Homogeneizadores de tinta de alto desempenho
Os misturadores de ultra-sons são uma ferramenta fiável para homogeneizar, dispersar e emulsionar formulações de tintas líquidas e pigmentos. Homogeneizadores de ultrassom não só produzir altamente estável, emulsões de tinta uniformes e dispersões, mas ultrasonicators também são utilizados para moer e moer pigmentos, nanomateriais e partículas primárias. Devido aos excelentes resultados de dispersão e moagem, os homogeneizadores de ultra-sons são implementados pela indústria de tintas como uma das mais sofisticadas técnicas de mistura de tintas e pastas de pigmentos disponíveis.
Homogeneização, dispersão e emulsão de tintas
A homogeneização é aplicada para reduzir o tamanho das partículas de sólidos ou gotículas, a fim de facilitar a produção de emulsões e dispersões estáveis de alta qualidade. Na formulação de tintas, revestimentos e vernizes, um tamanho de partícula uniforme é crucial para resultados uniformes na coloração, comportamento de aplicação e funcionalidade da formulação da tinta ou do revestimento.
Homogeneizadores de tinta por ultra-sons para formulações de dispersão e emulsão
Os misturadores ultra-sónicos de alto cisalhamento são ideais para aplicações de homogeneização, emulsificação e solubilização, em que o tamanho das partículas ou das gotículas e a distribuição uniforme são fundamentais para o desempenho e a qualidade da tinta.
A ultrassonografia é a tecnologia preferida de homogeneização, uma vez que a cavitação acústica intensa dos ultra-sons de alta potência é capaz de quebrar as moléculas de forma fiável até uma distribuição uniforme de partículas na gama de microns e nano. A homogeneização por ultra-sons é a técnica mais sofisticada para produzir partículas de tamanho nanométrico e micrométrico. O tamanho das partículas (por exemplo, pigmentos, óleos, ceras, aditivos, etc.) pode ser ajustado individualmente, aplicando a quantidade certa de intensidade ultra-sónica.
Além disso, a dispersão ultra-sónica pode levar à modificação da superfície dos pigmentos, resultando num aumento significativo da estabilidade da dispersão.
Processador ultrassónico industrial UIP16000 (16kW) para a produção de tintas e nanoenchimentos
- tintas à base de água
- tintas à base de solventes
- tintas de emulsão
- tintas de dispersão
- dispersões de látex
- emulsões de cera
- elevadas cargas de pigmento
- tintas de emulsão brilhantes
- suspoemulsões (mistura de suspensão e emulsão)
- revestimentos de alto desempenho
- vernizes
- formulações de polímeros
- esmaltes
- aditivos de nanopartículas
- partículas abrasivas
- polimerização em mini-emulsão
- estabilização microbiana de tintas e revestimentos
Dispersão ultra-sónica de nanocargas
As cargas nanométricas são incorporadas em revestimentos como polímeros ou resinas. Estas nanocargas podem melhorar consideravelmente as propriedades mecânicas, por exemplo, a resistência aos raios UV, a resistência aos riscos, a rigidez e a dureza/resistência à tração de determinados materiais. A principal diferença entre as cargas convencionais de tamanho mícron e as cargas de tamanho nanométrico é o elevado rácio de superfície específica e, por conseguinte, as caraterísticas completamente alteradas das nano cargas. Os nanomateriais (por exemplo, cargas à escala nanométrica) devem ser uniformemente dispersos numa formulação de tinta ou revestimento, para que toda a área de superfície possa interagir com a matriz circundante. Apenas quando dispersas como nanopartículas individuais, as cargas nanométricas podem expressar as suas extraordinárias propriedades materiais. Os homogeneizadores e dispersores ultra-sónicos são a tecnologia de mistura superior para desembaraçar, desaglomerar e dispersar uniformemente as nanopartículas, como as nanocargas, numa matriz (por exemplo, polímeros, epóxis ou resinas). Uma vez que as forças de cisalhamento ultra-sônico quebrar ligações inter-partículas, cada partícula obter único disperso na matriz e envolve suas propriedades completas. Assim, a dispersão ultra-sônica e homogeneização é o método mais confiável para a produção de revestimentos de alto desempenho.
