Visokoučinkoviti homogenizatori boja
Ultrazvučne miješalice pouzdan su alat za homogeniziranje, raspršivanje i emulgiranje tekućih formulacija boja i pigmenata. Ultrazvučni homogenizatori ne samo da proizvode vrlo stabilne, jednolike emulzije i disperzije boja, već se ultrazvučni uređaji također koriste za mljevenje i mljevenje pigmenata, nanomaterijala i primarnih čestica. Zbog izvrsnih rezultata disperzije i mljevenja, ultrazvučni homogenizatori su implementirani u industriji boja kao jedna od najsofisticiranijih dostupnih tehnika miješanja boje i pigmentne paste.
Homogenizacija boja, disperzija i emulzija
Homogenizacija se primjenjuje kako bi se smanjila veličina čestica krutina ili kapljica kako bi se olakšala proizvodnja stabilnih visokokvalitetnih emulzija i disperzija. U formuliranju boja, premaza i lakova, ujednačena veličina čestica ključna je za ravnomjerne rezultate u boji, ponašanju pri nanošenju i funkcionalnosti formulacije boje ili premaza.
Ultrazvučni homogenizatori boja za disperzijske i emulzijske formulacije
Ultrazvučne miješalice s velikim smicanjem idealne su za aplikacije homogenizacije, emulgiranja i solubilizacije, gdje su veličina čestica ili kapljica i ravnomjerna distribucija ključni za učinkovitost i kvalitetu boje.
Ultrasonication je poželjna tehnologija homogenizacije, budući da intenzivna akustična kavitacija ultrazvuka velike snage može pouzdano razbiti molekule do ravnomjerne distribucije čestica u mikronskom i nano rasponu. Ultrazvučna homogenizacija je najsofisticiranija tehnika za proizvodnju čestica nano i mikronske veličine. Veličina čestica (npr. pigmenata, ulja, voskova, aditiva itd.) može se individualno prilagoditi primjenom odgovarajuće količine ultrazvučnog intenziteta.
Nadalje, ultrazvučna disperzija može dovesti do modifikacije površine pigmenata što rezultira značajno povećanom stabilnosti disperzije.
Industrijski ultrazvučni procesor UIP16000 (16kW) za proizvodnju boja i nanopunila
- boje na bazi vode
- boje na bazi otapala
- emulzijske boje
- disperzijske boje
- lateks disperzije
- emulzije voska
- visoka opterećenja pigmentima
- sjajne emulzijske boje
- suspoemulzije (mješavina suspenzije i emulzije)
- premazi visokih performansi
- lakovi
- polimerne formulacije
- emajli
- aditivi nanočestica
- abrazivne čestice
- polimerizacija mini emulzije
- Mikrobna stabilizacija boja i premaza
Ultrazvučna disperzija nanopunila
Punila nano veličine ugrađena su u premaze kao što su polimeri ili smole. Takva nanopunila mogu znatno poboljšati mehanička svojstva, npr. otpornost na UV zračenje, otpornost na ogrebotine, krutost i žilavost/zateznu čvrstoću određenih materijala. Glavna razlika između konvencionalnih punila mikronske veličine i punila nano veličine je visok omjer specifične površine i time potpuno promijenjena svojstva nanopunila. Nanomaterijali (npr. punila u nanorazmjerima) moraju biti ravnomjerno raspršeni u formulaciji boje ili premaza, tako da cijela površina može komunicirati s okolnom matricom. Samo kada su raspršena kao pojedinačne raspršene nanočestice, nanopunila mogu izraziti svoja izvanredna svojstva materijala. Ultrazvučni homogenizatori i raspršivači su vrhunska tehnologija miješanja za raščešljavanje, deaglomeraciju i ravnomjerno raspršivanje nanočestica kao što su nanopunila u matricu (npr. polimeri, epoksidi ili smole). Budući da ultrazvučne sile smicanja prekidaju međučestične veze, svaka se čestica pojedinačno raspršuje u matricu i obuhvaća svoja puna svojstva. Stoga je ultrazvučna disperzija i homogenizacija najpouzdanija metoda za proizvodnju visokoučinkovitih premaza.
