Hoogwaardige verfhomogenisatoren
Ultrasone mixers zijn een betrouwbaar hulpmiddel om vloeibare verfformules te homogeniseren, te dispergeren en te emulgeren. Ultrasone homogenisatoren produceren niet alleen zeer stabiele, uniforme verfemulsies en -dispersies, maar ultrasone mengers worden ook gebruikt om pigmenten, nanomaterialen en primaire deeltjes te malen en te vermalen. Het brede scala aan mogelijkheden van ultrasone homogenisatoren maakt ultrasonicators tot de meest geavanceerde verfmengapparatuur die er is.
Verfhomogenisatie, dispersie en emulsie
Homogenisering wordt toegepast om de deeltjesgrootte van vaste stoffen of druppels te verminderen en zo de productie van stabiele emulsies en dispersies van hoge kwaliteit te vergemakkelijken. Bij de formulering van verven, coatings en vernissen is een uniforme deeltjesgrootte cruciaal voor een gelijkmatig resultaat in de kleur, het applicatiegedrag en de functionaliteit van de verf- of coatingformule.
Ultrasone verfhomogenisatoren voor dispersie- en emulsieformuleringen
Ultrasone high-shear mixers zijn ideaal voor homogenisatie-, emulgatie- en solubilisatietoepassingen, waarbij de grootte van de deeltjes of druppels en de uniforme verdeling van cruciaal belang zijn voor de prestaties en de kwaliteit van de verf.
Ultrasonicatie is de voorkeurstechnologie van homogenisatie, aangezien de intense akoestische cavitatie van hoog vermogen ultrasoon geluid in staat is moleculen betrouwbaar te breken tot een uniforme deeltjesdistributie in het micron- en nanobereik. Ultrasone homogenisatie is de meest geavanceerde techniek om nano- en micronformaat deeltjes te produceren. De grootte van de deeltjes (bijv. pigmenten, oliën, wassen, additieven etc.) kan individueel worden aangepast door de juiste hoeveelheid ultrasone intensiteit toe te passen.
Bovendien kan ultrasone dispersie leiden tot oppervlaktemodificatie van pigmenten met als gevolg een aanzienlijk grotere dispersiestabiliteit.
industriële ultrasone processor UIP16000 (16kW) voor de productie van verven en nanofilters
- watergedragen verven
- oplosmiddelhoudende verven
- emulsieverven
- dispersieverven
- latexdispersies
- wasemulsies
- hoge pigmentbelastingen
- glanzende emulsieverven
- suspoemulsies (mengsel van suspensie en emulsie)
- hoogwaardige coatings
- lakken
- polymeerformuleringen
- emailleren
- nanodeeltjesadditieven
- Schurende deeltjes
- mini-emulsiepolymerisatie
Ultrasone dispersie van nanovullers
Nano-formaat vulstoffen worden verwerkt in coatings zoals polymeren of harsen. Dergelijke nanovullers kunnen de mechanische eigenschappen, zoals UV-bestendigheid, krasvastheid, stijfheid en taaiheid / treksterkte van bepaalde materialen aanzienlijk verbeteren. Het belangrijkste verschil tussen conventionele vulstoffen in micronformaat en vulstoffen in nanogrootte is de hoge specifieke oppervlakteverhouding en daarmee de volledig gewijzigde eigenschappen van de nanovulstoffen. Nanomaterialen (bijv. vulstoffen op nanoschaal) moeten uniform worden gedispergeerd in een verf- of coatingformule, zodat het volledige oppervlak kan interageren met de omringende matrix. Alleen wanneer ze als afzonderlijke gedispergeerde nanodeeltjes worden gedispergeerd, kunnen nanovullers hun buitengewone materiaaleigenschappen tot uitdrukking brengen. Ultrasone homogenisatoren en dispergeermiddelen zijn de superieure mengtechnologie om nanodeeltjes zoals nanodeeltjes in een matrix (bijv. polymeren, epoxy's of harsen) te ontwarren, te deagglomereren en gelijkmatig te dispergeren. Aangezien ultrasone schuifkrachten de onderlinge verbindingen tussen de deeltjes breken, wordt elk deeltje afzonderlijk in de matrix gedispergeerd en krijgt het zijn volledige eigenschappen. Hierdoor is ultrasone dispersie en homogenisatie de meest betrouwbare methode voor de productie van hoogwaardige coatings.