A técnica de dispersão ultra-sónica tem muitas vantagens em comparação com as tecnologias de moagem tradicionais, como os moinhos de três rolos, de bolas ou de meios.
Dispersão ultra-sónica de emulsão de látex
Embora as tintas de látex não sejam a formulação de tinta mais complicada de preparar, ainda assim devem ser cuidadosamente preparadas e todos os componentes de uma formulação de látex devem ser adicionados numa ordem selecionada. Na primeira etapa de preparação, é preparada uma suspensão básica de tinta. Assim, os pigmentos são dispersos em água com agentes molhantes, agentes antiespumantes e outros aditivos necessários para a receita específica da formulação. Os pigmentos de dióxido de titânio (TiO2) são normalmente dispersos primeiro e depois são adicionados os pigmentos extensores. Para a maioria das fórmulas, a ordem e a medida de adição destes compostos é um fator essencial que influencia a qualidade. Na maioria dos casos, são utilizados misturadores de lâmina/rotativos de alta velocidade, que são o método mais convencional de emulsificação de látex, para humedecer e dispersar as partículas. Com misturadores de lâmina ou rotativos, a mistura de uma fórmula de base consistente é um esforço demorado. Subsequentemente, a emulsão de látex é adicionada à mistura e incorporada por um nível significativamente mais baixo de energia de mistura. As emulsões de látex são propensas a coalescer ou quebrar e requerem condições de homogeneização suaves. Em seguida, são adicionados espessantes já pré-dispersos para ajustar a viscosidade da emulsão de tinta látex final a uma consistência desejada.
O dispersor ultrassónico pode lidar de forma fácil e fiável com a preparação de emulsões de látex. Uma vez que a energia de sonicação e, por conseguinte, a intensidade de dispersão pode ser ajustada para a emuslificação e homogeneização das várias etapas de preparação, uma decomposição de ingredientes ou a quebra da emulsão de látex pode ser evitada de forma fiável. A dispersão por ultra-sons é uma técnica comprovada para uma molhagem completa do pó. A ordem de adição de materiais, etc. pode ser alterada para as exigências da formulação. A entrada de energia ultra-sónica ajustada de forma ideal permite a expressão de coloração completa dos pigmentos e resulta numa tinta de emulsão de látex de alta qualidade.
Uma vez que o dispersor ultrassónico com célula de fluxo é um sistema fechado, não ocorre qualquer aeração ou formação de espuma indesejadas. O ultrassom oferece a vantagem de ser robusto e confiável, fácil e seguro de operar, com ciclos de lote mais curtos e procedimentos de formulação mais simples. Mesmo com um ultrasonicador de bancada em configuração de fluxo, capacidades de produção substanciais podem ser processadas de forma eficaz e económica.
Antes e depois da sonicação: A curva verde mostra o tamanho das partículas antes da sonicação, a curva vermelha é a distribuição do tamanho das partículas da sílica dispersa por ultra-sons.
Dispersão ultra-sónica de emulsões de cera
As emulsões e dispersões de cera são aditivos formulados a partir de partículas de cera finas e estabilizadas, distribuídas homogeneamente em água. Quando a cera é dispersa sob a forma de nano gotículas com uma distribuição muito homogénea das gotículas, obtém-se uma emulsão de cera estável. Os homogeneizadores ultra-sónicos geram forças de cisalhamento intensas e são sistemas de dispersão fiáveis e robustos para produzir nano-emulsões de cera estáveis.
Leia mais sobre a emulsificação de cera por ultra-sons!
Dispersor ultrassónico com célula de fluxo de vidro para visualizar a homogeneização da tinta vermelha
Pigmentos pretos UV: Antes e depois da ultrassonografia
Homogeneizadores ultra-sónicos de alto cisalhamento para formulações de tintas
Hielscher Ultrasonics homogeneizadores, dispersores, emulsionantes e moinhos são utilizados na produção industrial de tintas e revestimentos de alto desempenho. Com a intensa energia de frequência de ultra-sons, homogeneizadores de ultra-sons criar muito altas forças de cisalhamento, turbulências e forças destrutivas. Estas forças ultra-sónicas extraordinariamente intensas acoplam o impacto necessário nas pastas sólido-líquido para dispersar e moer as partículas até ao tamanho e funcionalidade desejados.
