Fabricação de corantes usando dispersores de alto desempenho
A produção de corantes e suspensões de pigmentos requer dispersão e mistura confiáveis. Os homogeneizadores ultrassônicos são altamente eficientes quando se trata da produção de masterbatches líquidos e pastosos e suspensões de corantes. Disponíveis em qualquer escala de produção industrial, os dispersores ultrassônicos melhoram significativamente a produção de corantes e pigmentos, proporcionando excelentes resultados de moagem e dispersão, economia de energia e fácil troca entre formulações.
Dispersão de corantes com ultrassom de potência
A ultrassonografia do tipo sonda é uma técnica que utiliza ondas de ultrassom de alta intensidade e baixa frequência para moer, moer úmido, desaglomerar e dispersar partículas em meio líquido. A mistura, moagem e dispersão ultrassônica usam o princípio de funcionamento da cavitação acústica. A cavitação ultrassônica/acústica é caracterizada por microturbulências, forças de cisalhamento muito altas e diferenciais de alta pressão e temperatura que ocorrem localmente. Aplicáveis a processos de produção em lote e de fluxo contínuo, os ultrassônicos são usados na produção em larga escala em linha, bem como em P+D e controle de qualidade.
Sistema industrial ultrassônico para dispersão e moagem de corantes e pigmentos.
Vantagens de dispersar corantes com ultrassom
No contexto da fabricação industrial de corantes à base de pigmentos, a ultrassonografia do tipo sonda oferece vários benefícios e pode superar os moinhos e dispersores tradicionais em eficiência:
- Dispersão aprimorada: A ultrassonografia pode efetivamente quebrar os aglomerados de pigmentos e promover uma melhor dispersão, levando a uma melhor intensidade de cor e alta uniformidade.
- Tamanho de partícula reduzido: A energia de cavitação gerada por ultrassom pode reduzir o tamanho das partículas dos pigmentos, resultando em um corante mais fino e homogêneo. As forças de cisalhamento extremamente altas geradas pelo ultrassom de potência criam jatos de líquido, que aceleram as partículas no líquido. Quando as partículas colidem umas com as outras, elas se quebram em pedaços minúsculos. Durante essas colisões interparticuladas, a superfície da partícula também sofre erosão e suaviza. A sonicação é uma técnica altamente eficiente para a produção de nanopartículas e suspensões coloidais nanométricas. Tamanhos de partículas menores podem fornecer vantagens como maior saturação de cor e melhor estabilidade.
- Evite meios de fresagem: Meios de moagem, como miçangas e pérolas, usados em moinhos tradicionais podem contaminar o produto devido à erosão, deixando detritos indesejados na dispersão do pigmento. Consequentemente, a remoção e limpeza de tais contas com trabalho intenso são evitadas. A homogeneização ultrassônica funciona sem meios de moagem e usa as partículas sólidas no produto de pigmento como meio de moagem. As forças de cisalhamento cavitacional aceleram as partículas no líquido a uma velocidade extremamente alta. Consequentemente, as partículas colidem umas com as outras e se estilhaçam.
- Eficiência de tempo e energia: A ultrassonografia do tipo sonda é um processo relativamente rápido que pode alcançar uma dispersão eficiente em um tempo significativamente menor em comparação com os métodos tradicionais. Essa eficiência pode levar à economia de tempo e energia e ao aumento da produtividade na fabricação industrial.
- Controle de processo: O equipamento ultrassônico permite o controle preciso sobre parâmetros de processamento importantes, como entrada de energia, intensidade, temperatura, pressão e duração. Isso permite que os fabricantes ajustem as condições do processo em relação aos pigmentos e otimizem o processo de moagem úmida e dispersão e adaptem as propriedades dos corantes a requisitos específicos.
Moagem ultrassônica e dispersão de pigmentos de brilho de pérola. O gráfico vermelho mostra a distribuição do tamanho das partículas antes da sonicação, a curva verde é durante a sonicação, a curva azul mostra os pigmentos finais após a dispersão ultrassônica.
