Fabrico de corantes utilizando dispersores de elevado desempenho
A produção de suspensões de corantes e pigmentos requer uma dispersão e mistura fiáveis. Os homogeneizadores ultra-sónicos são altamente eficientes quando se trata da produção de masterbatches líquidos e pastosos e de suspensões de corantes. Disponíveis em qualquer escala de produção industrial, os dispersores ultra-sónicos melhoram significativamente a produção de corantes e pigmentos, proporcionando excelentes resultados de moagem e dispersão, poupanças de energia, bem como uma fácil alternância entre formulações.
Dispersão de corantes com ultra-sons de potência
A ultrassonografia por sonda é uma técnica que utiliza ondas de ultra-sons de alta intensidade e baixa frequência para triturar, moer a húmido, desaglomerar e dispersar partículas num meio líquido. A mistura, moagem e dispersão por ultra-sons utiliza o princípio de funcionamento da cavitação acústica. A cavitação ultra-sónica/acústica é caracterizada por microturbulências, forças de cisalhamento muito elevadas e diferenciais de alta pressão e temperatura que ocorrem localmente. Aplicáveis a processos de produção descontínuos e contínuos, os ultrassons são utilizados na produção em linha em grande escala, bem como na I+D e no controlo de qualidade.
Sistema industrial ultrassónico para dispersão e moagem de corantes e pigmentos.
Vantagens da dispersão de corantes com ultrassom
No contexto do fabrico industrial de corantes à base de pigmentos, a ultrassonografia do tipo sonda oferece vários benefícios e pode superar os moinhos e dispersores tradicionais em termos de eficiência:
- Dispersão melhorada: A ultrassonografia pode quebrar eficazmente os aglomerados de pigmentos e promover uma melhor dispersão, levando a uma melhor intensidade da cor e a uma elevada uniformidade.
- Tamanho reduzido das partículas: A energia de cavitação gerada por ultra-sons pode reduzir o tamanho das partículas dos pigmentos, resultando num corante mais fino e mais homogéneo. As forças de cisalhamento extremamente elevadas geradas pelos ultra-sons de potência criam jactos de líquido, que aceleram as partículas no líquido. Quando as partículas colidem umas com as outras, fragmentam-se em pedaços minúsculos. Durante essas colisões interparticulares, a superfície da partícula também sofre erosão e é suavizada. A sonicação é uma técnica altamente eficiente para a produção de nanopartículas e suspensões coloidais nanométricas. Tamanhos de partículas mais pequenos podem proporcionar vantagens como o aumento da saturação da cor e uma melhor estabilidade.
- Evitar os meios de moagem: Os meios de moagem, como as pérolas e os grânulos utilizados nos moinhos tradicionais, podem contaminar o produto devido à erosão, deixando resíduos indesejados na dispersão do pigmento. Consequentemente, evita-se a remoção e limpeza intensivas de tais pérolas. A homogeneização por ultra-sons funciona sem meios de moagem e utiliza, em vez disso, as partículas sólidas no produto de pigmento como meios de moagem. As forças de cisalhamento cavitacionais aceleram as partículas no líquido a uma velocidade extremamente elevada. Consequentemente, as partículas colidem umas com as outras e estilhaçam-se.
- Eficiência de tempo e energia: A ultrassonografia por sonda é um processo relativamente rápido que pode alcançar uma dispersão eficiente num tempo significativamente mais curto em comparação com os métodos tradicionais. Esta eficiência pode levar a poupanças de tempo e energia e a um aumento da produtividade no fabrico industrial.
- Controlo de processos: O equipamento de ultra-sons permite um controlo preciso de parâmetros de processamento importantes, como a entrada de energia, a intensidade, a temperatura, a pressão e a duração. Isto permite aos fabricantes ajustar as condições do processo no que diz respeito aos pigmentos e otimizar o processo de moagem húmida e de dispersão e adaptar as propriedades dos corantes a requisitos específicos.
Moagem por ultra-sons e dispersão de pigmentos de brilho perolado. 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 ultra-sónica.
Produção de masterbatches utilizando homogeneizadores de ultra-sons
Os masterbatches são concentrados de corantes e/ou aditivos numa matriz viscosa com um teor mais elevado de corantes e/ou aditivos do que na aplicação final. Existem diferentes formas de distribuição (granulado, líquido – pasta, pó). Os homogeneizadores de ultra-sons são altamente eficientes na dispersão uniforme de pigmentos em masterbatches líquidos e pastosos. As partículas de pigmento podem ser dispersas e moídas utilizando forças cavitacionais intensas e agitação de ultra-sons de potência para reduzir o tamanho das partículas para tamanhos submicrónicos e nanométricos.
- masterbatches e formulações de produtos finais
- pigmentos minerais orgânicos e inorgânicos
- produção por lotes e em linha
- viscosidades altas e baixas
- qualquer escala de volume
SonoStation: Sistema de dispersão móvel chave na mão constituído por dispersores ultra-sónicos, bomba, agitador e tanque
Sistema de dispersão de 2x ultrassons de 1kW para funcionamento em fluxo contínuo do fabrico de corantes
Dispersores ultra-sónicos de elevado desempenho para o fabrico de corantes
Os processadores ultra-sónicos industriais da 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
- controlo preciso e ajustável do processo
- lote & em linha
- para qualquer volume
- software inteligente
- caraterísticas inteligentes (por exemplo, programáveis, protocolo de dados, controlo remoto)
- Fácil e seguro de operar
- Manutenção reduzida
- CIP (limpeza no local)
O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons:
| Volume do lote | caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 0.5 a 1,5mL | n.d. | 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.d. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | maior | grupo de UIP16000 |
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A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração à 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 corantes à base de pigmentos orgânicos. Ambos os tipos de corantes são amplamente utilizados em inúmeras aplicações, cada um com as suas próprias vantagens e considerações. A escolha entre eles depende de factores como a gama de cores pretendida, requisitos de estabilidade, necessidades específicas da aplicação e considerações regulamentares.
Pigmentos orgânicos
Os corantes orgânicos à base de pigmentos são derivados de compostos à base de carbono, tais como extractos de plantas ou fontes sintéticas. Oferecem uma vasta gama de cores e tonalidades e são normalmente utilizados em várias indústrias, incluindo cosméticos, têxteis e impressão. Os pigmentos orgânicos podem proporcionar uma excelente intensidade e brilho da cor, mas podem ser mais propensos a desvanecer-se com o tempo, especialmente quando expostos à luz solar ou a outros factores ambientais.
Cores de base mineral
Os pigmentos inorgânicos coloridos artificialmente sintetizados também são resumidos sob o termo coletivo “cores minerais”. Estes pigmentos são óxidos ou sais dos metais chumbo, zinco, titânio, bário, crómio, ferro, alumínio, mercúrio, cádmio, cobre, manganês e cobalto. Incluem as cores brancas branco de chumbo (um carbonato de chumbo) e branco de zinco (um óxido de zinco). Titanium White (um dióxido de titânio), Lithopone (um sulfureto de zinco) e Blanc fix (um sulfato de bário).
Os pigmentos coloridos e pretos incluem o vermelho de chumbo (óxido de chumbo), o amarelo de Nápoles (antimonato de chumbo), o amarelo de crómio (cromato de chumbo), o laranja de crómio, o verde de crómio (óxido de crómio), o amarelo de zinco (cromato de zinco), o verdete (acetato de cobre), o verde permanente, o vermelho de óxido de ferro, o vermelho inglês e também o smalt.
Estes pigmentos são altamente estáveis e resistentes ao desvanecimento.
A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho a partir de laboratório para dimensão industrial.