Produkcja środków barwiących z użyciem wysokowydajnych dyspergatorów
Produkcja środków barwiących i zawiesin pigmentów wymaga niezawodnego dyspergowania i mieszania. Homogenizatory ultradźwiękowe są wysoce efektywne w produkcji płynnych i pastowatych koncentratów oraz zawiesin środków barwiących. Dyspergatory ultradźwiękowe, dostępne dla każdej skali produkcji przemysłowej, znacznie usprawniają produkcję środków barwiących i pigmentów, zapewniając doskonałe wyniki mielenia i dyspergowania, oszczędność energii oraz łatwe przechodzenie między recepturami.
Dyspergowanie środków barwiących za pomocą ultradźwięków dużej mocy
Sonikacja z użyciem sonotrody to technika wykorzystująca fale ultradźwiękowe o dużym natężeniu i niskiej częstotliwości do rozdrabniania, mielenia na mokro, deaglomeracji i dyspergowania cząstek w ciekłym ośrodku. Ultradźwiękowe mieszanie, mielenie i dyspergowanie opierają się na zjawisku kawitacji akustycznej. Kawitacja ultradźwiękowa/akustyczna charakteryzuje się mikroturbulencjami, bardzo dużymi siłami ścinającymi oraz lokalnie występującymi dużymi różnicami ciśnienia i temperatury. Sonikatory, które można stosować w okresowych i ciągłych przepływowych procesach produkcyjnych, wykorzystuje się w wielkoskalowej produkcji w linii, a także w pracach badawczo-rozwojowych i kontroli jakości.
Przeczytaj więcej o jednoczesnym ultradźwiękowym mieleniu pigmentów i sterylizacji mikrobiologicznej receptur farb i powłok (na bazie wody)!
Przemysłowy system ultradźwiękowy do dyspergowania i mielenia środków barwiących i pigmentów.
Zalety dyspergowania środków barwiących za pomocą sonikacji
W przemysłowej produkcji środków barwiących na bazie pigmentów sonikacja z użyciem sonotrody oferuje szereg korzyści i może przewyższać tradycyjne młyny i dyspergatory pod względem efektywności:
- Lepsze dyspergowanie: Sonikacja może skutecznie rozbijać aglomeraty pigmentów i poprawiać dyspergowanie, prowadząc do zwiększenia intensywności barwy i uzyskania dużej jednorodności.
- Zmniejszenie wielkości cząstek: Energia kawitacji wytwarzanej ultradźwiękowo może zmniejszać wielkość cząstek pigmentów, dając drobniejszy i bardziej jednorodny środek barwiący. Niezwykle duże siły ścinające wytwarzane przez ultradźwięki dużej mocy tworzą strugi cieczy, które przyspieszają cząstki w cieczy. Gdy cząstki zderzają się ze sobą, rozpadają się na drobne fragmenty. Podczas takich zderzeń międzycząstkowych powierzchnia cząstek również ulega erozji i wygładzeniu. Sonikacja jest wysoce efektywną techniką produkcji nanocząstek i zawiesin koloidalnych o nanometrycznej wielkości cząstek. Mniejsze cząstki mogą zapewniać korzyści, takie jak większe nasycenie barwy i lepsza stabilność.
- Wyeliminowanie mielników: Mielniki, takie jak kulki i perełki stosowane w tradycyjnych młynach, mogą wskutek erozji zanieczyszczać produkt, pozostawiając niepożądane pozostałości w dyspersji pigmentu. Eliminuje się zatem pracochłonne usuwanie i czyszczenie takich kulek. Homogenizacja ultradźwiękowa odbywa się bez mielników, wykorzystując zamiast nich jako mielniki cząstki stałe zawarte w produkcie pigmentowym. Siły ścinające wywołane kawitacją przyspieszają cząstki w cieczy do niezwykle dużych prędkości. W rezultacie cząstki zderzają się ze sobą i rozpadają.
- Oszczędność czasu i energii: Sonikacja z użyciem sonotrody jest stosunkowo szybkim procesem, który może zapewniać efektywne dyspergowanie w znacznie krótszym czasie niż tradycyjne metody. Ta efektywność może prowadzić do oszczędności czasu i energii oraz zwiększenia wydajności produkcji przemysłowej.
- Kontrola procesu: Urządzenia ultradźwiękowe umożliwiają precyzyjną kontrolę istotnych parametrów przetwarzania, takich jak doprowadzana energia, natężenie, temperatura, ciśnienie i czas trwania. Pozwala to producentom dostosowywać warunki procesu do pigmentów, optymalizować proces mielenia na mokro i dyspergowania oraz dopasowywać właściwości środków barwiących do konkretnych wymagań.
Ultradźwiękowe mielenie i dyspergowanie pigmentów o perłowym połysku. Czerwony wykres przedstawia rozkład wielkości cząstek przed sonikacją, zielona krzywa przedstawia go podczas sonikacji, a niebieska krzywa przedstawia końcowe pigmenty po dyspergowaniu ultradźwiękowym.
