Ուլտրաձայնը դիսպերսման և մանրացման համար. ներկեր և գունանյութեր

Բարձր հզորության ուլտրաձայնը հայտնի է մանրացման և դիսպերսման իր ինտենսիվ ու ճշգրիտ կառավարելի ազդեցությամբ։ Դրա շնորհիվ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորները իդեալական են գունանյութային մածուկների և ներկերի բաղադրակազմերի արտադրության համար։ Արդյունաբերական ուլտրաձայնային սարքերն ապահովում են մասնիկների չափերի խիստ համաչափ բաշխում միկրոնային և նանոմետրային տիրույթներում։ Hielscher ուլտրաձայնային սարքերով մշակեք բարձր մածուցիկությամբ մեծածավալ հոսքեր՝ համասեռ թրջում, դիսպերսում, դեագլոմերացում և մանրացում ապահովելու համար։

Ներկերի արտադրություն ուլտրաձայնի միջոցով

Բարելավեք ձեր ներկերը, գունավորող նյութերն ու ծածկույթները ուլտրաձայնային մշակմամբ.

• Բաղադրակազմ. Բարձր մածուցիկությամբ, մասնիկների բարձր պարունակությամբ, ջրային կամ լուծիչային հիմքով՝ Hielscher արդյունաբերական հոսքային ուլտրաձայնային սարքերով կարող եք մշակել ցանկացած բաղադրակազմ։
• Միկրոնային և նանոմետրային չափեր. Ակուստիկ կավիտացիայից առաջացող բարձր սահքային ուժերը մասնիկները մանրացնում են մինչև չափազանց փոքր տրամագծեր և ապահովում համաչափ դիսպերսում։ Ուլտրաձայնային մշակման պարամետրերը ձեր մասնիկներին և բաղադրակազմին ներկայացվող պահանջներին համապատասխան կարգավորելը հնարավորություն է տալիս հուսալիորեն արտադրել նանոմետրային չափերի գունանյութեր։
• Օպտիկական հատկություններ. Պահանջվող օպտիկական հատկություններն ստանալու համար անհրաժեշտ է վերահսկել գունանյութի մասնիկների չափը։ Սովորաբար անթափանցությունը փոխկապակցված է մասնիկների չափի հետ. որքան փոքր են մասնիկները, այնքան մեծ է անթափանցությունը։ Օրինակ՝ TiO2 գունանյութը հատուկ մշակում են մինչև 0,20-ից 0,3 միկրոն մասնիկների չափ, որը մոտավորապես հավասար է լույսի ալիքի երկարության կեսին։ Ուլտրաձայնային մշակումը TiO2 գունանյութերի մասնիկները փոքրացնում է մինչև դրանց օպտիմալ չափը՝ ապահովելով առավելագույն ծածկունակություն։
• Բարձր արդյունավետությամբ մասնիկներ. Մասնիկների ավելի փոքր չափերն ապահովում են գույնի ավելի մեծ հագեցվածություն, գույնի միատեսակություն և կայունություն։ Ուլտրաձայնի ինտենսիվ, միաժամանակ ճշգրիտ կառավարելի ուժերը հնարավորություն են տալիս արտադրել ձևափոխված և ֆունկցիոնալացված նանոմասնիկներ, ինչպիսիք են պատված մասնիկները, SWNTs, MWCNTs և միջուկ–թաղանթ կառուցվածքով մասնիկները։ Այդպիսի մասնիկներն ունեն յուրահատուկ բնութագրեր և ներկերի կամ ծածկույթների բաղադրակազմերի որակն ու գործառնական հատկությունները բարձրացնում են նոր մակարդակի (օրինակ՝ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման նկատմամբ դիմադրություն, քերծվածքակայունություն, ամրություն, կպչունություն, բարձր ջերմակայունություն, ինֆրակարմիր և արևային ճառագայթման անդրադարձունակություն)։
• Ձևափոխված մասնիկներ. Մակերևութային ձևափոխման ենթարկված գունանյութերն ունեն շատ ցածր մածուցիկություն նույնիսկ գունանյութի բարձր պարունակության դեպքում (2,5cP՝ պինդ նյութերի 10% պարունակության դեպքում), սուսպենզիայի գերազանց կայունություն և բարձր մաքրություն։ Ուլտրաձայնի օժանդակությամբ մասնիկների ֆունկցիոնալացումը հեշտացնում է հատուկ բնութագրերով բարձր արդյունավետության գունանյութերի սինթեզը։

Ուլտրաձայնային կավիտացիայի և բարձր սահքային ուժերի միջոցով մանրացված ու դիսպերսված գունանյութային մածուկներում դիտվում են չափերի զգալի նվազում և համաչափ բաշխում։ Վերևի գրաֆիկը ցույց է տալիս, որ ուլտրաձայնային էներգիայի մեծացման հետ չափերի նվազումն ուժեղանում է։