Fresagem por ultra-sons de cargas sólidas elevadas
Os sistemas ultra-sónicos em linha podem lidar facilmente com concentrações muito elevadas de sólidos. Desde que a carga de partículas da pasta esteja na faixa de ser bombeável e possa ser alimentada através da célula de fluxo ultra-sônico, os homogneizadores ultra-sônicos industriais da Hielscher podem processar de forma confiável qualquer tipo de pasta altamente viscosa e pastosa. A moagem húmida por ultra-sons é normalmente aplicada para preparar lotes principais de pigmentos de tamanho mícron e nano. A capacidade de lidar com cargas sólidas tão elevadas, mesmo de partículas abrasivas, faz dos homogeneizadores ultra-sónicos de alto cisalhamento a tecnologia de moagem mais eficaz e eficiente de pigmentos e nanopartículas.
Agitadores ultrassónicos para tanques e reactores de fluxo contínuo
As formulações de tintas podem ser misturadas em tanques ou lotes abertos, nos quais são inseridas uma ou mais sondas ultra-sónicas. A mistura em recipiente aberto utilizando uma configuração como a Hielscher SonoStation (ver imagem à esquerda) é uma configuração ideal para dispersar volumes médios de formulações de baixa a média viscosidade. Para o rendimento de alto volume, aplicações intensas de moagem e quebra de partículas primárias, bem como para pastas e lamas de alta viscosidade, um reator ultra-sônico pressurizável é a configuração de escolha.
Um recipiente aberto, como um tanque, não pode ser pressurizado nem é ideal para o processamento uniforme de volumes maiores e/ou altamente viscosos. Um reator de fluxo ultrassónico pode ser pressurizado até vários barg. A aplicação de pressão durante a sonicação intensifica a cavitação acústica e, consequentemente, as forças de cisalhamento e os efeitos de dispersão / moagem / homogeneização dos ultra-sons. Ao mesmo tempo, todas as tintas ou pigmentos são uniformemente alimentados no reator: tendo o mesmo tempo de residência e sendo processados sob as mesmas condições ultra-sónicas, é obtido um resultado de dispersão / moagem muito homogéneo. O tratamento muito uniforme sob forças ultra-sónicas intensas resulta em produtos de pintura superiores.
A Hielscher Ultrasonics oferece uma gama completa de processadores ultra-sónicos de alto desempenho com configurações de tanques e reactores, fornecendo-lhe o equipamento de dispersão ultra-sónica ideal para a sua produção de tintas.
Dispersores ultra-sónicos para cada capacidade de produto
A gama de produtos da Hielscher Ultrasonics abrange todo o espetro de processadores de ultra-sons, desde ultra-sons compactos de laboratório, passando por sistemas de bancada e sistemas-piloto, até processadores de ultra-sons totalmente industriais com capacidade para processar cargas de camiões por hora. A gama completa de produtos permite-nos oferecer-lhe o dispersor ultrassónico mais adequado para as suas formulações de tintas, capacidade de processamento e objectivos de produção.
Os sistemas ultra-sónicos de bancada são ideais para testes de viabilidade e otimização de processos. O aumento de escala linear baseado em parâmetros de processo estabelecidos torna muito fácil aumentar as capacidades de processamento de lotes mais pequenos para uma produção totalmente comercial. O aumento de escala pode ser feito através da instalação de uma unidade dispersora de ultra-sons mais potente ou agrupando vários ultrasonicators em paralelo. Com o UIP16000, a Hielscher oferece o dispersor ultrassónico mais potente do mundo.
Amplitudes controláveis com precisão para resultados óptimos
Todos os ultrassons da Hielscher são controláveis com precisão e, por isso, cavalos de batalha fiáveis na produção. A amplitude é um dos parâmetros cruciais do processo que influenciam a eficiência e eficácia da dispersão ultra-sónica e moagem húmida de pastas de pigmento, tintas e polímeros.