Tehnika ultrazvučne disperzije ima mnoge prednosti u usporedbi s tradicionalnim tehnologijama mljevenja kao što su mlinovi s tri valjka, kuglični ili medijski mlinovi.
Ultrazvučna disperzija lateks emulzije
Iako lateks boje nisu najkompliciranija formulacija boje za pripremu, ipak se mora pažljivo pripremiti i sve komponente lateks formulacije moraju se dodati odabranim redoslijedom. U prvom koraku pripreme priprema se osnovna suspenzija boje. Stoga se pigmenti dispergiraju u vodi sa sredstvima za vlaženje, sredstvima protiv pjenjenja i drugim dodacima potrebnim za specifičnu recepturu formulacije. Pigmenti titan dioksida (TiO2) obično se prvo dispergiraju, a zatim se dodaju pigmenti punila. Za većinu formula redoslijed i mjera dodavanja ovih spojeva bitan je čimbenik koji utječe na kvalitetu. Uglavnom se za vlaženje i raspršivanje čestica koriste brze lopatice/rotacijske miješalice, koje su najkonvencionalnija metoda emulgiranja lateksa. S lopaticama ili rotirajućim mješalicama, miješanje konzistentne osnovne formule dugotrajan je napor. Nakon toga, lateks emulzija se dodaje u smjesu i inkorporira znatno nižom razinom energije miješanja. Emulzije lateksa sklone su spajanju ili lomljenju i zahtijevaju blage uvjete homogenizacije. Zatim se dodaju već prethodno dispergirani zgušnjivači za podešavanje viskoznosti konačne emulzije lateks boje na željenu konzistenciju.
Ultrazvučni raspršivač može jednostavno i pouzdano nositi se s pripremom lateks emulzija. Budući da se energija sonikacije, a time i intenzitet raspršivanja, može prilagoditi emulzifikaciji i homogenizaciji različitih koraka pripreme, razgradnja sastojaka ili lomljenje lateks emulzije može se pouzdano spriječiti. Ultrazvučna disperzija je dokazana tehnika za potpuno vlaženje praha. Redoslijed dodavanja materijala itd. može se promijeniti prema zahtjevima formulacije. Idealno podešen ultrazvučni unos energije omogućuje potpunu ekspresiju boje pigmenata i rezultira visokokvalitetnom lateks emulzijskom bojom.
Budući da je ultrazvučni raspršivač s protočnom ćelijom zatvoreni sustav, ne dolazi do neželjenog prozračivanja ili pjenjenja. Ultrasonicator nudi prednost robusnog i pouzdanog, jednostavnog i sigurnog za rukovanje, ima kraće šaržne cikluse i jednostavnije postupke formulacije. Čak i sa stolnim ultrazvučnim uređajem u protočnoj postavci, značajni proizvodni kapaciteti mogu biti učinkoviti i isplativi.
Prije i poslije sonikacije: Zelena krivulja pokazuje veličinu čestica prije sonikacije, crvena krivulja je distribucija veličine čestica ultrazvučno raspršenog silicija.
Ultrazvučna disperzija voštanih emulzija
Voštane emulzije i disperzije su formulirani dodaci koji se sastoje od finih i stabiliziranih čestica voska, homogeno raspoređenih u vodi. Kada se vosak rasprši kao nano kapljice s vrlo homogenom raspodjelom kapljica, dobivaju se stabilne emulzije voska. Ultrazvučni homogenizatori stvaraju intenzivne smične sile i pouzdani su i robusni sustavi za raspršivanje za proizvodnju stabilnih nano-emulzija voska.
Pročitajte više o ultrazvučnoj emulgaciji voska!
Ultrazvučni raspršivač sa staklenom protočnom ćelijom za prikaz homogenizacije crvene boje
UV-crni pigmenti: Prije i poslije ultrazvučne obrade
Ultrazvučni visoko smični homogenizatori za formulacije boja
Hielscher Ultrasonics homogenizatori, raspršivači, emulgatori i mlinovi koriste se u industrijskoj proizvodnji visokoučinkovitih boja i premaza. Uz intenzivnu energiju ultrazvučne frekvencije, ultrazvučni homogenizatori stvaraju vrlo visoke sile smicanja, turbulencije i destruktivne sile. Ove izvanredno intenzivne ultrazvučne sile spajaju potreban utjecaj na kruto-tekuće kaše kako bi se raspršile i samele čestice do željene veličine i funkcionalnosti.