Produção de masterbatches usando homogeneizadores ultrassônicos
Os masterbatches são concentrados de corantes e/ou aditivos em uma matriz viscosa com maior teor de corantes e/ou aditivos do que na aplicação final. Existem diferentes formas de entrega (granulado, líquido – pasta, pó). Os homogeneizadores ultrassônicos são altamente eficientes na dispersão uniforme de pigmentos em masterbatches líquidos e pastosos. As partículas de pigmento podem ser dispersas e moídas usando intensas forças cavitacionais e agitação de ultrassom de potência para reduzir o tamanho das partículas para tamanho submicrométrico e nano.
- masterbatches e formulações de produtos finais
- Pigmentos minerais orgânicos e inorgânicos
- produção em lote e em linha
- Viscosidades altas e baixas
- qualquer escala de volume
Estação Sono: Sistema de dispersão móvel chave na mão composto por dispersores ultrassónicos, bomba, agitador e tanque
Sistema de dispersão de 2 ultrassônicos de 1 kW para operação de fluxo contínuo de fabricação de corantes
Dispersores ultrassônicos de alto desempenho para fabricação de corantes
Os processadores ultrassônicos industriais Hielscher Ultrasonics são dispersores de última geração e oferecem a solução perfeita para masterbatches de pigmentos!
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- Alta eficiência
- Tecnologia de ponta
- fiabilidade & Robustez
- Controle de processo preciso e ajustável
- lote & Inline
- para qualquer volume
- software inteligente
- recursos inteligentes (por exemplo, programável, protocolo de dados, controle remoto)
- Fácil e seguro de operar
- Baixa manutenção
- CIP (limpeza no local)
A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos:
| Volume do lote | Vazão | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 0.5 a 1,5mL | n.a. | VialTweeter | 1 a 500mL | 10 a 200mL/min | UP100H |
| 10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 a 20L | 0.2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 a 150L | 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | maior | cluster de UIP16000 |
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A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratorial, piloto e industrial.
Literatura / Referências
- 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.
Fatos, vale a pena conhecer
Os corantes são diferenciados em corantes à base de minerais e à base de pigmentos orgânicos. Ambos os tipos de corantes são amplamente utilizados em inúmeras aplicações, cada um com suas próprias vantagens e considerações. A escolha entre eles depende de fatores como a faixa de cores desejada, requisitos de estabilidade, necessidades específicas da aplicação e considerações regulatórias.
Pigmentos Orgânicos
Os corantes orgânicos à base de pigmentos são derivados de compostos à base de carbono, como extratos vegetais ou fontes sintéticas. Eles oferecem uma ampla gama de cores e tonalidades e são comumente usados em vários setores, incluindo cosméticos, têxteis e impressão. Os pigmentos orgânicos podem fornecer excelente intensidade de cor e brilho, mas podem ser mais propensos a desbotar com o tempo, especialmente quando expostos à luz solar ou outros fatores ambientais.
Cores à base de minerais
Pigmentos de cor inorgânicos artificialmente segmentados também são resumidos sob o termo coletivo “corantes minerais”. Esses pigmentos são óxidos ou sais dos metais chumbo, zinco, titânio, bário, cromo, ferro, alumínio, mercúrio, cádmio, cobre, manganês e cobalto. Eles incluem as cores brancas: branco chumbo (um carbonato de chumbo) e branco de zinco (um óxido de zinco). Titanium White (um dióxido de titânio), Lithopone (um sulfeto de zinco) e Blanc fix (um sulfato de bário).
Os pigmentos coloridos e pretos incluem chumbo vermelho (óxido de chumbo), amarelo de Nápoles (antimonato de chumbo), amarelo cromo (cromato de chumbo), laranja cromo, verde cromo (óxido de cromo), amarelo zinco (cromato de zinco), verdete (acetato de cobre), verde permanente, vermelho óxido de ferro, vermelho inglês e também smalt.
Esses pigmentos são altamente estáveis e resistentes ao desbotamento.
A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de labrador Para tamanho industrial.