Ultrasone dispergeerinrichting heeft belangrijke voordelen ten opzichte van conventionele freestechnieken
Ultrasone dispersie van de latex-emulsie
Hoewel latexverven niet de meest gecompliceerde verfformulering zijn om voor te bereiden, moet deze toch zorgvuldig worden voorbereid en moeten alle componenten van een latexformulering in een bepaalde volgorde worden toegevoegd. In de eerste voorbereidingsstap wordt een basisverfsuspensie voorbereid. Daarom worden de pigmenten gedispergeerd in water met bevochtigingsmiddelen, antischuimmiddelen en andere toevoegingen die nodig zijn voor het specifieke recept van de formulering. Titaandioxide (TiO2) pigmenten worden meestal eerst gedispergeerd en daarna worden de extenderpigmenten toegevoegd. Voor de meeste formules is de volgorde en de mate van toevoeging van deze verbindingen een essentiële, kwaliteitsbeïnvloedende factor. Meestal worden hogesnelheidsmixers, die de meest conventionele methode van latexemulsificatie zijn, gebruikt om de deeltjes te bevochtigen en te dispergeren. Bij mes- of rotatiemixers is het mengen van een consistente basisformule een tijdrovend karwei. Vervolgens wordt de latexemulsie aan het mengsel toegevoegd en opgenomen door een beduidend lager niveau van meng-energie. Latexemulsies zijn gevoelig voor coalescentie of breuk en vereisen een milde homogenisering. Reeds voorgedispergeerde verdikkingsmiddelen worden dan toegevoegd om de viscositeit van de uiteindelijke latexverfemulsie aan te passen aan de gewenste consistentie.
Ultrasone dispergeermiddelen kunnen gemakkelijk en betrouwbaar omgaan met de bereiding van latexemulsies. Aangezien de sonische energie en daarmee de dispergerende intensiteit kan worden aangepast aan de emuslificatie en homogenisatie van de verschillende bereidingsstappen, kan een ontbinding van de ingrediënten of de breuk van de latexemulsie betrouwbaar worden voorkomen. Ultrasone dispersie is een beproefde techniek voor een volledige bevochtiging met poeder. De volgorde van de toevoeging van materialen, enz. kan worden aangepast aan de eisen van de formulering. De ideaal afgestelde ultrasone energie-input zorgt voor een volledige kleurexpressie van de pigmenten en resulteert in een hoogwaardige latex emulsieverf.
Aangezien de ultrasone dispergeermachine met flowcel gesloten is, is er geen sprake van ongewenste beluchting of schuimvorming. De ultrasonicator biedt het voordeel van een robuuste en betrouwbare, eenvoudige en veilige werking, met kortere batchcycli en eenvoudigere formuleringsprocedures. Zelfs met een bench-top ultrasonicator in flow-through opstelling kunnen aanzienlijke productiecapaciteiten efficiënt en kostenefficiënt worden verwerkt.
Voor en na sonicatie: De groene curve de deeltjesgrootte vóór sonicatie toont rood curve is de deeltjesgrootteverdeling van ultrasoon gedispergeerd silica.
Ultrasone dispersie van wasemulsies
Wasemulsies en -dispersies zijn geformuleerde additieven die gemaakt zijn van fijne en gestabiliseerde wasdeeltjes, homogeen verdeeld in water. Wanneer de was als nanodruppeltjes met een zeer homogene druppelverdeling wordt gedispergeerd, wordt een stabiele wasemulsie verkregen. Ultrasone homogenisatoren genereren intense schuifkrachten en zijn betrouwbare en robuuste dispergeersystemen om stabiele wasnano-emulsies te produceren.
Lees meer over ultrasone wasemulsificatie!
Ultrasone dispergeermiddel met glazen stromingscel om de homogenisering van rode verf weer te geven
UV-zwarte pigmenten: Before and After Ultrasone trillingen
Ultrasone High-Shear-homogenisatoren voor verfformuleringen
Hielscher Ultrasonics homogenisatoren, dispergeermiddelen, emulgatoren en molens worden gebruikt in de industriële productie van hoogwaardige verven en coatings. Met de intense ultrasone frequentie-energie creëren ultrasone homogenisatoren zeer hoge schuifkrachten, turbulenties en destructieve krachten. Deze buitengewoon intense ultrasone krachten koppelen de vereiste impact op vast-vloeibare slurries om de deeltjes te verspreiden en te frezen tot de gewenste grootte en functionaliteit.