Ultrazvučno mljevenje opterećenja s visokim postotkom čvrste tvari
Ultrazvučni inline sustavi mogu lako podnijeti vrlo visoke koncentracije čvrstih tvari. Sve dok je opterećenje česticama u gnojnici u rasponu od kojeg se može pumpati i može se puniti kroz ultrazvučnu protočnu ćeliju, Hielscherovi industrijski ultrazvučni homogneizeri mogu pouzdano obraditi bilo koju vrstu visoko viskoznih kaša nalik pasti. Ultrazvučno mokro mljevenje obično se primjenjuje kako bi se pripremile glavne serije pigmenata mikronske i nano veličine. Sposobnost rukovanja takvim visokim krutim opterećenjem čak i abrazivnih čestica čini ultrazvučne homogenizatore visokog smicanja najučinkovitijom i najučinkovitijom tehnologijom mljevenja pigmenata i nano-čestica.
Ultrazvučni rezervoarski agitatori i protočni reaktori
Formulacije boja mogu se miješati u otvorenim spremnicima ili šaržama, u koje je umetnuta jedna ili više ultrazvučnih sondi. Miješanje u otvorenom spremniku pomoću postavke kao što je Hielscher SonoStation (vidi sliku lijevo) idealna je postavka za raspršivanje volumena srednje veličine nisko do srednje viskoznih formulacija. Za veliki volumen protoka, intenzivne primjene mljevenja i lomljenja primarnih čestica, kao i za visoko viskozne kaše i paste, ultrazvučni reaktor pod pritiskom je izbor.
Otvorena posuda kao što je spremnik ne može biti pod tlakom niti je idealna za ravnomjernu obradu većih i/ili visoko viskoznih volumena. Ultrazvučni protočni reaktor može biti pod tlakom do nekoliko barga. Primjena pritiska tijekom sonikacije pojačava akustičnu kavitaciju i time sile smicanja i raspršivanje / glodanje / homogenizaciju učinaka ultrazvuka. Istodobno, sve boje ili pigmenti ravnomjerno se unose u reaktor: s istim vremenom zadržavanja i obradom u potpuno istim ultrazvučnim uvjetima postiže se vrlo homogen rezultat disperzije / mljevenja. Vrlo ujednačen tretman pod intenzivnim ultrazvučnim silama rezultira vrhunskim proizvodima boje.
Hielscher Ultrasonics nudi cijeli niz ultrazvučnih procesora visokih performansi s postavkama spremnika i reaktora koji vas opskrbljuju idealnom opremom za ultrazvučno raspršivanje za vašu proizvodnju boja.
Ultrazvučni raspršivači za svaki kapacitet proizvoda
Asortiman proizvoda Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli spektar ultrazvučnih procesora od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja preko stolnih i pilotskih sustava do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora s kapacitetom obrade tereta kamiona po satu. Cijeli asortiman proizvoda omogućuje nam da vam ponudimo najprikladniji ultrazvučni raspršivač za vaše formulacije boja, procesni kapacitet i proizvodne ciljeve.
Ultrazvučni stolni sustavi idealni su za testove izvedivosti i optimizaciju procesa. Linearno povećanje temeljeno na utvrđenim procesnim parametrima omogućuje vrlo jednostavno povećanje kapaciteta obrade od manjih serija do potpuno komercijalne proizvodnje. Povećanje veličine može se izvršiti ili instaliranjem snažnije ultrazvučne jedinice za raspršivanje ili grupiranjem nekoliko ultrazvučnih uređaja paralelno. S UIP16000, Hielscher nudi najmoćniji ultrazvučni raspršivač na svijetu.
Precizno kontrolirane amplitude za optimalne rezultate
Svi Hielscher ultrasonicators su precizno kontrolirani i stoga pouzdani radni konji u proizvodnji. Amplituda je jedan od ključnih procesnih parametara koji utječu na učinkovitost i djelotvornost ultrazvučnog raspršivanja i mokrog mljevenja pigmentnih pasta, boja i polimera.