Ներկերի արտադրության համար անհրաժեշտ է բաղադրիչները, ինչպիսիք են գունանյութերը, կապակցանյութերը/թաղանթագոյացնող նյութերը, նոսրացուցիչները/լուծիչները, խեժերը, լցանյութերն ու հավելանյութերը, խառնել իրար՝ ստանալով համասեռ բաղադրակազմ։ Գունանյութերը որոշիչ բաղադրիչն են, որը ներկին տալիս է իր գույնը։ Ամենակարևոր սպիտակ գունանյութը TiO2 նյութն է, որն անհրաժեշտ է մանրացնել մինչև 0,2-ից 0,3 միկրոն օպտիմալ տրամագծով մասնիկներ՝ սպիտակության, պայծառության և անթափանցության ցանկալի աստիճանն ու բեկման շատ բարձր ցուցիչն ապահովելու համար։ Ուլտրաձայնային սահքային ուժերն ապահովում են TiO2 մասնիկների շատ արդյունավետ և էներգաարդյունավետ դեագլոմերացում ու դիսպերսում (տե՛ս ստորև բերված պատկերը)։

Ուլտրաձայնով դիսպերսված TiO2 նանոմասնիկների սուսպենզիայի տրանսմիսիոն էլեկտրոնային մանրադիտակային (TEM) պատկերներ՝ պինդ նյութի տարբեր կոնցենտրացիաների դեպքում։ Ուլտրաձայնային մշակման համար կիրառվել է UIP1000hdT ուլտրաձայնային սարքը։
Ձախում՝ ներմուծված ուլտրաձայնային էներգիա՝ 1,8 × 10⁵ J/L – աջում՝ ներմուծված ուլտրաձայնային էներգիա՝ 5,4 × 10⁵ J/L
(Հետազոտություն և պատկերներ՝ ©Fasaki et al., 2012)

 
Ուլտրաձայնային մանրացումն ու դիսպերսումը բարձրացնում են ներկի որակը՝ բարելավելով դրա գունավորման ուժը, խտությունը, մանրացման նրբությունը, դիսպերսումն ու ռեոլոգիան։

Ուլտրաձայնային դիսպերսման և մանրացման պայմաններ

Ներկերի և ծածկույթների որակը կախված է գունանյութերի համասեռ դիսպերսումից։ Hielscher Ultrasonics ընկերությունը մատակարարում է արդյունավետ մանրացնող և աղացող սարքավորումներ՝ ներկերի դիսպերսման, հատկապես գունանյութերի բարձր պարունակությամբ բաղադրակազմերի համար։ Մանրացման, աղացման, դեագլոմերացման և դիսպերսման կիրառություններում ուլտրաձայնային դիսպերսիչների աշխատանքի մեխանիզմը հիմնականում հիմնված է ուլտրաձայնային կավիտացիայի առաջացրած սահքի սկզբունքի վրա։ Մասնիկների տարանջատման համար անհրաժեշտ կավիտացիոն սահքային ուժերն առաջանում են ճնշման մեծ տարբերությունների, տեղային բարձր ջերմաստիճանով գոտիների և հեղուկի շիթերի ազդեցությամբ, ինչը հանգեցնում է մասնիկների մասնատման՝ միջմասնիկային բախումների միջոցով։
Արդյունաբերական ուլտրաձայնային դիսպերսիչները, ինչպիսին է UIP16000hdT սարքը՝ յուրաքանչյուր ուլտրաձայնային զոնդի համար 16 000 վատտ հզորությամբ, ունակ են մշակելու ներկերի և ծածկույթների մեծածավալ հոսքեր։

Ուլտրաձայնով մշակված կավճային ներկը գրինդոմետրի վրա ցուցադրում է գունանյութերի կատարյալ համաչափ դեագլոմերացում և մասնիկների չափերի բաշխում

Նանոմասնիկների դիսպերսում

Ուլտրաձայնային մանրացումն ու դիսպերսումը հաճախ միակ մեթոդն են նանոմասնիկներն արդյունավետ մշակելու համար՝ առանձին դիսպերսված առաջնային մասնիկներ ստանալու նպատակով։ Առաջնային մասնիկների փոքր չափն ապահովում է մեծ մակերես և փոխկապակցված է մասնիկների յուրահատուկ բնութագրերի ու գործառնական հատկությունների դրսևորման հետ։ Միաժամանակ մասնիկների ավելի փոքր չափը կապված է մակերևութային բարձր էներգիայի հետ, որը նպաստում է ավելի ուժեղ ագրեգացմանն ու ռեակցիոնունակությանը, ուստի նանոմասնիկները բաղադրակազմում համասեռ դիսպերսելու համար անհրաժեշտ են ուլտրաձայնային դիսպերսման ինտենսիվ ուժեր։
Բացի այդ, մակերևույթի ուլտրաձայնային մշակումը կարող է ձևափոխել նանոմասնիկները՝ բարելավելով դիսպերսելիությունը, դիսպերսիայի կայունությունը, հիդրոֆոբությունն ու այլ հատկություններ։
Հետազոտողները նանոմասնիկների ուլտրաձայնային դիսպերսման մեթոդն առաջարկել են որպես նախընտրելի լուծում, «քանի որ ուլտրաձայնային մեթոդով դիսպերսված նյութը շատ ավելի մաքուր է, քան ուլունքային մանրացմամբ ստացվածը»։ [Kim et al. 2010].

Ուլտրաձայնային դիսպերսման տեխնիկան բազմաթիվ առավելություններ ունի մանրացման ավանդական տեխնոլոգիաների համեմատ, ինչպիսիք են եռագլան, գնդային կամ մանրացնող մարմիններով աղացները։

Կարդացեք ավելին խտանյութերի և ներկերի բաղադրակազմերի համար գունանյութերի ու գունավորող նյութերի ուլտրաձայնային հոմոգենացման և դիսպերսման մասին։

Գրականություն / Հղումներ

• 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.