Ultrassom para dispersão e moagem: tinta & Pigmentos

O ultrassom de potência é bem conhecido por seus efeitos intensos e controláveis com precisão de moagem e dispersão. Isso torna os homogeneizadores ultrassônicos ideais para a produção de pastas de pigmentos e formulações de tintas. Os ultrassônicos industriais fornecem uma distribuição de tamanho de partícula altamente uniforme na faixa de mícrons e nano. Processe fluxos de grande volume de altas viscosidades com sonicadores Hielscher para obter umedecimento, dispersão, desaglomeração e moagem homogêneos!

Fabricação de tintas com ultrassom

Melhore suas tintas, cores e revestimentos com sonicação:

• Formulação: Sejam altas viscosidades, altas cargas de partículas, à base de água ou solvente – com os ultrassônicos industriais em linha Hielscher, você pode processar qualquer formulação.
• Tamanho mícron e nano: As altas forças de cisalhamento geradas pela cavitação acústica reduzem as partículas a diâmetros de partículas minúsculos e fornecem uma dispersão uniforme. O ajuste dos parâmetros de ultrassom aos seus requisitos de partículas e formulação permite uma produção confiável de pigmentos de tamanho nanométrico.
• Propriedades ópticas: Para obter as propriedades ópticas corretas, o tamanho das partículas do pigmento deve ser controlado. Normalmente, a opacidade se correlaciona com o tamanho da partícula: quanto mais fino o tamanho da partícula, mais opacidade. Por exemplo, o TiO2 é processado especificamente para um tamanho de partícula de 0,20 a 0,3 mícron, que é aproximadamente o equivalente a metade do comprimento de onda da luz. A ultrassonografia reduz os pigmentos de TiO2 ao seu tamanho ideal, de modo que a ocultação final é obtida.
• Partículas de alto desempenho: Tamanhos de partícula menores resultam em maior saturação de cor, consistência de cor e estabilidade. As forças de ultrassom intensas, mas precisamente controláveis, permitem a produção de nanopartículas modificadas e funcionalizadas, como partículas revestidas, SWNTs, MWCNTs e partículas de casca de núcleo. Essas partículas apresentam características únicas e elevam as formulações de tintas ou revestimentos a um novo nível de qualidade e funcionalidade (por exemplo, resistência aos raios UV, resistência a arranhões, resistência, adesividade, alta resistência ao calor, infravermelho e refletividade solar).
• Partículas modificadas: Os pigmentos modificados de superfície têm viscosidade muito baixa em altas cargas de pigmento (2,5cP a 10% de sólidos), estabilidade de suspensão superior e alta pureza. A funcionalização de partículas assistida por ultrassom simplifica a síntese de pigmentos de alto desempenho com características especiais.

As pastas de pigmento são moídas e dispersas usando cavitação de ultrassom e as forças de alto cisalhamento mostram uma redução significativa de tamanho e distribuição uniforme. O gráfico acima mostra a redução crescente do tamanho com o aumento da energia ultrassônica.

Para a produção de tintas, os componentes como pigmentos, aglutinantes/formadores de filme, diluentes/solventes, resinas, cargas e aditivos devem ser misturados em uma formulação homogênea. Os pigmentos são o componente determinante que dá cor à tinta. O pigmento branco mais importante é o TiO2, que precisa ser moído para um tamanho de partícula ideal entre 0,2 e 0,3 mícrons de diâmetro para mostrar o grau desejado de brancura, brilho, opacidade e um índice de refração muito alto. As forças de cisalhamento ultrassônicas fornecem uma desaglomeração e dispersão muito eficaz e eficiente em termos energéticos de partículas de TiO2 (veja a imagem abaixo).

TEM de suspensão de nanopartículas de TiO2 dispersas por ultrassom com diferentes concentrações sólidas. A sonicação foi realizada usando o Ultrassônico UIP1000hdT
Esquerda: entrada de energia ultrassônica 1,8 × 10⁵ J/L – Direita: entrada de energia ultrassônica 5,4 × 10⁵ J/L
(Estudo e imagens: ©Fasaki et al., 2012)

 
A fresagem e dispersão ultrassônica melhoram a qualidade da tinta, melhorando sua força de cor, densidade, finura de moagem, dispersão e reologia.

dispersão ultrassônica & Condições de moagem

A qualidade das tintas e revestimentos depende da dispersão homogênea dos pigmentos. A Hielscher Ultrasonics fornece equipamentos eficazes de moagem e moagem para dispersão de tintas, especialmente para formulações com altas cargas de pigmento. O mecanismo dos dispersores ultrassônicos para aplicações de moagem, moagem, desaglomeração e dispersão é baseado principalmente no princípio de cisalhamento gerado pela cavitação ultrassônica. As forças de cisalhamento cavitacionais necessárias para a dissociação das partículas são produzidas por altas diferenças de pressão, pontos quentes locais e jatos de líquido, o que resulta na quebra de partículas por colisão entre partículas.
Dispersores ultrassônicos industriais, como o UIP16000hdT, com 16.000 watts por sonda ultrassônica, têm a capacidade de processar fluxos de alto volume de tintas e revestimentos.

A tinta de giz sonicada no grindômetro demonstra a desaglomeração perfeitamente uniforme e a distribuição do tamanho das partículas dos pigmentos

Dispersão de nanopartículas

A moagem e dispersão ultrassônica geralmente é o único método para processar nanopartículas de forma eficiente, a fim de obter partículas primárias dispersas por sínglico. Um pequeno tamanho de partícula primária resulta em uma grande área de superfície e se correlaciona com a expressão de características e funcionalidades únicas das partículas. Ao mesmo tempo, um tamanho de partícula menor está associado a uma alta energia superficial para agregação e reatividade mais severas, de modo que as intensas forças de dispersão ultrassônica são necessárias para dispersar as nanopartículas de forma homogênea na formulação.
Além disso, um tratamento de superfície ultrassônico pode modificar as nanopartículas, o que leva a uma melhor dispersibilidade, estabilidade de dispersão, hidrofobicidade e outros recursos.
Os pesquisadores recomendaram o método de dispersão ultrassônica para nanopartículas como solução preferida, “porque o material disperso pelo método ultrassônico é muito mais puro do que o produzido pela moagem de esferas.” [Kim et al. 2010].

A técnica de dispersão ultrassônica tem muitas vantagens em comparação com as tecnologias tradicionais de moagem, como moinhos de três rolos, bolas ou meios.

Leia mais sobre homogeneização ultrassônica e dispersão de pigmentos e corantes para masterbatches e formulações de tintas!

Caution: Video "duration" is missing

Literatura / Referências