Produkcja barwników przy użyciu wysokowydajnych dyspergatorów
Produkcja barwników i zawiesin pigmentów wymaga niezawodnej dyspersji i mieszania. Homogenizatory ultradźwiękowe są bardzo wydajne, jeśli chodzi o produkcję płynnych i pastopodobnych koncentratów i zawiesin barwników. Dostępne w dowolnej skali produkcji przemysłowej, dyspergatory ultradźwiękowe znacznie poprawiają produkcję barwników i pigmentów, zapewniając doskonałe wyniki mielenia i dyspersji, oszczędność energii, a także łatwe przełączanie między formułami.
Dyspergowanie barwników za pomocą ultradźwięków mocy
Ultradźwięki typu sondowego to technika wykorzystująca fale ultradźwiękowe o wysokiej intensywności i niskiej częstotliwości do mielenia, mielenia na mokro, dezaglomeracji i rozpraszania cząstek w ciekłym ośrodku. Ultradźwiękowe mieszanie, mielenie i dyspergowanie wykorzystuje zasadę działania kawitacji akustycznej. Kawitacja ultradźwiękowa/akustyczna charakteryzuje się mikroturbulencjami, bardzo wysokimi siłami ścinającymi i lokalnie występującymi wysokimi różnicami ciśnienia i temperatury. Stosowane w procesach produkcji wsadowej i ciągłej, ultradźwięki są wykorzystywane w produkcji na dużą skalę, a także w badaniach i rozwoju oraz kontroli jakości.
Ultradźwiękowy system przemysłowy do dyspergowania i mielenia barwników i pigmentów.
Zalety dyspergowania barwników za pomocą ultradźwięków
W kontekście przemysłowej produkcji barwników na bazie pigmentów, ultradźwięki typu sondowego oferują szereg korzyści i mogą przewyższać tradycyjne młyny i dyspergatory pod względem wydajności:
- Zwiększona dyspersja: Ultradźwięki mogą skutecznie rozbijać aglomeraty pigmentu i promować lepszą dyspersję, prowadząc do poprawy intensywności koloru i wysokiej jednorodności.
- Zmniejszony rozmiar cząstek: Ultradźwiękowo generowana energia kawitacji może zmniejszyć rozmiar cząstek pigmentów, co skutkuje drobniejszym i bardziej jednorodnym barwnikiem. Niezwykle wysokie siły ścinające generowane przez ultradźwięki mocy tworzą strumienie cieczy, które przyspieszają cząsteczki w cieczy. Gdy cząstki zderzają się ze sobą, rozpadają się na drobne kawałki. Podczas takich zderzeń międzycząsteczkowych powierzchnia cząstek również ulega erozji i wygładzeniu. Sonikacja jest wysoce wydajną techniką produkcji nanocząstek i zawiesin koloidalnych o nanorozmiarach. Mniejsze rozmiary cząstek mogą zapewnić korzyści, takie jak zwiększone nasycenie koloru i lepszą stabilność.
- Unikaj środków mielących: Środki mielące, takie jak kulki i perełki stosowane w tradycyjnych młynach, mogą zanieczyścić produkt z powodu erozji, pozostawiając niepożądane zanieczyszczenia w dyspersji pigmentu. W związku z tym unika się pracochłonnego usuwania i czyszczenia takich kulek. Homogenizacja ultradźwiękowa działa bez mediów mielących i zamiast tego wykorzystuje cząstki stałe w produkcie pigmentowym jako media mielące. Kawitacyjne siły ścinające przyspieszają cząstki w cieczy do bardzo dużej prędkości. W rezultacie cząstki zderzają się ze sobą i rozbijają.
- Efektywność czasowa i energetyczna: Ultradźwięki typu sondowego to stosunkowo szybki proces, który może osiągnąć skuteczną dyspersję w znacznie krótszym czasie w porównaniu z tradycyjnymi metodami. Wydajność ta może prowadzić do oszczędności czasu i energii oraz zwiększenia produktywności w produkcji przemysłowej.
- Kontrola procesu: Sprzęt ultradźwiękowy pozwala na precyzyjną kontrolę ważnych parametrów przetwarzania, takich jak energia wejściowa, intensywność, temperatura, ciśnienie i czas trwania. Umożliwia to producentom dostosowanie warunków procesu w odniesieniu do pigmentów oraz optymalizację procesu mielenia na mokro i dyspersji oraz dostosowanie właściwości barwników do określonych wymagań.
Frezowanie ultradźwiękowe i dyspersja pigmentów perłowych. Czerwony wykres przedstawia rozkład wielkości cząstek przed sonikacją, zielona krzywa jest podczas sonikacji, niebieska krzywa pokazuje końcowe pigmenty po dyspersji ultradźwiękowej.
