Homogeneizadores de tinta de alto desempenho
Os misturadores ultrassônicos são uma ferramenta confiável para homogeneizar, dispersar e emulsionar formulações de tintas e pigmentos líquidos. Os homogeneizadores ultrassônicos não apenas produzem emulsões e dispersões de tinta uniformes e altamente estáveis, mas os ultrassônicos também são usados para moer e moer pigmentos, nanomateriais e partículas primárias. Devido aos excelentes resultados de dispersão e moagem, os homogeneizadores ultrassônicos são implementados pela indústria de tintas como uma das técnicas de mistura de tintas e pastas de pigmentos mais sofisticadas disponíveis.
Homogeneização, dispersão e emulsão de tinta
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 revestimento.
Homogeneizadores de tinta ultrassônicos para formulações de dispersão e emulsão
Os misturadores ultrassônicos de alto cisalhamento são ideais para aplicações de homogeneização, emulsificação e solubilização, onde o tamanho da partícula ou gotícula e a distribuição uniforme são essenciais para o desempenho e a qualidade da tinta.
A ultrassonografia é a tecnologia preferida de homogeneização, uma vez que a intensa cavitação acústica do ultrassom de alta potência é capaz de quebrar as moléculas de forma confiável até uma distribuição uniforme de partículas na faixa de mícrons e nano. A homogeneização ultrassônica é a técnica mais sofisticada para produzir partículas de tamanho nano e mícron. O tamanho das partículas (por exemplo, pigmentos, óleos, ceras, aditivos, etc.) pode ser ajustado individualmente aplicando a quantidade certa de intensidade ultrassônica.
Além disso, a dispersão ultrassônica pode levar à modificação da superfície dos pigmentos, resultando em uma estabilidade de dispersão significativamente aumentada.
Processador ultrassônico industrial UIP16000 (16kW) para a produção de tintas e nanocargas
- tintas à base de água
- tintas à base de solvente
- tintas de emulsão
- tintas de dispersão
- Dispersões de látex
- emulsões de cera
- Cargas altas do 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
Dispersão ultrassônica de nanoenchimentos
Cargas nanométricas são incorporadas em revestimentos como polímeros ou resinas. Tais nanocargas podem melhorar consideravelmente as propriedades mecânicas, por exemplo, resistência aos raios UV, resistência a arranhões, rigidez e tenacidade/resistência à tração de certos materiais. A principal diferença entre os enchimentos convencionais de tamanho mícron e os enchimentos de tamanho nanométrico é a alta proporção de superfície específica e, portanto, as características alteradas completas dos nanoenchimentos. Os nanomateriais (por exemplo, cargas em nanoescala) devem ser uniformemente dispersos em uma formulação de tinta ou revestimento, para que toda a área de superfície possa interagir com sua matriz circundante. Somente quando dispersos como nanopartículas dispersas únicas, os nanofillers podem expressar suas propriedades materiais extraordinárias. Os homogeneizadores e dispersores ultrassônicos são a tecnologia de mistura superior para desembaraçar, desaglomerar e dispersar uniformemente nanopartículas, como nanocargas, em uma matriz (por exemplo, polímeros, epóxis ou resinas). Como as forças de cisalhamento ultrassônicas quebram as ligações entre partículas, cada partícula se dispersa na matriz e envolve todas as suas propriedades. Assim, a dispersão e homogeneização ultrassônica é o método mais confiável para a produção de revestimentos de alto desempenho.
A técnica de dispersão ultrassônica tem muitas vantagens em comparação com as tecnologias tradicionais de moagem, como moinhos de três rolos, bolas ou meios.
Dispersão ultrassônica de emulsão de látex
Embora as tintas látex não sejam a formulação de tinta mais complicada de preparar, elas ainda devem ser cuidadosamente preparadas e todos os componentes de uma formulação de látex devem ser adicionados em uma ordem selecionada. Na primeira etapa de preparação, uma suspensão básica de tinta é preparada. Portanto, os pigmentos são dispersos em água com agentes umectantes, agentes antiespumantes e outros aditivos necessários para a receita de formulação específica. Os pigmentos de dióxido de titânio (TiO2) são geralmente dispersos primeiro e depois os pigmentos extensores adicionados. Para a maioria das fórmulas, a ordem e a medida de adição desses compostos são um fator essencial que influencia a qualidade. Principalmente, os misturadores rotativos / de lâmina de alta velocidade, que são o método mais convencional de emulsificação de látex, são usados para umedecer e dispersar as partículas. Com misturadores de lâmina ou rotativos, a mistura de uma fórmula de base consistente é um esforço demorado. Posteriormente, a emulsão de látex é adicionada à mistura e incorporada por um nível significativamente menor de energia de mistura. As emulsões de látex são propensas a coalescer ou quebrar e requerem condições de homogeneização suaves. Espessantes já pré-dispersos são então adicionados para ajustar a viscosidade da emulsão final de tinta látex para uma consistência desejada.
