoavat erittäin tasaisen hiukkaskokojakauman mikroni- ja nanoalueella. Käsittele suuria määriä korkean viskositeetin virtoja Hielscher-sonikaattoreilla homogeenisen kostutuksen, dispergointiin, deagglomeraatioon ja jyrsintään!

Maalien valmistus ultraäänellä

Paranna maaleja, värejä ja pinnoitteita sonikaatiolla:

• Muotoilu: Olipa viskositeetti, suuri hiukkaskuormitus, vesi- tai liuotinpohjainen – Hielscherin teollisilla inline-ultraäänilaitteilla voit käsitellä mitä tahansa formulaatiota.
• Mikroni- ja nanokoko: Akustisen kavitaation tuottamat suuret leikkausvoimat vähentävät hiukkaset pieniin hiukkashalkaisijoihin ja tarjoavat tasaisen dispersion. Ultrasonication-parametrien säätäminen hiukkas- ja formulaatiovaatimuksiin mahdollistaa nanokokoisten pigmenttien luotettavan tuotannon.
• Optiset ominaisuudet: Oikeiden optisten ominaisuuksien saavuttamiseksi pigmentin hiukkaskokoa on valvottava. Yleensä opasiteetti korreloi hiukkaskoon kanssa: mitä hienompi hiukkaskoko, sitä enemmän opasiteettia. Esimerkiksi TiO2 käsitellään erityisesti hiukkaskokoon 0, 20 - 0, 3 mikronia, mikä vastaa suunnilleen puolta valon aallonpituudesta. Ultrasonication vähentää TiO2-pigmentit optimaaliseen kokoonsa, jotta saadaan lopullinen piiloutuminen.
• Korkean suorituskyvyn hiukkaset: Pienemmät hiukkaskoot parantavat värikylläisyyttä, värin yhtenäisyyttä ja pysyvyyttä. Voimakkaat, mutta tarkasti hallittavat ultraäänivoimat mahdollistavat modifioitujen ja funktionalisoitujen nanohiukkasten, kuten päällystettyjen hiukkasten, SWNT: iden, MWCNT: iden ja ydinkuorihiukkasten, tuottamisen. Tällaisilla hiukkasilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia ja ne nostavat maali- tai pinnoiteformulaatiot uudelle laatu- ja toiminnallisuustasolle (esim. UV-kestävyys, naarmuuntumiskestävyys, lujuus, tarttuvuus, korkea lämmönkestävyys, infrapuna- ja aurinkoheijastavuus).
• Modifioidut hiukkaset: Pintamodifioiduilla pigmenteillä on erittäin alhainen viskositeetti suurilla pigmenttikuormituksilla (2,5 cP 10 %:lla kiintoaineita), erinomainen suspensiostabiilisuus ja korkea puhtaus. Ultraäänellä avustettu hiukkasfunktionalisointi helpottaa korkean suorituskyvyn pigmenttien syntetisointia erityisominaisuuksilla.

Pigmenttipastat jauhetaan ja dispergoidaan ultraäänikavitaatiolla ja suurilla leikkausvoimilla on merkittävä koon pieneneminen ja tasainen jakautuminen. Yllä oleva kaavio osoittaa kasvavan koon pienenemisen ultraäänienergian lisääntyessä.

Maalien valmistuksessa komponentit, kuten pigmentit, sideaineet / kalvonmuodostajat, laimentimet / liuottimet, hartsit, täyteaineet ja lisäaineet, on sekoitettava homogeeniseksi formulaatioksi. Pigmentit ovat ratkaiseva komponentti, joka antaa maalille sen värin. Tärkein valkoinen pigmentti on TiO2, joka on jauhettava optimaaliseen hiukkaskokoon halkaisijaltaan 0,2 - 0,3 mikronia, jotta saadaan aikaan haluttu valkoisuus, kirkkaus, opasiteetti ja erittäin korkea taitekerroin. Ultraäänileikkausvoimat tarjoavat erittäin tehokkaan ja energiatehokkaan TiO2-hiukkasten deagglomeroinnin ja dispersion (katso kuva alla).

Ultraäänellä dispergoidun TiO2-nanohiukkassuspension TEM, jolla on erilaiset kiinteät pitoisuudet. Sonikaatio suoritettiin käyttämällä Ultrasonicator UIP1000hdT
Vasen: ultraäänienergian syöttö 1,8 × 10⁵ J/L – Oikealla: ultraäänienergian syöttö 5,4 × 10⁵ J/L
(Tutkimus ja kuvat: ©Fasaki et al., 2012)

 
Ultraäänijyrsintä ja dispergointi parantavat maalin laatua parantamalla sen värilujuutta, tiheyttä, jauhatuksen hienoutta, dispersiota ja reologiaa.

ultraääni dispergointi & Hiontaolosuhteet

Maalien ja pinnoitteiden laatu perustuu pigmenttien homogeeniseen dispersioon. Hielscher Ultrasonics toimittaa tehokkaita jyrsintä- ja hiontalaitteita maalin dispersioon, erityisesti formulaatioille, joilla on suuri pigmenttikuormitus. Ultraäänidispergointilaitteiden mekanismi jyrsintään, jauhamiseen, deagglomeraatioon ja dispersiosovelluksiin perustuu pääasiassa ultraäänikavitaation tuottamaan leikkausperiaatteeseen. Hiukkasten dissosiaatioon tarvittavat kavitaatioleikkausvoimat syntyvät suurista paine-eroista, paikallisista kuumista pisteistä ja nestesuihkuista, mikä johtaa hiukkasten hajoamiseen hiukkasten törmäyksellä.
Teolliset ultraäänidispergointilaitteet, kuten UIP16000hdT, jossa on 16 000 wattia ultraäänianturia kohti, pystyvät käsittelemään suuria määriä maaleja ja pinnoitteita.

Grindometrin sonikoitu liitumaali osoittaa pigmenttien täysin tasaisen deagglomeraatio- ja hiukkaskokojakauman

Nanohiukkasten dispersio

Ultraäänihionta ja dispergointi on usein ainoa menetelmä nanohiukkasten käsittelemiseksi tehokkaasti sinlge-dispergoitujen primaaristen hiukkasten saamiseksi. Pieni primäärihiukkaskoko johtaa suureen pinta-alaan ja korreloi ainutlaatuisten hiukkasten ominaisuuksien ja toimintojen ilmentymisen kanssa. Samaan aikaan pienempi hiukkaskoko liittyy korkeaan pintaenergiaan vakavampaa aggregaatiota ja reaktiivisuutta varten, joten voimakkaita ultraäänidispergointivoimia tarvitaan nanohiukkasten hajottamiseksi homogeenisesti formulaatioon.
Lisäksi ultraäänipintakäsittely voi muokata nanohiukkasia, mikä johtaa parempaan dispergoituvuuteen, dispersion stabiilisuuteen, hydrofobisuuteen ja muihin ominaisuuksiin.
Tutkijat ovat suositelleet nanohiukkasten ultraäänidispersiomenetelmää edullisena ratkaisuna, “Koska ultraäänimenetelmällä dispergoitu materiaali on paljon puhtaampaa kuin helmijyrsinnällä tuotettu.” [Kim ym. 2010].

Ultraäänidispersiotekniikalla on monia etuja verrattuna perinteisiin jyrsintätekniikoihin, kuten kolmen rullan, pallon tai median myllyihin.

Lue lisää ultraäänihomogenisoinnista ja pigmenttien ja väriaineiden dispergoinnista masterbatcheille ja maaliformulaatioille!

Caution: Video "duration" is missing

Kirjallisuus / Viitteet