Omogeneizzatori per vernici ad alte prestazioni
I miscelatori a ultrasuoni sono uno strumento affidabile per omogeneizzare, disperdere ed emulsionare formulazioni di vernici e pigmenti liquidi. Gli omogeneizzatori a ultrasuoni non solo producono emulsioni e dispersioni di vernice altamente stabili e uniformi, ma vengono anche utilizzati per macinare e triturare pigmenti, nanomateriali e particelle primarie. Grazie agli eccellenti risultati di dispersione e macinazione, gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono utilizzati dall'industria delle vernici come una delle più sofisticate tecniche di miscelazione delle paste di vernici e pigmenti.
Omogeneizzazione, dispersione ed emulsione delle vernici
L'omogeneizzazione viene applicata per ridurre le dimensioni delle particelle di solidi o goccioline al fine di facilitare la produzione di emulsioni e dispersioni stabili e di alta qualità. Nella formulazione di pitture, rivestimenti e vernici, una dimensione uniforme delle particelle è fondamentale per ottenere risultati uniformi nella colorazione, nel comportamento applicativo e nella funzionalità della formulazione della pittura o del rivestimento.
Omogeneizzatori di vernici a ultrasuoni per formulazioni di dispersione ed emulsione
I miscelatori a ultrasuoni ad alto taglio sono ideali per le applicazioni di omogeneizzazione, emulsificazione e solubilizzazione, dove le dimensioni delle particelle o delle gocce e la distribuzione uniforme sono fondamentali per le prestazioni e la qualità della vernice.
L'ultrasuonizzazione è la tecnologia preferita per l'omogeneizzazione, poiché l'intensa cavitazione acustica degli ultrasuoni ad alta potenza è in grado di rompere le molecole in modo affidabile fino a una distribuzione uniforme delle particelle nella gamma dei micron e dei nano. L'omogeneizzazione a ultrasuoni è la tecnica più sofisticata per produrre particelle di dimensioni nano e micron. La dimensione delle particelle (ad esempio, pigmenti, oli, cere, additivi, ecc.) può essere regolata individualmente applicando la giusta intensità di ultrasuoni.
Inoltre, la dispersione a ultrasuoni può portare alla modifica della superficie dei pigmenti, con conseguente aumento della stabilità della dispersione.
processore industriale a ultrasuoni UIP16000 (16kW) per la produzione di vernici e nanofiller
- vernici a base d'acqua
- vernici a base di solventi
- pitture in emulsione
- vernici a dispersione
- dispersioni di lattice
- emulsioni di cera
- alto carico di pigmenti
- pitture in emulsione lucide
- suspoemulsioni (miscela di sospensione ed emulsione)
- rivestimenti ad alte prestazioni
- vernici
- formulazioni di polimeri
- smalti
- additivi a nano-particelle
- particelle abrasive
- polimerizzazione in mini-emulsione
Dispersione a ultrasuoni di nanoriempitivi
I riempitivi di dimensioni nanometriche sono incorporati in rivestimenti come polimeri o resine. Tali nanofiller possono migliorare notevolmente le proprietà meccaniche, ad esempio la resistenza ai raggi UV, la resistenza ai graffi, la rigidità e la tenacità / resistenza alla trazione di alcuni materiali. La differenza principale tra le cariche convenzionali di dimensioni micron e le cariche di dimensioni nanometriche è l'elevato rapporto di superficie specifica e, di conseguenza, le caratteristiche completamente modificate delle cariche nanometriche. I nanomateriali (ad esempio, le cariche su scala nanometrica) devono essere dispersi uniformemente in una formulazione di vernice o rivestimento, in modo che l'intera superficie possa interagire con la matrice circostante. Solo se dispersi come singole nanoparticelle, i nanofiller possono esprimere le loro straordinarie proprietà materiali. Gli omogeneizzatori e i disperdenti a ultrasuoni sono una tecnologia di miscelazione superiore per districare, deagglomerare e disperdere uniformemente nanoparticelle come i nanofiller in una matrice (ad esempio, polimeri, epossidici o resine). Poiché le forze di taglio ultrasoniche rompono i legami interparticellari, ogni particella viene dispersa singolarmente nella matrice e acquisisce tutte le sue proprietà. La dispersione e l'omogeneizzazione a ultrasuoni sono quindi il metodo più affidabile per la produzione di rivestimenti ad alte prestazioni.
