분산 및 분쇄를 위한 초음파: 페인트 & 안료
Power 초음파는 강렬하고 정밀하게 제어 가능한 밀링 및 분산 효과로 잘 알려져 있습니다. 이것은 초음파 균질화기를 안료 페이스트 및 페인트 제형의 생산에 이상적으로 만듭니다. 산업용 초음파는 미크론 및 나노 범위에서 매우 균일 한 입자 크기 분포를 제공합니다. Hielscher 초음파 발생기로 고점도의 대량의 스트림을 처리하여 균일 한 습윤, 분산, 응집 제거 및 밀링을 달성하십시오!
초음파를 이용한 페인트 제조
Sonication으로 페인트, 색상 및 코팅을 개선하십시오 :
- 정립: 고점도, 높은 입자 부하, 수성 또는 용제 기반 여부 – Hielscher 산업용 인라인 초음파를 사용하면 모든 제형을 처리 할 수 있습니다.
- 미크론 및 나노 크기: 음향 캐비테이션에 의해 생성되는 높은 전단력은 입자를 미세한 입자 직경으로 줄이고 균일한 분산을 제공합니다. 입자 및 제형 요구 사항에 맞게 초음파 매개 변수를 조정하면 나노 크기의 안료를 안정적으로 생산할 수 있습니다.
- 광학적 성질: 올바른 광학 특성을 얻으려면 안료 입자 크기를 제어해야 합니다. 일반적으로 불투명도는 입자 크기와 상관 관계가 있으며, 입자 크기가 미세할수록 불투명도가 높아집니다. 예를 들어, TiO2는 0.20 - 0.3 미크론의 입자 크기로 특별히 처리되며, 이는 광 파장의 약 1/2에 해당합니다. 초음파는 TiO2 색소를 최적의 크기로 줄여 궁극적 인 은폐를 얻습니다.
- 고성능 입자: 입자 크기가 작을수록 색상 채도, 색상 일관성 및 안정성이 향상됩니다. 강렬하면서도 정밀하게 제어 가능한 초음파 힘으로 코팅 된 입자, SWNT, MWCNT 및 코어 쉘 입자와 같은 변형되고 기능화 된 나노 입자를 생성 할 수 있습니다. 이러한 입자는 고유한 특성을 나타내며 페인트 또는 코팅 제형을 새로운 수준의 품질 및 기능성(예: UV 저항성, 긁힘 저항성, 강도, 접착성, 높은 내열성, 적외선 및 태양 반사율)으로 끌어올립니다.
- 변형 입자: 표면 개질 안료는 높은 안료 부하(10% 고형분에서 2.5cP)에서 점도가 매우 낮고 현탁 안정성이 우수하며 순도가 높습니다. 초음파 보조 입자 기능화는 특별한 특성을 가진 고성능 안료를 간단하게 합성할 수 있도록 합니다.
초음파 처리는 안료 페이스트를 밀링하고 분산시키는 강력한 방법입니다.
- 최종 제형
- 안료 페이스트의 마스터 배치
- 기존 밀링 후 입자 정제
안료 페이스트는 초음파 캐비테이션을 사용하여 밀링 및 분산되며 높은 전단력은 상당한 크기 감소와 균일한 분포를 보여줍니다. 위의 플롯은 초음파 에너지가 증가함에 따라 크기가 감소하는 것을 보여줍니다.
페인트 생산을 위해서는 안료, 바인더/필름 형성제, 희석제/용제, 수지, 충전제 및 첨가제와 같은 구성 요소가 균일한 제형으로 함께 혼합되어야 합니다. 안료는 페인트에 색상을 부여하는 결정 구성 요소입니다. 가장 중요한 백색 안료는 TiO2이며, 원하는 등급의 백색도, 밝기, 불투명도 및 매우 높은 굴절률을 보여주기 위해 직경이 0.2에서 0.3미크론 사이의 최적 입자 크기로 밀링되어야 합니다. 초음파 전단력은 TiO2 입자의 매우 효과적이고 에너지 효율적인 응집 제거 및 분산을 제공합니다 (아래 이미지 참조).
