Productie van kleurstoffen met krachtige dispergeerders
De productie van kleurstoffen en pigmentsuspensies vereist betrouwbare dispersie en menging. Ultrasone homogenisatoren zijn zeer efficiënt als het gaat om de productie van vloeibare en pasta-achtige masterbatches en kleurstofsuspensies. Ultrasone dispergeerders zijn verkrijgbaar op elke industriële productieschaal en verbeteren de productie van kleurstoffen en pigmenten aanzienlijk door uitstekende maal- en dispersieresultaten, energiebesparingen en eenvoudig schakelen tussen formuleringen.
Dispergeren van kleurstoffen met ultrageluidvermogen
Ultrasoon mengen met een sonde is een techniek waarbij ultrasone golven met een hoge intensiteit en lage frequentie worden gebruikt om deeltjes in een vloeibaar medium te malen, nat te malen, te deagglomereren en te dispergeren. Ultrasoon mengen, malen en dispergeren maakt gebruik van het werkingsprincipe van akoestische cavitatie. Ultrasone/akoestische cavitatie wordt gekenmerkt door microturbulenties, zeer hoge schuifkrachten en lokaal optredende hoge druk- en temperatuurverschillen. Ultrasone machines zijn geschikt voor batch- en continue doorstroomproductieprocessen en worden inline gebruikt voor grootschalige productie, R+D en kwaliteitscontrole.
Ultrasoon industrieel systeem voor het dispergeren en malen van kleurstoffen en pigmenten.
Voordelen van dispergeren van kleurstoffen met ultrasoonbehandeling
In de context van de industriële productie van kleurstoffen op pigmentbasis biedt ultrasoonbehandeling met een sonde verschillende voordelen en kan het traditionele molens en dispergeerders overtreffen in efficiëntie:
- Verbeterde verspreiding: Ultrasoon kan pigmentagglomeraten effectief afbreken en een betere dispersie bevorderen, wat leidt tot een betere kleurintensiteit en een hoge uniformiteit.
- Verminderde deeltjesgrootte: Ultrasoon gegenereerde cavitatie-energie kan de deeltjesgrootte van pigmenten verkleinen, wat resulteert in een fijner en homogener kleurmiddel. De extreem hoge schuifkrachten die worden opgewekt door ultrageluid creëren vloeistofstralen die de deeltjes in de vloeistof versnellen. Wanneer de deeltjes met elkaar in botsing komen, versplinteren ze in minuscule stukjes. Tijdens dergelijke botsingen tussen de deeltjes erodeert ook het deeltjesoppervlak en wordt het gladder. Sonificatie is een zeer efficiënte techniek voor de productie van nanodeeltjes en colloïdale suspensies van nanoformaat. Kleinere deeltjesgroottes kunnen voordelen bieden zoals een hogere kleurverzadiging en een betere stabiliteit.
- Vermijd maalmedia: Maalmedia zoals kralen en parels die in traditionele molens worden gebruikt, kunnen het product vervuilen door erosie en ongewenste deeltjes achterlaten in de pigmentdispersie. Daarom wordt het arbeidsintensieve verwijderen en reinigen van dergelijke parels vermeden. Ultrasone homogenisatie werkt zonder maalmedia en gebruikt in plaats daarvan de vaste deeltjes in het pigmentproduct als maalmedia. De caviterende schuifkrachten versnellen de deeltjes in de vloeistof tot een extreem hoge snelheid. Daardoor botsen de deeltjes tegen elkaar en versplinteren ze.
- Tijd- en energie-efficiëntie: Ultrasoonbehandeling met een sonde is een relatief snel proces waarmee in aanzienlijk kortere tijd een efficiënte dispersie kan worden bereikt in vergelijking met traditionele methoden. Deze efficiëntie kan leiden tot tijd- en energiebesparingen en een hogere productiviteit bij industriële productie.
- Procesbeheersing: Ultrasone apparatuur maakt precieze controle mogelijk over belangrijke procesparameters zoals energie-input, intensiteit, temperatuur, druk en duur. Dit stelt fabrikanten in staat om de procesomstandigheden aan te passen met betrekking tot de pigmenten en om het natmalen en dispersieproces te optimaliseren en de eigenschappen van de kleurstoffen af te stemmen op specifieke vereisten.