La tecnica di dispersione a ultrasuoni presenta molti vantaggi rispetto alle tecnologie di macinazione tradizionali, come i mulini a tre rulli, a sfere o a media.
Dispersione a ultrasuoni di un'emulsione di lattice
Sebbene le pitture al lattice non siano la formulazione più complicata da preparare, devono comunque essere preparate con cura e tutti i componenti di una formulazione al lattice devono essere aggiunti in un ordine selezionato. Nella prima fase di preparazione, si prepara una sospensione di base della vernice. I pigmenti vengono quindi dispersi in acqua con agenti umettanti, antischiuma e altri additivi necessari per la ricetta specifica della formulazione. I pigmenti a base di biossido di titanio (TiO2) vengono solitamente dispersi per primi e poi vengono aggiunti i pigmenti estensori. Per la maggior parte delle formule, l'ordine e la misura dell'aggiunta di questi composti è un fattore essenziale che influenza la qualità. Per la maggior parte, per bagnare e disperdere le particelle si utilizzano miscelatori a lama o rotanti ad alta velocità, che rappresentano il metodo più convenzionale di emulsione del lattice. Con i miscelatori a lama o rotanti, la miscelazione di una formula di base coerente richiede molto tempo. Successivamente, l'emulsione di lattice viene aggiunta alla miscela e incorporata con un livello di energia di miscelazione significativamente inferiore. Le emulsioni di lattice sono soggette a coalescenza o rottura e richiedono condizioni di omogeneizzazione blande. Vengono quindi aggiunti addensanti già pre-disposti per regolare la viscosità dell'emulsione finale di vernice al lattice alla consistenza desiderata.
Il dispersore a ultrasuoni può gestire in modo semplice e affidabile la preparazione di emulsioni di lattice. Poiché l'energia di sonicazione e quindi l'intensità di dispersione possono essere regolate in base all'emuslificazione e all'omogeneizzazione delle varie fasi di preparazione, è possibile evitare in modo affidabile la decomposizione degli ingredienti o la rottura dell'emulsione di lattice. La dispersione a ultrasuoni è una tecnica comprovata per una completa bagnatura delle polveri. L'ordine di aggiunta dei materiali, ecc. può essere modificato in base alle esigenze della formulazione. L'apporto di energia ultrasonica, regolato in modo ottimale, consente di ottenere la piena espressione cromatica dei pigmenti e di ottenere una pittura in emulsione di lattice di alta qualità.
Poiché il disperdente a ultrasuoni con cella di flusso è un sistema chiuso, non si verificano aerazione o schiume indesiderate. L'ultrasuonatore offre il vantaggio di essere robusto e affidabile, facile e sicuro da utilizzare, con cicli di batch più brevi e procedure di formulazione più semplici. Anche con un ultrasuonatore da banco in configurazione flow-through, è possibile lavorare in modo efficace ed economico notevoli capacità produttive.
Prima e dopo la sonicazione: La curva verde mostra la dimensione delle particelle prima della sonicazione, mentre la curva rossa è la distribuzione delle dimensioni delle particelle di silice dispersa ad ultrasuoni.
Dispersione a ultrasuoni di emulsioni di cera
Le emulsioni e le dispersioni di cera sono additivi formulati con particelle di cera fini e stabilizzate, distribuite omogeneamente in acqua. Quando la cera viene dispersa sotto forma di nano goccioline con una distribuzione molto omogenea, si ottengono emulsioni di cera stabili. Gli omogeneizzatori a ultrasuoni generano intense forze di taglio e sono sistemi di dispersione affidabili e robusti per produrre nano-emulsioni di cera stabili.
Per saperne di più sull'emulsionamento della cera a ultrasuoni!
Dispersore a ultrasuoni con cella di flusso in vetro per visualizzare l'omogeneizzazione della vernice rossa
Pigmenti neri UV: Prima e dopo l'ultrasuonizzazione
Omogeneizzatori a ultrasuoni ad alto coefficiente di taglio per formulazioni di verniciatura
Gli omogeneizzatori, i dispersori, gli emulsionatori e i mulini Hielscher Ultrasonics sono utilizzati nella produzione industriale di vernici e rivestimenti ad alte prestazioni. Grazie all'intensa energia di frequenza degli ultrasuoni, gli omogeneizzatori a ultrasuoni creano forze di taglio, turbolenze e forze distruttive molto elevate. Queste forze ultrasoniche straordinariamente intense producono l'impatto necessario sugli impasti solido-liquidi per disperdere e macinare le particelle fino alle dimensioni e alla funzionalità desiderate.