O dispersor ultrassônico pode lidar com a preparação de emulsões de látex de maneira fácil e confiável. Uma vez que a energia de sonicação e, portanto, a intensidade de dispersão podem ser ajustadas à emuslificação e homogeneização das várias etapas de preparação, uma decomposição de ingredientes ou a quebra da emulsão de látex podem ser evitadas de forma confiável. A dispersão ultrassônica é uma técnica comprovada para umedecimento completo do pó. A ordem de adição de materiais, etc. pode ser alterada de acordo com as demandas de formulação. A entrada de energia ultrassônica idealmente ajustada permite a expressão total da coloração dos pigmentos e resulta em uma tinta de emulsão látex de alta qualidade.
Como o dispersor ultrassônico com célula de fluxo é um sistema fechado, não ocorre aeração ou formação de espuma indesejada. O ultrasonicator oferece a vantagem de ser robusto e confiável, fácil e seguro de operar, com ciclos de batelada mais curtos e procedimentos de formulação mais simples. Mesmo com um ultrassônico de bancada em configuração de fluxo, capacidades de produção substanciais podem ser processadas de forma eficaz e econômica.
Antes e depois da sonicação: A curva verde mostra o tamanho da partícula antes da sonicação, a curva vermelha é a distribuição do tamanho da partícula da sílica dispersa por ultrassom.
Dispersão ultrassônica de emulsões de cera
As emulsões e dispersões de cera são aditivos formulados feitos de partículas de cera finas e estabilizadas, distribuídas de forma homogênea em água. Quando a cera é dispersa como nano gotículas com uma distribuição de gotículas muito homogênea, uma emulsão de cera estável é obtida. Os homogeneizadores ultrassônicos geram forças de cisalhamento intensas e são sistemas de dispersão confiáveis e robustos para produzir nanoemulsões de cera estáveis.
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Pigmentos UV-Black: antes e depois da ultrassonografia
Homogeneizadores ultrassônicos de alto cisalhamento para formulações de tintas
Os homogeneizadores, dispersores, emulsificantes e moinhos Hielscher Ultrasonics são usados na produção industrial de tintas e revestimentos de alto desempenho. Com a intensa energia de frequência de ultrassom, os homogeneizadores ultrassônicos criam forças de cisalhamento muito altas, turbulências e forças destrutivas. Essas forças ultrassônicas extraordinariamente intensas acoplam o impacto necessário nas pastas sólido-líquido para dispersar e moer as partículas no tamanho e funcionalidade desejados.
Fresagem ultrassônica de cargas de alto teor de sólidos
Os sistemas ultrassônicos em linha podem lidar facilmente com concentrações sólidas muito altas. Desde que a carga de partículas da pasta esteja na faixa de ser bombeável e possa ser alimentada através da célula de fluxo ultrassônica, os homognaizadores ultrassônicos industriais da Hielscher podem processar de forma confiável qualquer tipo de pasta altamente viscosa e pastosa. A moagem úmida ultrassônica é comumente aplicada para preparar lotes mestres de pigmentos de tamanho mícron e nanométrico. A capacidade de lidar com cargas sólidas tão altas de partículas abrasivas torna os homogeneizadores ultrassônicos de alto cisalhamento a tecnologia de moagem mais eficaz e eficiente de pigmentos e nanopartículas.
Agitadores de tanques ultrassônicos e reatores de fluxo contínuo
As formulações de tintas podem ser misturadas em tanques abertos ou lotes, nos quais uma ou mais sondas ultrassônicas são inseridas. A mistura de recipiente aberto usando uma configuração como a Hielscher SonoStation (veja a foto à esquerda) é uma configuração ideal para dispersar volumes médios de formulações de baixa a média viscosidade. Para alto volume de rendimento, aplicações intensas de moagem e quebra de partículas primárias, bem como para pastas e pastas de alta viscosidade, um reator ultrassônico 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 ultrassônico de fluxo pode ser pressurizado até vários barg. A aplicação de pressão durante a sonicação intensifica a cavitação acústica e, assim, as forças de cisalhamento e os efeitos de dispersão / fresagem / homogeneização do ultrassom. Ao mesmo tempo, todas as tintas ou pigmentos são alimentados uniformemente no reator: tendo o mesmo tempo de residência e sendo processados exatamente sob as mesmas condições ultrassônicas, é alcançado um resultado de dispersão / moagem muito homogêneo. O tratamento muito uniforme sob intensas forças ultrassônicas resulta em produtos de pintura superiores.
A Hielscher Ultrasonics oferece uma gama completa de processadores ultrassônicos de alto desempenho com configurações de tanques e reatores, fornecendo o equipamento de dispersão ultrassônico ideal para sua produção de tintas.