Produkcja masterbatch przy użyciu homogenizatorów ultradźwiękowych
Masterbatche to koncentraty barwników i/lub dodatków w lepkiej matrycy o wyższej zawartości barwników i/lub dodatków niż w końcowym zastosowaniu. Istnieją różne formy dostawy (granulat, płyn – pasta, proszek). Homogenizatory ultradźwiękowe są bardzo wydajne w równomiernym rozpraszaniu pigmentów w ciekłych i pastowatych koncentratach. Cząstki pigmentu mogą być dyspergowane i mielone przy użyciu intensywnych sił kawitacyjnych i mieszania ultradźwięków mocy w celu zmniejszenia wielkości cząstek do wielkości submikronowej i nano.
- koncentraty i receptury produktów końcowych
- organiczne i nieorganiczne pigmenty mineralne
- Produkcja wsadowa i liniowa
- wysoka i niska lepkość
- dowolna skala głośności
SonoStation: Mobilny system dyspergowania "pod klucz" składający się z dyspergatorów ultradźwiękowych, pompy, mieszadła i zbiornika.
System dyspergujący składający się z 2 ultradźwiękowców o mocy 1 kW do pracy w trybie ciągłym podczas produkcji barwników
Wysokowydajne dyspergatory ultradźwiękowe do produkcji barwników
Przemysłowe procesory ultradźwiękowe Hielscher Ultrasonics są najnowocześniejszymi dyspergatorami i oferują idealne rozwiązanie dla koncentratów pigmentowych!
Doświadcz niezrównanej mocy, precyzji i wydajności, popartych naszym zaangażowaniem w Twój sukces. Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się więcej!
- wysoka wydajność
- najnowocześniejsza technologia
- niezawodność & solidność
- regulowana, precyzyjna kontrola procesu
- partia & inline
- dla dowolnego wolumenu
- inteligentne oprogramowanie
- inteligentne funkcje (np. programowalne, protokołowanie danych, zdalne sterowanie)
- Łatwa i bezpieczna obsługa
- niskie koszty utrzymania
- CIP (clean-in-place)
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:
| Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
|---|---|---|
| 0.5-1,5 mL | b.d. | VialTweeter | 1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150 l | 3 do 15 l/min | UIP6000hdT |
| b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
| b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do mieszania, dyspersji, emulgowania i ekstrakcji na skalę laboratoryjną, pilotażową i przemysłową.
Literatura / Referencje
- 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.
Fakty, które warto znać
Barwniki dzielą się na mineralne i organiczne. Oba rodzaje barwników są szeroko stosowane w wielu aplikacjach, a każdy z nich ma swoje zalety i uwarunkowania. Wybór między nimi zależy od takich czynników, jak pożądany zakres kolorów, wymagania dotyczące stabilności, potrzeby specyficzne dla danego zastosowania i względy regulacyjne.
Pigmenty organiczne
Organiczne barwniki na bazie pigmentów pochodzą ze związków na bazie węgla, takich jak ekstrakty roślinne lub źródła syntetyczne. Oferują one szeroką gamę kolorów i odcieni i są powszechnie stosowane w różnych branżach, w tym kosmetycznej, tekstylnej i drukarskiej. Pigmenty organiczne mogą zapewniać doskonałą siłę i jasność koloru, ale mogą być bardziej podatne na blaknięcie z upływem czasu, zwłaszcza pod wpływem światła słonecznego lub innych czynników środowiskowych.
Kolory na bazie minerałów
Sztucznie syntetyzowane nieorganiczne pigmenty barwne są również podsumowane pod zbiorczym terminem “kolory mineralne”. Pigmenty te są tlenkami lub solami metali: ołowiu, cynku, tytanu, baru, chromu, żelaza, aluminium, rtęci, kadmu, miedzi, manganu i kobaltu. Należą do nich biel ołowiowa (węglan ołowiu) i biel cynkowa (tlenek cynku). Biel tytanowa (dwutlenek tytanu), Lithopone (siarczek cynku) i Blanc fix (siarczan baru).
Kolorowe i czarne pigmenty obejmują czerwony ołów (tlenek ołowiu), żółcień neapolitańską (antymonian ołowiu), żółcień chromową (chromian ołowiu), pomarańcz chromowy, zieleń chromową (tlenek chromu), żółcień cynkową (chromian cynku), verdigris (octan miedzi), zieleń trwałą, czerwień tlenku żelaza, czerwień angielską, a także smalt.
Pigmenty te są bardzo stabilne i odporne na blaknięcie.
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do rozmiar przemysłowy.