Fresatura a ultrasuoni di carichi solidi elevati
I sistemi a ultrasuoni in linea possono facilmente gestire concentrazioni di solidi molto elevate. Fintanto che il carico di particelle dell'impasto rientra nell'intervallo di pompabilità e può essere alimentato attraverso la cella di flusso a ultrasuoni, gli omogeneizzatori industriali a ultrasuoni di Hielscher sono in grado di lavorare in modo affidabile qualsiasi tipo di impasto altamente viscoso e pastoso. La macinazione a umido a ultrasuoni è comunemente applicata per preparare lotti master di pigmenti di dimensioni micron e nano. La capacità di gestire carichi solidi così elevati di particelle anche abrasive rende gli omogeneizzatori a ultrasuoni ad alto taglio la tecnologia di macinazione più efficace ed efficiente di pigmenti e nano-particelle.
Agitatori per serbatoi a ultrasuoni e reattori a flusso continuo
Le formulazioni di vernici possono essere miscelate in vasche o lotti aperti, in cui sono inserite una o più sonde a ultrasuoni. La miscelazione in contenitori aperti con un sistema come la SonoStation di Hielscher (vedi foto a sinistra) è ideale per disperdere volumi medi di formulazioni a bassa o media viscosità. Per volumi elevati, applicazioni intense di macinazione e rottura di particelle primarie, nonché per impasti e fanghi ad alta viscosità, un reattore a ultrasuoni pressurizzabile è la soluzione ideale.
Un recipiente aperto come un serbatoio non può essere pressurizzato e non è ideale per il trattamento uniforme di volumi più grandi e/o altamente viscosi. Un reattore a ultrasuoni a flusso continuo può essere pressurizzato fino a diversi barg. L'applicazione della pressione durante la sonicazione intensifica la cavitazione acustica e quindi le forze di taglio e gli effetti di dispersione/macinazione/omogeneizzazione degli ultrasuoni. Allo stesso tempo, tutte le vernici o i pigmenti vengono immessi uniformemente nel reattore: avendo lo stesso tempo di permanenza e venendo trattati esattamente alle stesse condizioni ultrasoniche, si ottiene un risultato di dispersione/macinazione molto omogeneo. Il trattamento molto uniforme sotto intense forze ultrasoniche consente di ottenere prodotti vernicianti di qualità superiore.
Hielscher Ultrasonics offre una gamma completa di processori a ultrasuoni ad alte prestazioni con configurazioni di vasche e reattori, fornendo l'attrezzatura di dispersione a ultrasuoni ideale per la produzione di vernici.
Dispersori a ultrasuoni per ogni capacità di prodotto
La gamma di prodotti Hielscher Ultrasonics copre l'intero spettro dei processori a ultrasuoni, dai compatti ultrasuoni da laboratorio ai sistemi da banco e pilota, fino ai processori a ultrasuoni completamente industriali con la capacità di trattare carichi di camion all'ora. L'intera gamma di prodotti ci permette di offrirvi il disperdente a ultrasuoni più adatto alle vostre formulazioni di vernice, alla capacità di processo e agli obiettivi di produzione.
I sistemi da banco a ultrasuoni sono ideali per le prove di fattibilità e l'ottimizzazione dei processi. Lo scale-up lineare basato sui parametri di processo stabiliti rende molto facile aumentare le capacità di lavorazione da lotti più piccoli alla produzione commerciale completa. L'up-scaling può essere effettuato installando un'unità di dispersione a ultrasuoni più potente o raggruppando più ultrasuoni in parallelo. Con il modello UIP16000, Hielscher offre il più potente dispersore a ultrasuoni al mondo.
Ampiezze controllabili con precisione per risultati ottimali
Tutti gli ultrasuonatori Hielscher sono controllabili con precisione e quindi affidabili nella produzione. L'ampiezza è uno dei parametri di processo cruciali che influenzano l'efficienza e l'efficacia della dispersione a ultrasuoni e della macinazione a umido di paste di pigmento, vernici e polimeri.
Tutti gli ultrasuoni Hielscher’ I processori consentono di impostare con precisione l'ampiezza. I sonotrodi e le trombe di rinforzo sono accessori che consentono di modificare l'ampiezza in un intervallo ancora più ampio. I processori industriali a ultrasuoni di Hielscher sono in grado di fornire ampiezze molto elevate e di fornire l'intensità ultrasonica richiesta per le applicazioni più complesse. Ampiezze fino a 200µm possono essere facilmente gestite in modo continuo, 24 ore su 24 e 7 giorni su 7. Le ampiezze elevate sono essenziali quando si tratta di applicazioni a ultrasuoni ad alta potenza come le nano-dispersioni, la sintesi di nano-particelle, la macinazione di particelle primarie e le mini-emulsioni.
