Ultrasunete pentru dispersare și șlefuire: vopsea & Pigmenţi

Ultrasunetele de putere sunt bine cunoscute pentru efectele sale intense și controlabile cu precizie de frezare și dispersie. Acest lucru face ca omogenizatoarele cu ultrasunete să fie ideale pentru producerea de pastă de pigment și formulări de vopsea. Ultrasonicators industriale oferă o distribuție extrem de uniformă a dimensiunii particulelor în microni și nano-game. Procesați fluxuri de volum mare de vâscozități ridicate cu sonicatori Hielscher pentru a obține umezire omogenă, dispersare, dezaglomerare și frezare!

Fabricarea vopselelor cu ultrasunete

Îmbunătățiți-vă vopselele, Culori și acoperiri cu Sonicare:

• Formularea: Indiferent dacă este vorba de vâscozități ridicate, sarcini mari de particule, pe bază de apă sau solvent – cu ultrasonicators industriale inline Hielscher puteți procesa orice formulare.
• Microni și nano-dimensiuni: Forțele mari de forfecare generate de cavitația acustică reduc particulele la diametre minuscule ale particulelor și asigură o dispersie uniformă. Ajustarea parametrilor ultrasonication la cerințele de particule și formulare permite o producție fiabilă de pigmenți nano-dimensiune.
• Proprietăți optice: Pentru a obține proprietățile optice corecte, dimensiunea particulelor de pigment trebuie controlată. De obicei, opacitatea se corelează cu dimensiunea particulelor: cu cât dimensiunea particulelor este mai fină, cu atât opacitatea este mai mare. De exemplu, TiO2 este procesat în mod specific la o dimensiune a particulelor de 0,20 până la 0,3 microni, care este aproximativ echivalentul a jumătate din lungimea de undă a luminii. Ultrasonication reduce pigmenții TiO2 la dimensiunea lor optimă, astfel încât se obține ascunderea finală.
• Particule de înaltă performanță: Dimensiunile mai mici ale particulelor au ca rezultat o saturație mai mare a culorii, consistența culorii și stabilitate. Forțele cu ultrasunete intense, dar precis controlabile permit producerea de nanoparticule modificate și funcționalizate, cum ar fi particule acoperite, SWNT, MWCNT și particule de miez-coajă. Astfel de particule prezintă caracteristici unice și ridică formulele de vopsea sau acoperire la un nou nivel de calitate și funcționalitate (de exemplu, rezistență la UV, rezistență la zgârieturi, rezistență, adezivitate, rezistență ridicată la căldură, reflexie în infraroșu și solară).
• Particule modificate: Pigmenții modificați la suprafață au vâscozitate foarte scăzută la sarcini mari de pigment (2,5cP la 10% solide), stabilitate superioară a suspensiei și puritate ridicată. Funcționalizarea particulelor asistată ultrasonically simplifică sinteza pigmenților de înaltă performanță cu caracteristici speciale.

Pastele pigmentare sunt măcinate și dispersate folosind cavitație cu ultrasunete, iar forțele de forfecare ridicată prezintă o reducere semnificativă a dimensiunii și o distribuție uniformă. Graficul de mai sus arată reducerea dimensiunii în creștere la creșterea energiei cu ultrasunete.

Pentru producerea vopselei, componentele precum pigmenții, lianții? formatorii de peliculă, diluanții? solvenții, rășinile, umpluturile și aditivii trebuie să se amestece într-o formulă omogenă. Pigmenții sunt componenta determinantă care conferă vopselei culoarea sa. Cel mai important pigment alb este TiO2, care trebuie măcinat la o dimensiune optimă a particulelor între 0,2 și 0,3 microni în diametru pentru a arăta gradul dorit de alb, luminozitate, opacitate și un indice de refracție foarte ridicat. Forțele de forfecare cu ultrasunete asigură o dezaglomerare și dispersie foarte eficientă și eficientă din punct de vedere energetic a particulelor de TiO2 (vezi imaginea de mai jos).

TEM de suspensie de nanoparticule TiO2 dispersate ultrasonically cu diferite concentrații solide. Sonicare a fost efectuată folosind Ultrasonicator UIP1000hdTStânga: intrare energie ultrasonică 1.8 × 10⁵ J/L – Dreapta: intrare energie ultrasonică 5.4 × 10⁵ J/L(Studiu și imagini: ©Fasaki et al., 2012)

 
Frezarea și dispersarea cu ultrasunete îmbunătățesc calitatea vopselei prin îmbunătățirea rezistenței culorii, densității, fineții măcinării, dispersiei și reologiei.

Dispersie cu ultrasunete & Condiții de măcinare

Calitatea vopselelor și acoperirilor se bazează pe dispersia omogenă a pigmenților. Hielscher Ultrasonics furnizează echipamente eficiente de frezare și măcinare pentru dispersia vopselei, în special pentru formulări cu încărcături mari de pigment. Mecanismul dispersoarelor cu ultrasunete pentru aplicații de frezare, măcinare, dezaglomerare și dispersie se bazează în principal pe principiul de forfecare generat de cavitația cu ultrasunete. Forțele de forfecare cavitaționale necesare pentru disocierea particulelor sunt produse de diferențe mari de presiune, puncte fierbinți locale și jeturi lichide, ceea ce duce la ruperea particulelor prin coliziune între particule.
Dispersoare industriale cu ultrasunete, ar fi UIP16000hdT cu 16.000 wați pe sondă cu ultrasunete au capacitatea de a procesa fluxuri de volum mare de vopsele și acoperiri.

Vopseaua de cretă sonicată pe grindometru demonstrează dezaglomerarea perfect uniformă și distribuția dimensiunii particulelor pigmenților

Dispersia nanoparticulelor

Măcinarea și dispersarea cu ultrasunete este adesea singura metodă de procesare eficientă a nanoparticulelor pentru a obține particule primare dispersate în sinlge. O dimensiune mică a particulelor primare are ca rezultat o suprafață mare și se corelează cu exprimarea caracteristicilor și funcționalităților unice ale particulelor. În același timp, o dimensiune mai mică a particulelor este asociată cu o energie de suprafață ridicată pentru agregare și reactivitate mai severă, astfel încât forțele intense de dispersie cu ultrasunete sunt necesare pentru a dispersa nanoparticulele omogen în formulare.
În plus, un tratament de suprafață cu ultrasunete poate modifica nanoparticulele, ceea ce duce la o dispersabilitate îmbunătățită, stabilitatea dispersiei, hidrofobicitate și alte caracteristici.
Cercetătorii au recomandat metoda de dispersie cu ultrasunete pentru nanoparticule ca soluție preferată, “Deoarece materialul dispersat prin metoda cu ultrasunete este mult mai pur decât cel produs prin frezarea mărgelelor.” [Kim și colab. 2010].

Tehnica de dispersie cu ultrasunete are multe avantaje în comparație cu tehnologiile tradiționale de frezare, ar fi trei role, bile sau mori media.

Citiți mai multe despre omogenizarea cu ultrasunete și dispersarea pigmenților și coloranților pentru masterbatches și formulări de vopsea!

Literatură? Referințe