Ultrazvuk za raspršivanje i mljevenje: boja & pigmenti
Snažni ultrazvuk dobro je poznat po svojim intenzivnim i precizno kontroliranim učincima mljevenja i raspršivanja. To čini ultrazvučne homogenizatore idealnima za proizvodnju pigmentnih pasta i formulacija boja. Industrijski ultrazvučni uređaji pružaju vrlo ujednačenu distribuciju veličine čestica u mikronskom i nano rasponu. Obradite velike volumene tokova visokog viskoziteta s Hielscher sonikatorima kako biste postigli homogeno vlaženje, disperziju, deaglomeraciju i mljevenje!
Proizvodnja boja ultrazvukom
Poboljšajte svoje boje, boje i premaze sonikacijom:
- Formulacija: Bilo visoke viskoznosti, visokog opterećenja česticama, na bazi vode ili otapala – s Hielscher industrijskim inline ultrasonicators možete obraditi bilo koju formulaciju.
- Mikronska i nano veličina: Visoke sile smicanja koje stvara akustična kavitacija smanjuju čestice na sitne promjere čestica i osiguravaju jednoliku disperziju. Prilagodba parametara ultrazvučne obrade vašim zahtjevima za čestice i formulaciju omogućuje pouzdanu proizvodnju pigmenata nano veličine.
- Optička svojstva: Kako bi se postigla ispravna optička svojstva, potrebno je kontrolirati veličinu čestica pigmenta. Obično neprozirnost korelira s veličinom čestica: što je sitnija veličina čestica, veća je neprozirnost. Na primjer, TiO2 se posebno obrađuje do veličine čestica od 0,20 do 0,3 mikrona, što je približno jednako polovici valne duljine svjetlosti. Ultrazvučna obrada smanjuje TiO2 pigmente na njihovu optimalnu veličinu, tako da se postiže vrhunsko skrivanje.
- Čestice visoke učinkovitosti: Manje veličine čestica rezultiraju većom zasićenošću boje, postojanošću i postojanošću boje. Intenzivne, ali precizno kontrolirane ultrazvučne sile omogućuju proizvodnju modificiranih i funkcionaliziranih nanočestica, kao što su obložene čestice, SWNT, MWCNT i čestice jezgre i ljuske. Takve čestice pokazuju jedinstvene karakteristike i podižu formulacije boja ili premaza na novu razinu kvalitete i funkcionalnosti (npr. UV otpornost, otpornost na ogrebotine, čvrstoća, ljepljivost, visoka otpornost na toplinu, infracrvena i solarna refleksija).
- Modificirane čestice: Površinski modificirani pigmenti imaju vrlo nisku viskoznost pri visokim količinama pigmenta (2,5 cP pri 10% krutine), superiornu stabilnost suspenzije i visoku čistoću. Ultrazvučno potpomognuta funkcionalizacija čestica olakšava sintetiziranje visokoučinkovitih pigmenata s posebnim karakteristikama.
- konačne formulacije
- glavne serije pigmentne paste
- pročišćavanje čestica nakon konvencionalnog mljevenja

Pigmentne paste melju se i raspršuju pomoću ultrazvučne kavitacije, a velike sile smicanja pokazuju značajno smanjenje veličine i jednoliku raspodjelu. Gornji grafikon pokazuje sve veće smanjenje veličine uz povećanje ultrazvučne energije.
Za proizvodnju boje, komponente kao što su pigmenti, veziva/tvorci filma, razrjeđivači/otapala, smole, punila i aditivi moraju se pomiješati u homogenu formulaciju. Pigmenti su odlučujuća komponenta koja boji daje boju. Najvažniji bijeli pigment je TiO2, koji se mora samljeti do optimalne veličine čestica između 0,2 i 0,3 mikrona u promjeru kako bi se pokazao željeni stupanj bjeline, svjetline, neprozirnosti i vrlo visokog indeksa loma. Ultrazvučne sile smicanja omogućuju vrlo učinkovitu i energetski učinkovitu deaglomeraciju i disperziju čestica TiO2 (vidi sliku u nastavku).