Todos os Hielscher Ultrasonics’ Os processadores de ultra-sons permitem a regulação exacta da amplitude. Os sonotrodos e as buzinas de reforço são acessórios que permitem modificar a amplitude numa gama ainda mais ampla. Os processadores ultra-sónicos industriais da Hielscher podem fornecer amplitudes muito elevadas e fornecer a intensidade ultra-sónica necessária para aplicações exigentes. Amplitudes de até 200µm podem ser facilmente executadas de forma contínua em operação 24/7. As amplitudes elevadas são essenciais quando se trata de aplicações de ultra-sons de alta potência, tais como nano-dispersões, síntese de nano-partículas, moagem de partículas primárias e mini-emulsões.
As definições precisas da amplitude e a monitorização permanente dos parâmetros do processo ultrassónico através de um software inteligente dão-lhe a possibilidade de tratar os seus pigmentos e pastas em pó nas condições ultra-sónicas mais eficazes. Sonicação ideal para melhores resultados de dispersão!
Testes fáceis e sem riscos
Os processos ultra-sónicos podem ser escalonados de forma completamente linear. Isto significa que todos os resultados alcançados com a utilização de um ultrassom de laboratório ou de bancada podem ser escalados para o mesmo resultado, utilizando exatamente os mesmos parâmetros de processo. Isto torna a ultra-sons ideal para testes de viabilidade sem riscos, otimização de processos e subsequente implementação no fabrico comercial. Contacte-nos para saber como a sonicação pode melhorar a sua produção de tintas e pigmentos.
Qualidade mais elevada – Concebido e fabricado na Alemanha
Sendo uma empresa familiar, a Hielscher dá prioridade aos mais elevados padrões de qualidade para os seus processadores ultra-sónicos. Todos os ultrassons são concebidos, fabricados e exaustivamente testados na nossa sede em Teltow, perto de Berlim, na Alemanha. A robustez e a fiabilidade do equipamento ultrassónico da Hielscher fazem dele um cavalo de batalha na sua produção. A operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, sob carga total e em ambientes exigentes é uma caraterística natural dos dispersores de alto desempenho da Hielscher. Isto torna o equipamento ultrassónico da Hielscher uma ferramenta de trabalho fiável que satisfaz os seus requisitos de processamento de tintas.
| Volume do lote | caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 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 |
| n.d. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | maior | grupo de UIP16000 |
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Literatura / Referências
- 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.
Fatos, vale a pena conhecer
Qual é a diferença entre dispersões e emulsões?
Definição de Dispersão:
A Dispersão é um sistema no qual as partículas distribuídas de um material estão dispersas numa fase contínua de outro material. As duas fases podem estar no mesmo ou em diferentes estados da matéria.
São distinguidos diferentes tipos de dispersões. Os factores distintivos são, por exemplo, o rácio da dimensão das partículas dispersas em relação às partículas da fase contínua, a ocorrência ou não de precipitação e a presença de movimento browniano. Em geral, as dispersões de partículas suficientemente grandes para sedimentação são designadas por suspensões, enquanto as de partículas mais pequenas são designadas por colóides e soluções. A emulsão é um subtipo específico de dispersão, em que dois líquidos imiscíveis (duas fases do mesmo estado) são dispersos um no outro.
Definição de Emulsão:
Emulsões são sistemas líquidos compostos por pelo menos dois líquidos imiscíveis, em que um dos líquidos se encontra disperso no outro sob a forma de pequenas gotículas. A fase de gotículas pequenas e distribuídas é designada por fase dispersa ou interna, enquanto a outra fase é designada por fase contínua ou externa. Existem dois tipos principais de emulsões, que se distinguem entre si: As emulsões óleo em água (O/W) e as emulsões água em óleo (W/O). Na emulsão óleo em água (O/W), a fase interna é um óleo ou um líquido miscível em óleo, e a fase externa é água ou um líquido miscível em água. Na emulsão água-em-óleo (W/O), a fase interna é o líquido semelhante à água, enquanto a fase externa é o líquido semelhante ao óleo.
A maioria das emulsões requer um agente emulsionante, conhecido como estabilizador ou surfactante. O tamanho das gotículas também desempenha um papel crucial na estabilidade da emulsão. Quanto mais pequeno for o tamanho das gotículas, mais estável é a emulsão.
Ultrassom de alto desempenho! A gama de produtos da Hielscher abrange todo o espectro, desde o ultrasonicator de laboratório compacto sobre unidades de bancada até sistemas ultrassônicos totalmente industriais.