Ultrasoon frezen van High-Solid Loadings
Ultrasone inline-systemen kunnen gemakkelijk zeer hoge vaste stofconcentraties aan. Zolang de slurry in het bereik van verpompbaar is en door de ultrasone flow-cel gevoerd kan worden, kunnen Hielscher's industriële ultrasone homogneizers op betrouwbare wijze alle soorten zeer viskeuze, pasteuze slurries verwerken. Ultrasoon natfrezen wordt vaak toegepast om masterbatches van micron- en nanopigmenten voor te bereiden. Het vermogen om dergelijke hoge vaste ladingen van zelfs schurende deeltjes te verwerken maakt ultrasone high-shear homogenisatoren tot de meest effectieve en efficiënte malingstechnologie van pigmenten en nanodeeltjes.
Ultrasone tankroerders en doorstroomreactoren
Verfformules kunnen worden gemengd in open tanks of batches, waarin één of meer ultrasone sondes worden ingebracht. Het mengen in open tanks met behulp van een opstelling zoals de Hielscher SonoStation (zie foto links) is een ideale opstelling om middelgrote volumes van laag- tot middelviskeuze formules te dispergeren. Voor hoog volume doorvoer, intensieve toepassingen van het malen en breken van primaire deeltjes en voor hoogviskeuze slurries en pasta's is een ultrasoonreactor onder druk de ideale opstelling.
Een open vat zoals een tank kan niet onder druk worden gezet en is ook niet ideaal voor de uniforme verwerking van grotere en/of hoogviskeuze volumes. Een ultrasone doorstroomreactor kan op druk worden gebracht tot meerdere barg. Door het toepassen van druk tijdens het sonisch proces wordt de akoestische cavitatie en daarmee de schuifkrachten en de dispergerende / freesende / homogeniserende werking van het ultrasoon geluid versterkt. Tegelijkertijd worden alle verf of pigmenten gelijkmatig in de reactor gebracht: met dezelfde verblijftijd en verwerking onder exact dezelfde ultrasone condities wordt een zeer homogeen dispergeer- / freesresultaat bereikt. De zeer uniforme behandeling onder intense ultrasone krachten resulteert in superieure verfproducten.
Hielscher Ultrasonics biedt het volledige scala aan hoogwaardige ultrasone processoren met tank- en reactoropstellingen die u de ideale ultrasone dispergeerapparatuur voor uw verfproductie leveren.
Ultrasone dispergeermiddelen voor elke productcapaciteit
Het Hielscher Ultrasonics productassortiment omvat het volledige spectrum van ultrasone processoren, van compacte ultrasone laboratorium ultrasone systemen over bench-top en pilot systemen tot volledig industriële ultrasone processoren met de capaciteit om vrachtwagenladingen per uur te verwerken. Het volledige productassortiment stelt ons in staat om u de meest geschikte ultrasone dispergeermiddelen voor uw verfformules, procescapaciteit en productiedoelen aan te bieden.
Ultrasone benchtop systemen zijn ideaal voor haalbaarheidstesten en procesoptimalisatie. Lineaire schaalvergroting op basis van vastgestelde procesparameters maakt het zeer eenvoudig om de verwerkingscapaciteiten te verhogen van kleinere partijen tot volledig commerciële productie. Up-scaling kan worden gedaan door het installeren van een krachtigere ultrasoon dispergeerunit of door het clusteren van meerdere ultrasoon generatoren parallel aan elkaar. Met de UIP16000 biedt Hielscher de krachtigste ultrasone dispergeerunit ter wereld.
Precies beheersbare amplitudes voor optimale resultaten
Alle Hielscher ultrasonicatoren zijn nauwkeurig controleerbaar en daardoor betrouwbaar in de productie. De amplitude is een van de cruciale procesparameters die de efficiëntie en effectiviteit van het ultrasoon dispergeren en nat frezen van pigmentpasta's, verven en polymeren beïnvloeden.
Alle Hielscher Ultrasonics’ processoren maken het mogelijk om de amplitude nauwkeurig in te stellen. Sonotrodes en boosterhoorns zijn accessoires die het mogelijk maken om de amplitude in een nog groter bereik te wijzigen. Hielscher's industriële ultrasone processoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren en de vereiste ultrasone intensiteit voor veeleisende toepassingen. Amplituden tot 200µm kunnen eenvoudig continu worden uitgevoerd in 24 uur per dag, 7 dagen per week. Hoge amplitudes zijn essentieel als het gaat om krachtige ultrasone toepassingen zoals nanodispersies, nano-deeltjessynthese, het frezen van primaire deeltjes en mini-emulsies.