TEM ultrazvučno raspršene suspenzije nanočestica TiO2 s različitim koncentracijama krutine. Sonikacija je izvedena pomoću Ultrazvučni uređaj UIP1000hdT
Lijevo: ulaz ultrazvučne energije 1,8 × 105 J/L – Desno: ulaz ultrazvučne energije 5,4 × 105 J/L
(Studija i slike: ©Fasaki et al., 2012.)
Ultrazvučno mljevenje i raspršivanje poboljšava kvalitetu boje poboljšavajući njenu snagu boje, gustoću, finoću mljevenja, disperziju i reologiju.
ultrazvučno raspršivanje & Uvjeti mljevenja
Kvaliteta boja i premaza ovisi o homogenoj disperziji pigmenata. Hielscher Ultrasonics isporučuje učinkovitu opremu za mljevenje i mljevenje za disperziju boja, posebno za formulacije s visokim sadržajem pigmenta. Mehanizam ultrazvučnih raspršivača za mljevenje, mljevenje, deaglomeraciju i disperziju se uglavnom temelji na principu smicanja generiranog ultrazvučnom kavitacijom. Kavitacijske sile smicanja potrebne za disocijaciju čestica proizvode se velikim razlikama u tlaku, lokalnim vrućim točkama i mlazovima tekućine, što rezultira razbijanjem čestica sudarom među česticama.
Industrijski ultrazvučni raspršivači kao što je UIP16000hdT sa 16.000 vata po ultrazvučnoj sondi imaju kapacitet obrade velikih količina boja i premaza.

Ultrazvučna obrada: 7x UIP1000hdT

Kreda obrađena ultrazvukom na grindometru pokazuje savršeno jednoliku deaglomeraciju i distribuciju veličine čestica pigmenata
Disperzija nanočestica
Ultrazvučno mljevenje i dispergiranje često je jedina metoda za učinkovitu obradu nano-čestica kako bi se dobile sinlge-dispergirane primarne čestice. Mala primarna veličina čestica rezultira velikom površinom i korelira s izražavanjem jedinstvenih karakteristika i funkcionalnosti čestica. U isto vrijeme, manja veličina čestica povezana je s visokom površinskom energijom za veću agregaciju i reaktivnost, tako da su potrebne intenzivne ultrazvučne sile raspršivanja kako bi se nano čestice homogeno raspršile u formulaciji.
Nadalje, ultrazvučna površinska obrada može modificirati nano čestice što dovodi do poboljšane disperzibilnosti, stabilnosti disperzije, hidrofobnosti i drugih svojstava.
Istraživači su preporučili metodu ultrazvučne disperzije za nano čestice kao preferirano rješenje, “jer je materijal raspršen ultrazvučnom metodom mnogo čišći od onog proizvedenog mljevenjem kuglica.” [Kim et al. 2010].

Tehnika ultrazvučne disperzije ima mnoge prednosti u usporedbi s tradicionalnim tehnologijama mljevenja kao što su mlinovi s tri valjka, kuglični ili medijski mlinovi.
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Caution: Video "duration" is missing
Literatura / Reference
- FactSheet Ultrasonic Inkjet Dispersion – Hielscher Ultrasonics
- I. Fasaki, K. Siamos, M. Arin, P. Lommens, I. Van Driessche, S.C. Hopkins, B.A. Glowacki, I. Arabatzis (2012): Ultrasound assisted preparation of stable water-based nanocrystalline TiO2 suspensions for photocatalytic applications of inkjet-printed films. Applied Catalysis A: General, Volumes 411–412, 2012. 60-69.
- Badgujar, N.P.; Bhoge, Y.E.; Deshpande, T.D.; Bhanvase, B.A.; Gogate, P.R.; Sonawane, S.H.; Kulkarni, R.D. (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment & Resin Technology, Vol. 44 No. 4, 2015. 214-223.
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue 1. January 9, 2020.
- Kim, Moojoon; Kim, Jungsoon; Jo, Misun; Ha, Kanglyeo (2010): Dispersion effect of nano particle according to ultrasound exposure by using focused ultrasonic field. Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 6-8 December, 2010. 31, 2010. 549-550.
- Pekarovicov, Alexandra; Pekarovic, Jan (2009): Emerging Pigment Dispersion Technologies. Industry insight Pira International 2009.
Činjenice koje vrijedi znati
Ultrazvučni homogenizatori tkiva često se nazivaju probe sonicator/sonificator, sonic lyser, ultrazvučni disruptor, ultrasonic brusilica, sono-ruptor, sonifier, sonic dismembrator, cell disruptor, ultrasonic disperser, emulgator ili dissolver. Različiti uvjeti proizlaze iz različitih primjena koje se mogu ispuniti sonikacijom.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija do industrijska veličina.