Ultrasoon malen en dispergeren van parelglanspigmenten. De rode grafiek toont de deeltjesgrootteverdeling vóór sonicatie, de groene curve is tijdens sonicatie, de blauwe curve toont de uiteindelijke pigmenten na ultrasone dispersie.
Masterbatchproductie met behulp van ultrasone homogenisatoren
Masterbatches zijn kleurstof- en/of additievenconcentraten in een viskeuze matrix met een hoger gehalte aan kleurstoffen en/of additieven dan in de uiteindelijke toepassing. Er zijn verschillende toedieningsvormen (granulaat, vloeibaar – pasta, poeder). Ultrasone homogenisatoren zijn zeer efficiënt in de uniforme dispersie van pigmenten in vloeibare en pasta-achtige masterbatches. Pigmentdeeltjes kunnen worden gedispergeerd en gemalen met behulp van intense cavitatiekrachten en agitatie van ultrageluid om de deeltjesgrootte te reduceren tot sub-micron- en nanogrootte.
- masterbatches en eindproductformuleringen
- organische en anorganische minerale pigmenten
- batch- en inline productie
- hoge en lage viscositeit
- een volumeschaal
SonoStation: Mobiel kant-en-klaar dispergeersysteem bestaande uit ultrasone dispergeerders, pomp, roerder en tank
Dispergeersysteem van 2x 1kW ultrasone trilnaalden voor continu gebruik bij de productie van kleurstoffen
Ultrasone dispergeerders met hoge prestaties voor de productie van kleurstoffen
Hielscher Ultrasonics industriële ultrasone processors zijn ultramoderne dispergeerapparaten en bieden de perfecte oplossing voor pigmentmastermastersbatches!
Ervaar ongeëvenaarde kracht, precisie en efficiëntie, ondersteund door onze toewijding aan uw succes. Neem nu contact met ons op voor meer informatie!
- hoog rendement
- ultramoderne technologie
- betrouwbaarheid & robuustheid
- instelbare, nauwkeurige procesregeling
- batch & inline
- voor elk volume
- intelligente software
- slimme functies (bijv. programmeerbaar, dataprotocollering, afstandsbediening)
- eenvoudig en veilig te bedienen
- gering onderhoud
- CIP (clean-in-place)
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 0.5 tot 1.5mL | n.v.t. | VialTweeter | 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 tot 150 liter | 3 tot 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispergeren, emulgeren 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 onderverdeeld in minerale en organische pigmentgebaseerde kleurstoffen. Beide soorten kleurstoffen worden op grote schaal gebruikt in talloze toepassingen, elk met hun eigen voordelen en overwegingen. De keuze hangt af van factoren zoals het gewenste kleurbereik, stabiliteitsvereisten, toepassingsspecifieke behoeften en regelgevende overwegingen.
Organische pigmenten
Organische kleurstoffen op pigmentbasis zijn afgeleid van koolstofverbindingen, zoals plantenextracten of synthetische bronnen. Ze bieden een breed scala aan kleuren en tinten en worden vaak gebruikt in verschillende industrieën, waaronder cosmetica, textiel en drukkerijen. Organische pigmenten kunnen een uitstekende kleurkracht en helderheid bieden, maar ze kunnen na verloop van tijd sneller vervagen, vooral als ze worden blootgesteld aan zonlicht of andere omgevingsfactoren.
Kleuren op minerale basis
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. Ze omvatten de witte kleuren loodwit (een loodcarbonaat) en zinkwit (een zinkoxide). Titaanwit (een titaandioxide), lithopoon (een zinksulfide) en blanc fix (een bariumsulfaat).
De gekleurde en zwarte pigmenten zijn onder andere loodrood (loodoxide), Napelsgeel (loodantimonaat), chroomgeel (loodchromaat), chroomoranje, chroomgroen (chroomoxide), zinkgeel (zinkchromaat), verdigris (koperacetaat), permanentgroen, ijzeroxiderood, Engels rood en ook smout.
Deze pigmenten zijn zeer stabiel en bestand tegen vervagen.
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel formaat.