Productie van kleurstoffen met dispergeerapparaten met hoge prestaties
De productie van kleurstoffen en pigmentsuspensies vereist betrouwbare dispersie en menging. Ultrasone homogenisatoren zijn zeer efficiënt bij de productie van vloeibare en pasta-achtige masterbatches en kleurstofsuspensies. Ultrasone dispergeerapparaten zijn beschikbaar voor elke industriële productieschaal en verbeteren de productie van kleurstoffen en pigmenten aanzienlijk met uitstekende maal- en dispersieresultaten, energiebesparingen en eenvoudig omschakelen tussen formuleringen.
Dispergeren van kleurstoffen met krachtig ultrageluid
Sonicatie met een sonde is een techniek die ultrasone golven met een hoge intensiteit en lage frequentie gebruikt om deeltjes in een vloeibaar medium te malen, nat te malen, te deagglomereren en te dispergeren. Ultrasoon mengen, malen en dispergeren berust op het werkingsprincipe van akoestische cavitatie. Ultrasone/akoestische cavitatie wordt gekenmerkt door microturbulenties, zeer hoge afschuifkrachten en lokaal optredende grote druk- en temperatuurverschillen. Sonicatoren zijn geschikt voor batchprocessen en productieprocessen met continue doorstroming en worden gebruikt bij grootschalige inlineproductie, evenals bij onderzoek en ontwikkeling en kwaliteitscontrole.
Lees meer over gelijktijdig ultrasoon malen van pigmenten en microbiële sterilisatie van verf- en coatingformuleringen (op waterbasis)!
Industrieel ultrasoon systeem voor het dispergeren en malen van kleurstoffen en pigmenten.
Voordelen van het dispergeren van kleurstoffen met sonicatie
Bij de industriële productie van kleurstoffen op pigmentbasis biedt sonicatie met een sonde verschillende voordelen en kan deze traditionele molens en dispergeerapparaten overtreffen in efficiëntie:
- Verbeterde dispersie: Sonicatie kan pigmentagglomeraten effectief afbreken en een betere dispersie bevorderen, wat leidt tot een verbeterde kleurintensiteit en hoge uniformiteit.
- Kleinere deeltjesgrootte: Ultrasoon opgewekte cavitatie-energie kan de deeltjesgrootte van pigmenten verkleinen, wat resulteert in een fijnere en homogenere kleurstof. De extreem hoge afschuifkrachten die door krachtig ultrageluid worden opgewekt, creëren vloeistofstralen die de deeltjes in de vloeistof versnellen. Wanneer de deeltjes tegen elkaar botsen, breken ze in uiterst kleine stukjes uiteen. Tijdens dergelijke botsingen tussen deeltjes erodeert het deeltjesoppervlak en wordt het ook gladder. Sonicatie is een zeer efficiënte techniek voor de productie van nanodeeltjes en colloïdale suspensies met deeltjes van nanogrootte. Kleinere deeltjesgroottes kunnen voordelen bieden zoals een hogere kleurverzadiging en betere stabiliteit.
- Maalmedia vermijden: Maalmedia zoals kogels en parels die in traditionele molens worden gebruikt, kunnen het product door erosie verontreinigen, waarbij ongewenste resten in de pigmentdispersie achterblijven. Daardoor worden het arbeidsintensieve verwijderen en reinigen van dergelijke kogels vermeden. Ultrasone homogenisatie werkt zonder maalmedia en gebruikt in plaats daarvan de vaste deeltjes in het pigmentproduct als maalmedia. Afschuifkrachten door cavitatie versnellen de deeltjes in de vloeistof tot een extreem hoge snelheid. Daardoor botsen de deeltjes tegen elkaar en breken ze uiteen.
- Tijds- en energie-efficiëntie: Sonicatie met een sonde is een relatief snel proces dat in aanzienlijk kortere tijd een efficiënte dispersie kan bereiken dan traditionele methoden. Deze efficiëntie kan leiden tot tijds- en energiebesparingen en een hogere productiviteit bij industriële productie.
- Procesregeling: Ultrasone apparatuur maakt een nauwkeurige regeling mogelijk van belangrijke procesparameters zoals energietoevoer, intensiteit, temperatuur, druk en duur. Hierdoor kunnen fabrikanten de procesomstandigheden afstemmen op de pigmenten, het natmaal- en dispersieproces optimaliseren en de eigenschappen van de kleurstoffen aanpassen aan specifieke eisen.
Ultrasoon malen en dispergeren van parelmoerpigmenten. De rode grafiek toont de deeltjesgrootteverdeling vóór sonicatie, de groene curve tijdens sonicatie en de blauwe curve toont de uiteindelijke pigmenten na ultrasone dispersie.