Produkcja koncentratów z użyciem homogenizatorów ultradźwiękowych
Koncentraty zawierają środki barwiące i/lub dodatki w lepkiej matrycy, przy czym ich zawartość jest wyższa niż w zastosowaniu końcowym. Dostępne są różne postacie dostawy (granulat, ciecz – pasta, proszek). Homogenizatory ultradźwiękowe są wysoce efektywne w równomiernym dyspergowaniu pigmentów w płynnych i pastowatych koncentratach. Cząstki pigmentów można dyspergować i mielić za pomocą intensywnych sił kawitacyjnych i mieszania wywoływanego ultradźwiękami dużej mocy, aby zmniejszyć wielkość cząstek do rozmiarów submikronowych i nanometrycznych.
- koncentratów i receptur produktów końcowych
- organicznych i nieorganicznych pigmentów mineralnych
- receptur na bazie wody i rozpuszczalników
- produkcji okresowej i w linii
- dużych i małych lepkości
- dowolnej skali objętości
SonoStation: Mobilny system dyspergowania gotowy do użycia, składający się z dyspergatorów ultradźwiękowych, pompy, mieszadła i zbiornika
System dyspergowania złożony z sonikatorów 2x 1kW do produkcji środków barwiących w trybie ciągłego przepływu
Wysokowydajne dyspergatory ultradźwiękowe do produkcji środków barwiących
Przemysłowe procesory ultradźwiękowe Hielscher Ultrasonics to najnowocześniejsze dyspergatory, które oferują idealne rozwiązanie do koncentratów pigmentowych!
Poznaj niezrównaną moc, precyzję i efektywność, wspierane naszym zaangażowaniem w Twój sukces. Skontaktuj się z nami już teraz, aby dowiedzieć się więcej!
- wysoka efektywność
- najnowocześniejsza technologia
- niezawodność i solidność
- regulowana, precyzyjna kontrola procesu
- praca okresowa i w linii
- do dowolnej objętości
- inteligentne oprogramowanie
- inteligentne funkcje (np. programowanie, rejestrowanie danych, zdalne sterowanie)
- łatwa i bezpieczna obsługa
- niewielkie wymagania konserwacyjne
- CIP (czyszczenie na miejscu)
Poniższa tabela przedstawia orientacyjną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów:
| Objętość partii | Natężenie przepływu | Zalecane urządzenia |
|---|---|---|
| 0,5 do 1,5mL | n.a. | VialTweeter | 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | większe | zespół urządzeń UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do mieszania, dyspergowania, emulgowania i ekstrakcji w skali laboratoryjnej, pilotażowej i przemysłowej.
Literatura / Źródła
- 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.
Warto wiedzieć
Środki barwiące dzieli się na środki na bazie pigmentów mineralnych i na bazie pigmentów organicznych. Oba rodzaje są szeroko stosowane w licznych zastosowaniach, a każdy ma własne zalety i aspekty wymagające uwzględnienia. Wybór między nimi zależy od takich czynników jak pożądana gama barw, wymagania dotyczące stabilności, potrzeby konkretnego zastosowania oraz kwestie regulacyjne.
Pigmenty organiczne
Środki barwiące na bazie pigmentów organicznych otrzymuje się ze związków węgla pochodzących z takich źródeł jak ekstrakty roślinne lub synteza chemiczna. Oferują szeroką gamę barw i odcieni oraz są powszechnie stosowane w różnych branżach, w tym w kosmetyce, włókiennictwie i poligrafii. Pigmenty organiczne mogą zapewniać doskonałą siłę barwienia i jaskrawość, ale z czasem mogą być bardziej podatne na blaknięcie, zwłaszcza pod wpływem światła słonecznego lub innych czynników środowiskowych.
Barwy na bazie pigmentów mineralnych
Sztucznie syntetyzowane nieorganiczne pigmenty barwne również obejmuje się zbiorczym określeniem „barwy mineralne”. Pigmenty te są tlenkami lub solami metali: ołowiu, cynku, tytanu, baru, chromu, żelaza, glinu, rtęci, kadmu, miedzi, manganu i kobaltu. Obejmują one białe pigmenty: biel ołowiową (węglan ołowiu) i biel cynkową (tlenek cynku). Biel tytanową (dwutlenek tytanu), litopon (siarczek cynku) i biel stałą (siarczan baru).
Pigmenty barwne i czarne obejmują minię ołowiową (tlenek ołowiu), żółcień neapolitańską (antymonian ołowiu), żółcień chromową (chromian ołowiu), oranż chromowy, zieleń chromową (tlenek chromu), żółcień cynkową (chromian cynku), grynszpan (octan miedzi), zieleń trwałą, czerwień tlenkową żelazową, czerwień angielską, a także smaltę.
Pigmenty te są wysoce stabilne i odporne na blaknięcie.
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od skali laboratoryjnej do skali przemysłowej.