Fabrication de colorants à l’aide de disperseurs haute performance

La production de colorants et de suspensions pigmentaires exige une dispersion et un mélange fiables. Les homogénéisateurs à ultrasons sont très efficaces pour la production de mélanges-maîtres liquides et pâteux et de suspensions de colorants. Disponibles à toute échelle de production industrielle, les disperseurs à ultrasons améliorent considérablement la production de colorants et de pigments en offrant d’excellents résultats de broyage et de dispersion, des économies d’énergie ainsi qu’un passage aisé d’une formulation à l’autre.

Dispersion de colorants par ultrasons de puissance

L’ultrasonication de type sonde est une technique qui utilise des ondes ultrasonores de haute intensité et de basse fréquence pour broyer, broyer par voie humide, désagglomérer et disperser des particules dans un milieu liquide. Le mélange, le broyage et la dispersion par ultrasons reposent sur le principe de fonctionnement de la cavitation acoustique. La cavitation ultrasonore/acoustique se caractérise par des microturbulences, des forces de cisaillement très élevées et des différentiels de pression et de température élevés apparaissant localement. Applicables aux procédés de production par lots et en flux continu, les ultrasonicateurs sont utilisés dans la production en ligne à grande échelle ainsi qu’en R+D et en contrôle qualité.
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Avantages de la dispersion de colorants par ultrasonication

Dans le contexte de la fabrication industrielle de colorants à base de pigments, l’ultrasonication de type sonde offre plusieurs avantages et peut surpasser en efficacité les broyeurs et disperseurs traditionnels :

• Dispersion améliorée : L’ultrasonication peut efficacement briser les agglomérats de pigments et favoriser une meilleure dispersion, ce qui conduit à une intensité de couleur améliorée et à une grande uniformité.
• Taille de particules réduite : L’énergie de cavitation générée par ultrasons peut réduire la taille des particules de pigments, ce qui donne un colorant plus fin et plus homogène. Les forces de cisaillement extrêmement élevées générées par les ultrasons de puissance créent des jets de liquide qui accélèrent les particules dans le liquide. Lorsque les particules entrent en collision les unes avec les autres, elles se brisent en fragments minuscules. Lors de ces collisions interparticulaires, la surface des particules est également érodée et lissée. La sonication est une technique très efficace pour la production de nanoparticules et de suspensions colloïdales nanométriques. Des tailles de particules plus petites peuvent offrir des avantages tels qu’une saturation des couleurs accrue et une meilleure stabilité.
• Éviter les corps broyants : Les corps broyants tels que les billes et les perles utilisés dans les broyeurs traditionnels peuvent contaminer le produit en raison de l’érosion, laissant des débris indésirables dans la dispersion pigmentaire. Par conséquent, le retrait et le nettoyage laborieux de ces billes sont évités. L’homogénéisation par ultrasons fonctionne sans corps broyants et utilise à la place les particules solides du produit pigmentaire comme corps broyants. Les forces de cisaillement de cavitation accélèrent les particules dans le liquide à une vitesse extrêmement élevée. Par conséquent, les particules entrent en collision les unes avec les autres et se brisent.
• Efficacité en temps et en énergie : L’ultrasonication de type sonde est un procédé relativement rapide qui permet d’obtenir une dispersion efficace en un temps nettement plus court que les méthodes traditionnelles. Cette efficacité peut se traduire par des économies de temps et d’énergie et par une productivité accrue dans la fabrication industrielle.
• Contrôle du procédé : Les équipements à ultrasons permettent un contrôle précis de paramètres de traitement importants tels que l’apport d’énergie, l’intensité, la température, la pression et la durée. Cela permet aux fabricants d’ajuster les conditions du procédé en fonction des pigments, d’optimiser le procédé de broyage humide et de dispersion et d’adapter les propriétés des colorants à des exigences spécifiques.

Broyage et dispersion par ultrasons de pigments à effet nacré. Le graphique rouge montre la distribution granulométrique avant la sonication, la courbe verte correspond à la phase de sonication, la courbe bleue montre les pigments finaux après la dispersion par ultrasons.

Production de mélanges-maîtres à l’aide d’homogénéisateurs à ultrasons

Les mélanges-maîtres sont des concentrés de colorants et/ou d’additifs dans une matrice visqueuse, présentant une teneur en colorants et/ou en additifs plus élevée que dans l’application finale. Il existe différentes formes de livraison (granulés, liquide – pâte, poudre). Les homogénéisateurs à ultrasons sont très efficaces pour la dispersion uniforme de pigments dans des mélanges-maîtres liquides et pâteux. Les particules de pigments peuvent être dispersées et broyées grâce aux forces de cavitation intenses et à l’agitation des ultrasons de puissance afin de réduire la taille des particules à l’échelle submicronique et nanométrique.

SonoStation : Système de dispersion mobile clé en main composé de disperseurs à ultrasons, d’une pompe, d’un agitateur et d’une cuve

Disperseurs à ultrasons haute performance pour la fabrication de colorants

Les processeurs à ultrasons industriels de Hielscher Ultrasonics sont des disperseurs de pointe et offrent la solution idéale pour les mélanges-maîtres pigmentaires !

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Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicateurs :