Ultraschall fir d’Dispergéieren an d’Muelen: Faarwen a Pigmenter

Leeschtungsultraschall ass fir seng intensiv a prezis steierbar Muel- an Dispergéiereffekter bekannt. Dat mécht Ultraschallhomogenisatoren ideal fir d’Produktioun vu Pigmentpasten a Faarfformuléierungen. Industriell Ultraschallapparater suerge fir eng héich gläichméisseg Partikelgréissteverdeelung am Mikro- an Nanoberäich. Veraarbecht grouss Volumestréim mat héijer Viskositéit mat Hielscher Ultraschallapparater, fir eng homogen Benetzung, Dispergéierung, Deagglomeratioun a Vermuelung z’erreechen!

Faarfproduktioun mat Ultraschall

Verbessert Är Faarwen, Faarftéin a Beschichtungen duerch Ultraschallbehandlung:

• Formuléierung: Ob héich Viskositéiten, héich Partikelgehalter, op Waasser- oder Léisungsmëttelbasis – mat den industriellen Inline-Ultraschallapparater vun Hielscher kënnt Dir all Formuléierung verschaffen.
• Mikro- an Nanogréisst: Déi héich Schéierkräften, déi duerch akustesch Kavitatioun entstinn, verklengeren d’Partikelen op minimal Partikelduerchmiesser a suerge fir eng gläichméisseg Dispersioun. Duerch d’Upassung vun den Ultraschallparameteren un Är Ufuerderungen un d’Partikelen an d’Formuléierung kënne Pigmenter an Nanogréisst zouverlässeg produzéiert ginn.
• Optesch Eegenschaften: Fir déi richteg optesch Eegenschaften z’erreechen, muss d’Gréisst vun de Pigmentpartikele kontrolléiert ginn. Normalerweis korreléiert d’Opazitéit mat der Partikelgréisst: wat d’Partikele méi fein sinn, wat d’Opazitéit méi héich ass. Zum Beispill gëtt TiO2 geziilt op eng Partikelgréisst vun 0,20 bis 0,3 Mikrometer verschafft, wat ongeféier der Hallschent vun der Wellelängt vum Liicht entsprécht. D’Ultraschallbehandlung verklengert d’TiO2-Pigmenter op hir optimal Gréisst, sou datt déi héchst Deckkraaft erreecht gëtt.
• Héichleeschtungspartikelen: Méi kleng Partikelgréisste féieren zu enger méi héijer Faarfsättegung, Faarfkonstanz a Stabilitéit. Déi intensiv, awer prezis steierbar Ultraschallkräfte erlaben d’Produktioun vu modifizéierten a funktionaliséierten Nanopartikelen, wéi beschichte Partikelen, SWNTs, MWCNTs a Kär-Schuel-Partikelen. Esou Partikelen hunn eenzegaarteg Eegenschaften an hiewen d’Qualitéit an d’Funktionalitéit vu Faarf- oder Beschichtungsformuléierungen op en neien Niveau (z. B. UV-Beständegkeet, Krazbeständegkeet, Festegkeet, Haftverméigen, héich Hëtztbeständegkeet, Infrarout- a Sonneliichtreflektivitéit).
• Modifizéiert Partikelen: Pigmenter mat modifizéierter Uewerfläch hunn eng ganz niddreg Viskositéit bei héije Pigmentgehalter (2,5cP bei 10% Feststoffer), eng iwwerleeë Stabilitéit vun der Suspensioun an eng héich Rengheet. Duerch Ultraschall ënnerstëtzt Partikelfunktionaliséierung mécht et einfach, Héichleeschtungspigmenter mat speziellen Eegenschaften ze synthetiséieren.

Pigmentpasten, déi mat Ultraschallkavitatioun an héije Schéierkräfte gemuel an dispergéiert ginn, weisen eng däitlech Gréisstreduktioun an eng gläichméisseg Verdeelung. D’Diagramm uewen weist déi zouhuelend Gréisstreduktioun mat zouhuelender Ultraschallenergie.

Fir d’Produktioun vu Faarwe musse Komponente wéi Pigmenter, Bindemëttel/ Filmbildner, Verdënnungsmëttel/ Léisungsmëttel, Harzer, Fëllstoffer an Zousazstoffer zu enger homogener Formuléierung vermëscht ginn. Pigmenter sinn déi entscheedend Komponent, déi der Faarf hire Faarftoun gëtt. Dat wichtegst wäisst Pigment ass TiO2, dat op eng optimal Partikelgréisst tëscht 0,2 an 0,3 Mikrometer am Duerchmiesser gemuel muss ginn, fir de gewënschte Wäissheetsgrad, d’Hellegkeet, d’Opazitéit an e ganz héije Refraktiounsindex ze weisen. D’Ultraschallschéierkräfte suerge fir eng ganz effektiv an energieeffizient Deagglomeratioun an Dispergéierung vun TiO2-Partikelen (kuckt d’Bild hei drënner).

TEM vun enger duerch Ultraschall dispergéierter TiO2-Nanopartikelsuspensioun mat ënnerschiddleche Feststoffkonzentratiounen. D’Ultraschallbehandlung gouf duerchgefouert mam Ultraschallapparat UIP1000hdT
Lénks: Ultraschallenergieandrag 1,8 × 10⁵ J/L – Riets: Ultraschallenergieandrag 5,4 × 10⁵ J/L
(Etüd a Biller: ©Fasaki et al., 2012)

 
D’Muelen an d’Dispergéiere mat Ultraschall erhéijen d’Qualitéit vun der Faarf, andeems se hir Faarfstäerkt, Dicht, Muelrengheet, Dispersioun a Rheologie verbesseren.

Bedéngunge fir d’Dispergéieren an d’Muele mat Ultraschall

D’Qualitéit vu Faarwen a Beschichtungen hänkt vun der homogener Dispergéierung vun de Pigmenter of. Hielscher Ultrasonics liwwert effektiv Muel- a Feinmuelapparater fir d’Faarfdispergéierung, besonnesch fir Formuléierunge mat héije Pigmentgehalter. De Mechanismus vun Ultraschalldispergatoren fir Uwendunge beim Muelen, Feinmuelen, Deagglomeréieren an Dispergéieren baséiert haaptsächlech op der Schéierwierkung, déi duerch Ultraschallkavitatioun entsteet. Déi duerch Kavitatioun entstoend Schéierkräften, déi fir d’Trennung vun de Partikelen néideg sinn, ginn duerch héich Drockënnerscheeder, lokal waarm Zonen a Flëssegkeetsstrale produzéiert, wat dozou féiert, datt d’Partikelen duerch Zesummestéiss ënnerenee zerbrach ginn.
Industriell Ultraschalldispergatore wéi den UIP16000hdT mat 16.000 Watt pro Ultraschallsond hunn d’Kapazitéit, grouss Volumestréim vu Faarwen a Beschichtungen ze verschaffen.

Mat Ultraschall behandelt Kräidfaarf um Grindometer weist déi perfekt gläichméisseg Deagglomeratioun a Partikelgréissteverdeelung vun de Pigmenter

Dispergéierung vun Nanopartikelen

D’Muelen an d’Dispergéiere mat Ultraschall sinn dacks déi eenzeg Method, fir Nanopartikelen effizient ze verschaffen, fir eenzel dispergéiert Primärpartikelen ze kréien. Eng kleng Primärpartikelgréisst féiert zu enger grousser Uewerfläch a korreléiert mat der Ausprägung vun eenzegaartege Partikeleegenschaften a Funktionalitéiten. Gläichzäiteg ass eng méi kleng Partikelgréisst mat enger héijer Uewerflächenenergie verbonnen, déi eng méi staark Aggregatioun a Reaktivitéit bewierkt, sou datt déi intensiv Ultraschalldispergéierkräften néideg sinn, fir d’Nanopartikelen homogen an der Formuléierung ze dispergéieren.
Ausserdeem kann eng Ultraschalluewerflächebehandlung d’Nanopartikele modifizéieren, wat zu enger verbesserter Dispergéierbarkeet, Dispersiounsstabilitéit, Hydrophobizitéit an aneren Eegenschafte féiert.
Fuerscher hunn d’Ultraschalldispergéierungsmethod fir Nanopartikelen als bevorzugt Léisung recommandéiert, “well d’Material, dat mat der Ultraschallmethod dispergéiert gëtt, vill méi reng ass wéi dat, dat duerch d’Muele mat Muelpärele produzéiert gëtt.” [Kim et al. 2010].

D’Ultraschalldispergéierungstechnik huet vill Virdeeler am Verglach mat traditionelle Mueltechnologië wéi Dräiwalzen-, Kugel- oder Muelkierpermillen.

Liest méi iwwer d’Homogeniséieren an d’Dispergéiere vu Pigmenter a Faarfstoffer mat Ultraschall fir Masterbatchen a Faarfformuléierungen!

Literatur / Referenzen

• 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.