Productie van masterbatches met ultrasone homogenisatoren
Masterbatches zijn concentraten van kleurstoffen en/of additieven in een viskeuze matrix met een hoger gehalte aan kleurstoffen en/of additieven dan in de uiteindelijke toepassing. Er zijn verschillende leveringsvormen (granulaat, vloeistof – pasta, poeder). Ultrasone homogenisatoren zijn zeer efficiënt bij het uniform dispergeren van pigmenten in vloeibare en pasta-achtige masterbatches. Pigmentdeeltjes kunnen worden gedispergeerd en gemalen met behulp van intense cavitatiekrachten en de beweging die krachtig ultrageluid veroorzaakt, om de deeltjesgrootte te verkleinen tot submicron- en nanogrootte.
- masterbatches en formuleringen voor eindproducten
- organische en anorganische minerale pigmenten
- formuleringen op waterbasis en op basis van oplosmiddelen
- batch- en inlineproductie
- hoge en lage viscositeiten
- elke volumeschaal
SonoStation: Mobiel gebruiksklaar dispergeersysteem bestaande uit ultrasone dispergeerapparaten, een pomp, een roerder en een tank
Dispergeersysteem met 2x 1kW sonicatoren voor de productie van kleurstoffen met continue doorstroming
Ultrasone dispergeerapparaten met hoge prestaties voor de productie van kleurstoffen
De industriële ultrasone processoren van Hielscher Ultrasonics zijn dispergeerapparaten met de nieuwste technologie en bieden de perfecte oplossing voor pigmentmasterbatches!
Ervaar ongeëvenaard vermogen, ongeëvenaarde precisie en efficiëntie, ondersteund door onze inzet voor uw succes. Neem nu contact met ons op voor meer informatie!
- hoge efficiëntie
- de nieuwste technologie
- betrouwbaarheid & robuustheid
- instelbare, nauwkeurige procesregeling
- batch & inline
- voor elk volume
- intelligente software
- slimme functies (bijv. programmeerbaarheid, gegevensregistratie, bediening op afstand)
- eenvoudig en veilig te bedienen
- weinig onderhoud
- CIP (reiniging ter plaatse)
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze sonicatoren:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 0,5 tot 1,5mL | n.v.t. | VialTweeter | 1 tot 500mL | 10 tot 200mL/min | UP100H |
| 10 tot 2000mL | 20 tot 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 tot 20L | 0,2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 tot 150L | 3 tot 15L/min | UIP6000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100L/min | UIP16000 |
| n.v.t. | hoger | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Stel ons uw vragen!
Hielscher Ultrasonics produceert ultrasone homogenisatoren met hoge prestaties voor mengtoepassingen, dispersie, emulsificatie en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.
Literatuur / Referenties
- Nina Hauptman; Marta Klanjšek Gunde; Matjaž Kunaver; Marija Bešter-Rogač (2011): Influence of dispersing additives on the conductivity of carbon black pigment dispersion. J Coat Technol Res 8, 2011. 553–561.
- 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.
- Shaik, S., Sonawane, S.H., Barkade, S.S., Bhanvase, B. (2016): Synthesis of Inorganic, Polymer, and Hybrid Nanoparticles Using Ultrasound. In: Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry. Springer, Singapore.
- 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.
Wetenswaardigheden
Kleurstoffen worden onderscheiden in kleurstoffen op basis van mineralen en op basis van organische pigmenten. Beide typen kleurstoffen worden op grote schaal gebruikt in talrijke toepassingen, elk met eigen voordelen en aandachtspunten. De keuze ertussen hangt af van factoren zoals het gewenste kleurbereik, stabiliteitseisen, toepassingsspecifieke behoeften en overwegingen op het gebied van regelgeving.
Organische pigmenten
Kleurstoffen op basis van organische pigmenten worden verkregen uit koolstofverbindingen, zoals plantenextracten of synthetische bronnen. Ze bieden een breed scala aan kleuren en tinten en worden veel gebruikt in verschillende industrieën, waaronder de cosmetica-, textiel- en drukindustrie. Organische pigmenten kunnen een uitstekende kleurkracht en helderheid bieden, maar kunnen na verloop van tijd gevoeliger zijn voor verbleking, vooral bij blootstelling aan zonlicht of andere omgevingsfactoren.
Kleuren op basis van mineralen
Kunstmatig gesynthetiseerde anorganische kleurpigmenten worden ook samengevat onder de verzamelnaam “minerale kleuren”. Deze pigmenten zijn oxiden of zouten van de metalen lood, zink, titanium, barium, chroom, ijzer, aluminium, kwik, cadmium, koper, mangaan en kobalt. Hiertoe behoren de witte kleuren loodwit (een loodcarbonaat) en zinkwit (een zinkoxide). Titaanwit (een titaniumdioxide), litopoon (een zinksulfide) en blanc fixe (een bariumsulfaat).
De gekleurde en zwarte pigmenten omvatten loodmenie (loodoxide), Napelsgeel (loodantimonaat), chroomgeel (loodchromaat), chroomoranje, chroomgroen (chroomoxide), zinkgeel (zinkchromaat), kopergroen (koperacetaat), permanentgroen, ijzeroxiderood, Engels rood en ook smalt.
Deze pigmenten zijn zeer stabiel en bestand tegen verbleking.
Hielscher Ultrasonics produceert ultrasone homogenisatoren met hoge prestaties van laboratoriumschaal tot industriële schaal.