Dispersores ultrassônicos para cada capacidade de produto
A linha de produtos Hielscher Ultrasonics abrange todo o espectro de processadores ultrassônicos, desde ultrassônicos compactos de laboratório, passando por sistemas piloto e de bancada, até processadores ultrassônicos totalmente industriais com capacidade para processar cargas de caminhão por hora. A gama completa de produtos nos permite oferecer o dispersor ultrassônico mais adequado para suas formulações de tintas, capacidade de processo e metas de produção.
Os sistemas ultrassônicos de bancada são ideais para testes de viabilidade e otimização de processos. O aumento de escala linear com base em parâmetros de processo estabelecidos torna muito fácil aumentar as capacidades de processamento de lotes menores para produção totalmente comercial. O aumento de escala pode ser feito instalando uma unidade dispersora ultrassônica mais poderosa ou agrupando vários ultrassônicos em paralelo. Com o UIP16000, a Hielscher oferece o dispersor ultrassônico mais poderoso do mundo.
Amplitudes controláveis com precisão para resultados ideais
Todos os ultrassônicos Hielscher são precisamente controláveis e, portanto, cavalos de trabalho confiáveis na produção. A amplitude é um dos parâmetros cruciais do processo que influenciam a eficiência e a eficácia da dispersão ultrassônica e da moagem úmida de pastas de pigmentos, tintas e polímeros.
Todos os ultrassônicos Hielscher’ Os processadores permitem o ajuste preciso da amplitude. Sonotrodos e buzinas de reforço são acessórios que permitem modificar a amplitude em uma faixa ainda mais ampla. Os processadores ultrassônicos industriais da Hielscher podem fornecer amplitudes muito altas e fornecer a intensidade ultrassônica necessária para aplicações exigentes. Amplitudes de até 200 μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana. Altas amplitudes são essenciais quando se trata de aplicações de ultrassom de alta potência, como nanodispersões, síntese de nanopartículas, moagem de partículas primárias e miniemulsões.
Configurações precisas de amplitude e o monitoramento permanente dos parâmetros do processo ultrassônico por meio de software inteligente oferecem a possibilidade de tratar seus pigmentos e pastas de pó sob as condições ultrassônicas mais eficazes. Sonicação ideal para melhores resultados de dispersão!
Testes fáceis e sem riscos
Os processos ultrassônicos podem ser completamente lineares. Isso significa que todos os resultados obtidos usando um ultrassônico de laboratório ou de bancada podem ser dimensionados exatamente para a mesma saída usando exatamente os mesmos parâmetros de processo. Isso torna a ultrassonografia ideal para testes de viabilidade sem riscos, otimização de processos e implementação subsequente na fabricação comercial. Entre em contato conosco para saber como a sonicação pode melhorar sua produção de tintas e pigmentos.
A mais alta qualidade – Projetado e fabricado na Alemanha
Como uma empresa familiar e familiar, a Hielscher prioriza os mais altos padrões de qualidade para seus processadores ultrassônicos. Todos os ultrassônicos são projetados, fabricados e exaustivamente testados em nossa sede em Teltow, perto de Berlim, Alemanha. A robustez e a confiabilidade do equipamento ultrassônico da Hielscher o tornam um cavalo de batalha em sua produção. A operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, sob carga total e em ambientes exigentes é uma característica natural dos dispersores de alto desempenho da Hielscher. Isso torna o equipamento ultrassônico da Hielscher uma ferramenta de trabalho confiável que atende aos seus requisitos de processamento de tinta.
| Volume do lote | Vazão | 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.a. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | maior | cluster 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:
Um dispersão é um sistema no qual partículas distribuídas de um material são dispersas em uma fase contínua de outro material. As duas fases podem estar no mesmo estado ou em estados diferentes da matéria.
Distinguem-se diferentes tipos de dispersões. Os fatores distintivos são, por exemplo, a razão granulométrica 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 chamadas de suspensões, enquanto as de partículas menores são chamadas de colóides e soluções. A emulsão é um subtipo específico de dispersão, onde dois líquidos imiscíveis (duas fases do mesmo estado) são dispersos um no outro.
Definição de Emulsão:
Emulsões são sistemas líquidos de pelo menos dois líquidos imiscíveis, onde um dos líquidos é disperso no outro como pequenas gotículas. A fase de gotículas pequenas e distribuídas é chamada de fase dispersa ou interna, enquanto a outra fase é chamada de fase contínua ou externa. Existem dois tipos principais de emulsões, que se distinguem entre: As emulsões de óleo em água (O/A) e água em óleo (A/O). Na emulsão óleo em água (O/A), a fase interna é um líquido miscível em óleo ou óleo, e a fase externa é água ou um líquido miscível em água. Na emulsão água-em-óleo (A/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 emulsificante, conhecido como estabilizador ou surfactante. O tamanho da gota também desempenha um papel crucial em relação à estabilidade da emulsão. Quanto menor o tamanho da gota, mais estável é a emulsão.
Ultrassom de alto desempenho! A linha de produtos da Hielscher cobre todo o espectro, desde o ultrassônico compacto de laboratório, passando por unidades de bancada, até sistemas ultrassônicos totalmente industriais.