Ultrahang diszpergáláshoz és csiszoláshoz: festék & Pigmentek

A teljesítmény ultrahang jól ismert intenzív és pontosan szabályozható marási és diszpergáló hatásairól. Ez teszi az ultrahangos homogenizátorokat ideálissá pigmentpaszta és festékkészítmények előállításához. Az ipari ultrahangos készülékek rendkívül egyenletes részecskeméret-eloszlást biztosítanak a mikron- és nano-tartományban. Feldolgozza a nagy térfogatú, nagy viszkozitású áramokat Hielscher szonikátorokkal a homogén nedvesítés, diszpergálás, deagglomeráció és őrlés elérése érdekében!

Festékgyártás ultrahanggal

Javítsa a festékeket, színeket és bevonatokat szonikálással:

• Megfogalmazás: Legyen szó nagy viszkozitásról, nagy részecsketerhelésről, vizes vagy oldószer alapú – a Hielscher ipari inline ultrasonicators segítségével bármilyen készítményt feldolgozhat.
• Mikron- és nanoméret: Az akusztikus kavitáció által generált nagy nyíróerők apró részecskeátmérőkre csökkentik a részecskéket, és egyenletes diszperziót biztosítanak. Az ultrahangos paraméterek beállítása a részecske és a készítmény követelményeihez lehetővé teszi a nanoméretű pigmentek megbízható előállítását.
• Optikai tulajdonságok: A megfelelő optikai tulajdonságok eléréséhez ellenőrizni kell a pigmentrészecskék méretét. Általában az opacitás korrelál a részecskemérettel: minél finomabb a szemcseméret, annál nagyobb az átlátszatlanság. Például a TiO2-t specifikusan 0,20–0,3 mikron részecskeméretre dolgozzák fel, ami megközelítőleg a fény hullámhosszának felének felel meg. Az ultrahangos kezelés csökkenti a TiO2 pigmenteket optimális méretükre, így végső elrejtést kap.
• Nagy teljesítményű részecskék: A kisebb szemcseméretek nagyobb színtelítettséget, színkonzisztenciát és stabilitást eredményeznek. Az intenzív, mégis pontosan szabályozható ultrahangerők lehetővé teszik módosított és funkcionalizált nanorészecskék, például bevont részecskék, SWNT-k, MWCNT-k és maghéj-részecskék előállítását. Az ilyen részecskék egyedi tulajdonságokkal rendelkeznek, és a minőség és a funkcionalitás új szintjére emelik a festék- vagy bevonatkészítményeket (pl. UV-állóság, karcállóság, szilárdság, tapadás, magas hőállóság, infravörös és napvisszaverő képesség).
• Módosított részecskék: A felületmódosított pigmentek nagyon alacsony viszkozitással rendelkeznek nagy pigmentterhelés mellett (2,5 cP 10% szilárd anyagnál), kiváló szuszpenzióstabilitással és nagy tisztasággal. Az ultrahanggal segített részecske funkcionalizálás egyszerűvé teszi a különleges tulajdonságokkal rendelkező nagy teljesítményű pigmentek szintetizálását.

A pigmentpasztákat ultrahangos kavitációval őröljük és diszpergáljuk, és a nagy nyíróerők jelentős méretcsökkenést és egyenletes eloszlást mutatnak. A fenti ábra a növekvő méretcsökkenést mutatja az ultrahangos energia növelésénél.

A festékgyártáshoz az olyan összetevőket, mint a pigmentek, kötőanyagok/filmképzők, hígítók/oldószerek, gyanták, töltőanyagok és adalékanyagok homogén formulává kell összekeverni. A pigmentek a meghatározó komponensek, amelyek a festék színét adják. A legfontosabb fehér pigment a TiO2, amelyet 0,2 és 0,3 mikron közötti átmérőjű optimális részecskeméretre kell őrölni, hogy a kívánt fehérséget, fényerőt, átlátszatlanságot és nagyon magas törésmutatót mutassa. Az ultrahangos nyíróerők nagyon hatékony és energiahatékony deagglomerációt és diszperziót biztosítanak a TiO2 részecskéknek (lásd az alábbi képet).

TEM ultrahanggal diszpergált TiO2 nanorészecske szuszpenzió különböző szilárd koncentrációkkal. Az ultrahangos kezelést a Ultrahangos UIP1000hdT
Balra: ultrahangos energiabevitel 1,8 × 10⁵ J/L – Jobbra: ultrahangos energiabevitel 5,4 × 10⁵ J/L
(Tanulmány és képek: ©Fasaki et al., 2012)

 
Az ultrahangos marás és diszpergálás javítja a festék minőségét azáltal, hogy javítja színszilárdságát, sűrűségét, csiszolási finomságát, diszperzióját és reológiáját.

ultrahangos diszpergálás & Csiszolási feltételek

A festékek és bevonatok minősége a pigmentek homogén diszperzióján alapul. A Hielscher Ultrasonics hatékony maró- és csiszolóberendezéseket szállít a festék diszpergálásához, különösen a nagy pigmentterhelésű készítmények esetében. Az ultrahangos diszpergálószerek mechanizmusa maráshoz, őrléshez, deagglomerációhoz és diszperziós alkalmazásokhoz elsősorban az ultrahangos kavitáció által generált nyírási elven alapul. A részecskék disszociációjához szükséges kavitációs nyíróerőket nagy nyomáskülönbségek, helyi forró pontok és folyadéksugarak hozzák létre, ami a részecskék részecskék közötti ütközéssel történő felbomlását eredményezi.
Az ipari ultrahangos diszpergálószerek, mint például az UIP16000hdT, ultrahangos szondánként 16 000 watt, képesek nagy mennyiségű festékek és bevonatok feldolgozására.

A grindométeren lévő szonikált krétafesték a pigmentek tökéletesen egyenletes deagglomerációját és részecskeméret-eloszlását mutatja

Nanorészecskék diszperziója

Az ultrahangos őrlés és diszpergálás gyakran az egyetlen módszer a nanorészecskék hatékony feldolgozására annak érdekében, hogy sinlge-diszpergált elsődleges részecskéket kapjunk. A kis elsődleges részecskeméret nagy felületet eredményez, és korrelál az egyedi részecskejellemzők és funkciók kifejeződésével. Ugyanakkor a kisebb részecskeméret nagy felületi energiával jár a súlyosabb aggregáció és reakcióképesség érdekében, így az intenzív ultrahangos diszpergáló erők szükségesek a nanorészecskék homogén diszpergálásához a készítménybe.
Továbbá az ultrahangos felületkezelés módosíthatja a nanorészecskéket, ami jobb diszpergálhatósághoz, diszperziós stabilitáshoz, hidrofób és egyéb jellemzőkhöz vezet.
A kutatók a nanorészecskék ultrahangos diszperziós módszerét ajánlották előnyös megoldásként, “Mivel az ultrahangos módszerrel diszpergált anyag sokkal tisztább, mint a gyöngyőrlés.” [Kim et al. 2010].

Az ultrahangos diszperziós technikának számos előnye van a hagyományos marási technológiákhoz képest, mint például a háromhengeres, golyós vagy médiamalmok.

További információ pigmentek és színezékek ultrahangos homogenizálásáról és diszpergálásáról mesterkeverékekhez és festékkészítményekhez!

Caution: Video "duration" is missing

Irodalom / Hivatkozások