Nauwkeurige amplitude-instellingen en de permanente bewaking van de ultrasone procesparameters via slimme software geven u de mogelijkheid om uw pigmenten en poederslurries onder de meest effectieve ultrasone omstandigheden te behandelen. Optimale sonicatie voor de beste dispersieresultaten!
Gemakkelijk, risicovrij testen
Ultrasone processen kunnen volledig lineair geschaald worden. Dit betekent dat elk resultaat dat u hebt bereikt met behulp van een laboratorium of bench-top ultrasonicator, kan worden geschaald naar exact dezelfde output met behulp van exact dezelfde procesparameters. Dit maakt ultrasoon ultrasoon ideaal voor risicovrije haalbaarheidstesten, procesoptimalisatie en de daaropvolgende implementatie in de commerciële productie. Neem contact met ons op om te weten te komen hoe u met ultrasoontechniek uw verf- en pigmentproductie kunt verbeteren.
Hoogste kwaliteit – Ontworpen en geproduceerd in Duitsland
Als familiebedrijf en familiebedrijf stelt Hielscher de hoogste kwaliteitseisen aan zijn ultrasone processoren. Alle ultrasone processoren worden ontworpen, gefabriceerd en grondig getest in ons hoofdkantoor in Teltow bij Berlijn, Duitsland. Robuustheid en betrouwbaarheid van Hielscher's ultrasoon apparatuur maken het een werkpaard in uw productie. 24 uur per dag, 7 dagen per week, onder volle belasting en in veeleisende omgevingen is een natuurlijk kenmerk van Hielscher's hoogwaardige dispergeermiddelen. Dit maakt de ultrasone apparatuur van Hielscher tot een betrouwbaar werkgereedschap dat voldoet aan uw eisen op het gebied van verfverwerking.
| batch Volume | Stroomsnelheid | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml / min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10 l / min | UIP4000hdT |
| na | 10 tot 100 l / min | UIP16000 |
| na | grotere | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag ons!
Literatuur / Referenties
- 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.
Feiten die de moeite waard zijn om te weten
Wat is het verschil tussen dispersies en emulsies?
Definitie van dispersie:
A spreiding is een systeem waarbij verdeelde deeltjes van het ene materiaal worden verspreid in een continue fase van een ander materiaal. De twee fasen kunnen zich in dezelfde of verschillende toestanden van de materie bevinden.
Er worden verschillende soorten dispersies onderscheiden. Onderscheidende factoren zijn bijvoorbeeld de deeltjesgrootteverhouding van gedispergeerde deeltjes in relatie tot de deeltjes van de continue fase, of er nu wel of niet neerslag plaatsvindt, en de aanwezigheid van Brownse beweging. In het algemeen worden dispersies van deeltjes die voldoende groot zijn voor sedimentatie, suspensies genoemd, terwijl die van kleinere deeltjes colloïden en oplossingen worden genoemd. Emulsie is een specifiek subtype van dispersie, waarbij twee onmengbare vloeistoffen (twee fasen van dezelfde toestand) in elkaar worden gedispergeerd.
Definitie van Emulsie:
emulsies zijn vloeibare systemen van ten minste twee onmengbare vloeistoffen, waarbij één van de vloeistoffen als kleine druppeltjes in de andere wordt gedispergeerd. De fase van kleine, verdeelde druppeltjes wordt gedispergeerd of interne fase genoemd, terwijl de andere fase continue of externe fase wordt genoemd. Er zijn twee hoofdtypen emulsies, waartussen een onderscheid wordt gemaakt: De olie-in-water (O/W) en water-in-olie (W/O) emulsies. In de olie-in-water (O/W) emulsie is de interne fase een olie of olie mengbare vloeistof, en de externe fase is water of een water mengbare vloeistof. In de water-in-olie (W/O) emulsie is de interne fase de waterachtige vloeistof, terwijl de externe fase de olieachtige vloeistof is.
De meeste emulsies vereisen een emulgator, bekend als stabilisator of oppervlakte-actieve stof. De druppelgrootte speelt ook een cruciale rol met betrekking tot de stabiliteit van de emulsie. Hoe kleiner de druppelgrootte, hoe stabieler de emulsie.
Hoogwaardige ultrasonica! Het productassortiment van Hielscher bestrijkt het volledige spectrum van de compacte ultrasone labo's over bench-top units tot volledig industriële ultrasone systemen.