Sav Hielscher Ultrasonics’ procesori omogućuju precizno podešavanje amplitude. Sonotrode i booster rogovi su dodaci koji omogućuju izmjenu amplitude u još širem rasponu. Hielscherovi industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude i isporučiti potrebni ultrazvučni intenzitet za zahtjevne primjene. Amplitude do 200 µm mogu se lako neprekidno izvoditi u radu 24/7. Visoke amplitude su bitne kada se radi o ultrazvučnim aplikacijama velike snage kao što su nano-disperzije, sinteza nano-čestica, mljevenje primarnih čestica i mini-emulzija.
Precizne postavke amplitude i stalno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera daju vam mogućnost tretiranja vaših pigmenata i praškastih kaša pod najučinkovitijim ultrazvučnim uvjetima. Optimalna sonikacija za najbolje rezultate disperzije!
Jednostavno testiranje bez rizika
Ultrazvučni procesi mogu biti potpuno linearno skalirani. To znači da se svaki rezultat koji ste postigli korištenjem laboratorijskog ili stolnog ultrazvučnog aparata može skalirati na potpuno isti izlaz koristeći potpuno iste procesne parametre. To čini ultrazvuk idealnim za testiranje izvedivosti bez rizika, optimizaciju procesa i naknadnu implementaciju u komercijalnu proizvodnju. Kontaktirajte nas da saznate kako ultrazvuk može poboljšati vašu proizvodnju boje i pigmenta.
Najviša kvaliteta – Dizajnirano i proizvedeno u Njemačkoj
Kao tvrtka u obiteljskom vlasništvu, Hielscher daje prioritet najvišim standardima kvalitete za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrazvučni uređaji dizajnirani su, proizvedeni i temeljito testirani u našem sjedištu u Teltowu u blizini Berlina, Njemačka. Robusnost i pouzdanost Hielscherove ultrazvučne opreme čine je radnim konjem u vašoj proizvodnji. Rad 24/7 pod punim opterećenjem iu zahtjevnim okruženjima prirodna je karakteristika Hielscherovih raspršivača visokih performansi. To čini Hielscherovu ultrazvučnu opremu pouzdanim radnim alatom koji ispunjava vaše zahtjeve za obradu boje.
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Literatura / Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Koja je razlika između disperzija i emulzija
Definicija disperzije:
A disperzija je sustav u kojem su raspoređene čestice jednog materijala raspršene u kontinuiranoj fazi drugog materijala. Dvije faze mogu biti u istom ili u različitim agregatnim stanjima.
Razlikuju se različite vrste disperzija. Čimbenici razlikovanja su na primjer omjer veličine čestica raspršenih čestica u odnosu na čestice kontinuirane faze, postoji li taloženje ili ne i prisutnost Brownovog gibanja. Općenito, disperzije čestica koje su dovoljno velike za taloženje nazivaju se suspenzijama, dok se one manjih čestica nazivaju koloidima i otopinama. Emulzija je specifična podvrsta disperzije, gdje se dvije tekućine koje se ne miješaju (dvije faze istog stanja) dispergiraju jedna u drugu.
Definicija emulzije:
emulzije su tekući sustavi od najmanje dvije tekućine koje se ne miješaju, gdje je jedna od tekućina raspršena u drugoj kao male kapljice. Faza malih, raspoređenih kapljica naziva se disperzna ili unutarnja faza, dok se druga faza naziva kontinuirana ili vanjska faza. Postoje dvije glavne vrste emulzija koje se razlikuju između njih: emulzije ulje u vodi (O/V) i emulzije voda u ulju (V/O). U emulziji ulje u vodi (O/W), unutarnja faza je ulje ili tekućina koja se miješa s uljem, a vanjska faza je voda ili tekućina koja se miješa s vodom. U emulziji voda u ulju (W/O), unutarnja faza je tekućina slična vodi, dok je vanjska faza tekućina slična ulju.
Većina emulzija zahtijeva emulgator, poznat kao stabilizator ili surfaktant. Veličina kapljice također igra ključnu ulogu u pogledu stabilnosti emulzije. Što je manja veličina kapljice, to je emulzija stabilnija.
Ultrazvuk visokih performansi! Hielscherov asortiman proizvoda pokriva cijeli spektar od kompaktnog laboratorijskog ultrazvučnog uređaja preko stolnih jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sustava.