Le impostazioni precise dell'ampiezza e il monitoraggio permanente dei parametri del processo a ultrasuoni tramite un software intelligente consentono di trattare i pigmenti e gli impasti in polvere nelle condizioni ultrasoniche più efficaci. Sonicazione ottimale per i migliori risultati di dispersione!
Test facili e senza rischi
I processi a ultrasuoni possono essere scalati in modo completamente lineare. Ciò significa che ogni risultato ottenuto con un ultrasuonatore da laboratorio o da banco può essere scalato esattamente allo stesso risultato utilizzando gli stessi parametri di processo. Ciò rende l'ultrasonicazione ideale per la verifica di fattibilità senza rischi, l'ottimizzazione dei processi e la successiva implementazione nella produzione commerciale. Contattateci per sapere come la sonicazione può migliorare la vostra produzione di vernici e pigmenti.
Massima qualità – Progettato e prodotto in Germania
In quanto azienda a conduzione familiare, Hielscher dà priorità ai più alti standard di qualità per i suoi processori a ultrasuoni. Tutti gli ultrasuonatori sono progettati, prodotti e testati a fondo nella nostra sede centrale di Teltow, vicino a Berlino, in Germania. La robustezza e l'affidabilità delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher ne fanno un cavallo di battaglia nella vostra produzione. Il funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, a pieno carico e in ambienti difficili è una caratteristica naturale dei dispersori ad alte prestazioni di Hielscher. Ciò rende le apparecchiature a ultrasuoni Hielscher uno strumento di lavoro affidabile che soddisfa le vostre esigenze di lavorazione delle vernici.
| Volume di batch | Portata | Dispositivi raccomandati |
|---|---|---|
| 1 - 500mL | 10 - 200mL/min | UP100H |
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000hdt |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | più grande | cluster di UIP16000 |
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Letteratura / Riferimenti
- 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.
Particolarità / Cose da sapere
Qual è la differenza tra dispersioni ed emulsioni?
Definizione di dispersione:
A dispersione è un sistema in cui particelle distribuite di un materiale sono disperse in una fase continua di un altro materiale. Le due fasi possono trovarsi nello stesso stato della materia o in stati diversi.
Si distinguono diversi tipi di dispersione. I fattori distintivi sono, ad esempio, il rapporto tra le dimensioni delle particelle disperse e quelle della fase continua, la presenza o meno di precipitazione e la presenza di moto browniano. In generale, le dispersioni di particelle sufficientemente grandi per la sedimentazione sono chiamate sospensioni, mentre quelle di particelle più piccole sono chiamate colloidi e soluzioni. L'emulsione è un sottotipo specifico di dispersione, in cui due liquidi immiscibili (due fasi dello stesso stato) vengono dispersi l'uno nell'altro.
Definizione di emulsione:
Emulsioni sono sistemi liquidi composti da almeno due liquidi immiscibili, in cui uno dei liquidi è disperso nell'altro sotto forma di piccole gocce. La fase delle piccole gocce distribuite è detta fase dispersa o interna, mentre l'altra fase è detta fase continua o esterna. Esistono due tipi principali di emulsioni, che si distinguono tra loro: Le emulsioni olio-in-acqua (O/W) e acqua-in-olio (W/O). Nell'emulsione olio-in-acqua (O/W), la fase interna è un olio o un liquido miscibile con l'olio, mentre la fase esterna è acqua o un liquido miscibile con l'acqua. Nell'emulsione acqua-in-olio (W/O), la fase interna è il liquido simile all'acqua, mentre la fase esterna è il liquido simile all'olio.
La maggior parte delle emulsioni richiede un agente emulsionante, noto come stabilizzatore o tensioattivo. Anche la dimensione delle gocce svolge un ruolo cruciale per la stabilità dell'emulsione. Quanto più piccole sono le dimensioni delle gocce, tanto più stabile è l'emulsione.
Ultrasuoni ad alte prestazioni! La gamma di prodotti Hielscher copre l'intero spettro, dai compatti ultrasuoni da laboratorio alle unità da banco, fino ai sistemi ultrasonici industriali.