고체 농도가 다른 초음파 분산 TiO2 나노 입자 현탁액의 TEM. 초음파 처리는 다음을 사용하여 수행되었습니다. 초음파기 UIP1000hdT
왼쪽: 초음파 에너지 입력 1.8 × 105 J/엘 – 오른쪽: 초음파 에너지 입력 5.4 × 105 J/엘
(연구 및 이미지: ©Fasaki et al., 2012)
초음파 밀링 및 분산은 색상 강도, 밀도, 연삭의 섬도, 분산 및 유변학을 개선하여 페인트 품질을 향상시킵니다.
초음파 분산 & 연삭 조건
페인트와 코팅의 품질은 안료의 균일한 분산에 달려 있습니다. Hielscher 초음파는 페인트 분산, 특히 안료 부하가 높은 제형에 효과적인 밀링 및 연삭 장비를 공급합니다. 밀링, 연삭, 응집 및 분산 응용 분야를위한 초음파 분산기의 메커니즘은 주로 초음파 캐비테이션에 의해 생성되는 전단 원리를 기반으로합니다. 입자의 해리에 필요한 캐비테이션 전단력은 높은 압력 차이, 국부적인 핫스폿 및 액체 제트에 의해 생성되며, 이로 인해 입자 간 충돌에 의한 입자 분열이 발생합니다.
초음파 프로브 당 16,000 와트의 UIP16000hdT와 같은 산업용 초음파 분산기는 대량의 페인트 및 코팅 스트림을 처리 할 수 있습니다.
초음파 처리 : 7x UIP1000hdT 님
분쇄계의 초음파 처리 된 분필 페인트는 안료의 완벽하게 균일 한 응집 제거 및 입자 크기 분포를 보여줍니다
나노 입자의 분산
초음파 분쇄 및 분산은 종종 sinlge-dispersed 1 차 입자를 얻기 위해 나노 입자를 효율적으로 처리하는 유일한 방법입니다. 1차 입자 크기가 작으면 표면적이 넓어지고 고유한 입자 특성 및 기능의 발현과 관련이 있습니다. 동시에, 더 작은 입자 크기는 더 심한 응집 및 반응성을 위해 높은 표면 에너지와 관련이 있으므로 나노 입자를 제형에 균일하게 분산시키기 위해 강렬한 초음파 분산력이 필요합니다.
또한, 초음파 표면 처리는 나노 입자를 변형시켜 분산성, 분산 안정성, 소수성 및 기타 기능을 향상시킬 수 있습니다.
연구자들은 나노 입자에 대한 초음파 분산 방법을 바람직한 해결책으로 권장했으며, “초음파 방법으로 분산 된 재료가 비드 밀링으로 생성 된 재료보다 훨씬 순수하기 때문입니다.” [Kim et al. 2010].
UV-Black Pigments : 초음파 검사 전후
초음파 분산 기술은 3 롤, 볼 또는 미디어 밀과 같은 전통적인 밀링 기술과 비교하여 많은 장점이 있습니다.
masterbatches 및 페인트 제형을 위한 안료 및 착색제의 초음파 균질화 및 분산에 대해 자세히 알아보십시오!
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소형 SonoStation은 38리터 교반 탱크와 분당 최대 3리터를 하나 또는 두 개의 초음파 플로우 셀 반응기에 공급할 수 있는 조정 가능한 프로그레시브 캐비티 펌프를 결합합니다.
문헌 / 참고문헌
- 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.
알아 둘 만한 가치 있는 사실
초음파 조직 균질화기는 종종 프로브 초음파 발생기 / 초음파 분석기, 음파 용해기, 초음파 분열기, 초음파 분쇄기, 소노 파쇄기, 초음파 방출기, 세포 분열기, 초음파 분산기, 유화제 또는 용해기라고합니다. 다른 용어는 초음파 처리에 의해 충족 될 수있는 다양한 응용 프로그램의 결과입니다.
