Ultrasound untuk Dispersing dan Grinding: Cat & pigmen

Ultrasound daya terkenal dengan efek penggilingan dan dispersinya yang intens dan dapat dikontrol dengan tepat. Hal ini membuat homogenizer ultrasonik ideal untuk produksi pasta pigmen dan formulasi cat. Ultrasonicator industri memberikan distribusi ukuran partikel yang sangat seragam dalam kisaran mikron dan nano. Proses aliran volume besar dengan viskositas tinggi dengan sonicators Hielscher untuk mencapai pembasahan, pendispersian, deaglomerasi, dan penggilingan yang homogen!

Manufaktur Cat dengan Ultrasound

Meningkatkan Warna Cat dan Coating Anda dengan Sonikasi:

• Formulasi: Apakah viskositas tinggi,beban partikel tinggi, berair atau berbasis pelarut – dengan ultrasonicators inline industri Hielscher Anda dapat memproses formulasi apa pun.
• Ukuran Nano dan Mikron: Gaya geser tinggi yang dihasilkan oleh kavitasi akustik mengurangi partikel menjadi diameter partikel kecil dan memberikan dispersi yang seragam. Menyesuaikan parameter ultrasonikasi dengan partikel dan persyaratan formulasi Anda memungkinkan produksi pigmen berukuran nano yang andal.
• Properti Optik: Untuk mendapatkan sifat optik yang benar, ukuran partikel pigmen harus dikontrol. Biasanya, opacity berkorelasi dengan ukuran partikel: semakin halus ukuran partikel, semakin banyak opacity. Misalnya, TiO2 secara khusus diproses hingga ukuran partikel 0,20 hingga 0,3 mikron, yang kira-kira setara dengan setengah panjang gelombang cahaya. Ultrasonikasi mengurangi pigmen TiO2 ke ukuran optimalnya, sehingga diperoleh.
• Partikel dengan Kinerja Tinggi: Ukuran partikel yang lebih kecil menghasilkan saturasi warna, konsistensi warna, dan stabilitas yang lebih besar. Kekuatan ultrasound yang intens namun dapat dikontrol secara tepat memungkinkan untuk menghasilkan partikel nano yang dimodifikasi dan difungsikan, seperti partikel berlapis, SWNT, MWCNT, dan partikel inti-cangkang. Partikel tersebut menunjukkan karakteristik unik dan meningkatkan formulasi cat atau pelapis ke tingkat kualitas dan fungsionalitas baru (misalnya ketahanan UV, tahan gores, kekuatan, daya rekat, ketahanan panas tinggi, inframerah dan reflektifitas matahari).
• Modifikasi Partikel: Pigmen yang dimodifikasi permukaan memiliki viskositas yang sangat rendah pada pemuatan pigmen tinggi (2,5cP pada padatan 10%), stabilitas suspensi yang unggul dan kemurnian tinggi. Fungsionalisasi partikel berbantuan ultrasonik memudahkan untuk mensintesis pigmen berkinerja tinggi dengan karakteristik khusus.

Pasta pigmen digiling dan disebarkan menggunakan kavitasi ultrasound dan gaya geser tinggi menunjukkan pengurangan ukuran yang signifikan dan distribusi yang seragam. Plot di atas menunjukkan peningkatan pengurangan ukuran pada peningkatan energi ultrasonik.

Untuk produksi cat, komponen seperti pigmen, pengikat / pembentuk film, pengencer / pelarut, resin, pengisi dan aditif harus dicampur menjadi formulasi yang homogen. Pigmen adalah komponen penentu yang memberi warna pada cat. Pigmen putih yang paling penting adalah TiO2, yang perlu digiling ke ukuran partikel optimal antara diameter 0,2 dan 0,3 mikron untuk menunjukkan tingkat keputihan, kecerahan, opasitas, dan indeks bias yang sangat tinggi yang diinginkan. Gaya geser ultrasonik memberikan deaglomerasi dan dispersi partikel TiO2 yang sangat efektif dan hemat energi (lihat gambar di bawah).

TEM suspensi nanopartikel TiO2 yang terdispersi secara ultrasonik dengan konsentrasi padat yang berbeda. Sonikasi dilakukan dengan menggunakan Ultrasonicator UIP1000hdT
Kiri: input energi ultrasonik 1,8 × 10⁵ J/L – Kanan: input energi ultrasonik 5.4 × 10⁵ J/L
(Studi dan gambar: ©Fasaki et al., 2012)

 
Penggilingan dan pendispersian ultrasonik meningkatkan kualitas cat dengan meningkatkan kekuatan warna, kepadatan, kehalusan penggilingan, dispersi, dan reologi.

Ultrasonik Dispersing / Penyebar & Kondisi Menggiling

Kualitas cat dan pelapis bergantung pada dispersi pigmen yang homogen. Hielscher Ultrasonics memasok peralatan penggilingan dan penggilingan yang efektif untuk dispersi cat, terutama untuk formulasi dengan beban pigmen tinggi. Mekanisme disperser ultrasonik untuk aplikasi penggilingan, penggilingan, deaglomerasi dan dispersi terutama didasarkan pada prinsip geser yang dihasilkan oleh kavitasi ultrasonik. Gaya geser kavitasi yang diperlukan untuk disosiasi partikel dihasilkan oleh perbedaan tekanan tinggi, titik panas lokal dan jet cairan, yang mengakibatkan pecahnya partikel oleh tumbukan antar-partikel.
Disperser ultrasonik industri seperti UIP16000hdT dengan 16.000 watt per probe ultrasonik memiliki kapasitas untuk memproses aliran cat dan pelapis volume tinggi.

Cat kapur yang disonikasi pada grindometer menunjukkan deaglomerasi yang seragam sempurna dan distribusi ukuran partikel pigmen

Dispersi Partikel Nano

Penggilingan dan pendispersian ultrasonik seringkali merupakan satu-satunya metode untuk memproses partikel nano secara efisien untuk mendapatkan partikel primer yang terdispersi sinlge. Ukuran partikel primer yang kecil menghasilkan luas permukaan yang besar dan berkorelasi dengan ekspresi karakteristik dan fungsi partikel yang unik. Pada saat yang sama, ukuran partikel yang lebih kecil dikaitkan dengan energi permukaan yang tinggi untuk agregasi dan reaktivitas yang lebih parah, sehingga gaya dispersi ultrasonik yang intens diperlukan untuk membubarkan partikel nano secara homogen ke dalam formulasi.
Selain itu, perawatan permukaan ultrasonik dapat memodifikasi partikel nano yang mengarah pada peningkatan dispersibilitas, stabilitas dispersi, hidrofobisitas, dan fitur lainnya.
Para peneliti telah merekomendasikan metode dispersi ultrasonik untuk partikel nano sebagai solusi yang disukai, “Karena bahan yang tersebar dengan metode ultrasonik jauh lebih murni daripada yang dihasilkan oleh penggilingan manik-manik.” [Kim dkk. 2010].

Teknik dispersi ultrasonik memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan teknologi penggilingan tradisional seperti pabrik tiga gulungan, bola atau media.

Baca lebih lanjut tentang homogenisasi ultrasonik dan dispersi pigmen dan pewarna untuk masterbatch dan formulasi cat!

Caution: Video "duration" is missing

Literatur / Referensi