Высокопроизводительные гомогенизаторы для красок
Ультразвуковые смесители – надёжный инструмент для гомогенизации, диспергирования и эмульгирования жидких составов красок и пигментных составов. Ультразвуковые гомогенизаторы не только позволяют получать высокостабильные, однородные эмульсии и дисперсии красок: ультразвуковые аппараты также используются для измельчения и размола пигментов, наноматериалов и первичных частиц. Благодаря превосходным результатам диспергирования и измельчения ультразвуковые гомогенизаторы применяются в лакокрасочной промышленности как одна из наиболее совершенных доступных технологий смешивания красок и пигментных паст.
Гомогенизация, диспергирование и эмульгирование красок
Гомогенизация применяется для уменьшения размера твёрдых частиц или капель, чтобы облегчить получение стабильных высококачественных эмульсий и дисперсий. При разработке составов красок, покрытий и лаков однородный размер частиц имеет решающее значение для равномерной окраски, поведения при нанесении и функциональных свойств состава краски или покрытия.
Ультразвуковые гомогенизаторы для дисперсионных и эмульсионных составов красок
Ультразвуковые смесители с высоким сдвигом идеально подходят для гомогенизации, эмульгирования и солюбилизации, когда размер частиц или капель и их равномерное распределение имеют решающее значение для эксплуатационных характеристик и качества краски.
Обработка ультразвуком является предпочтительной технологией гомогенизации, поскольку интенсивная акустическая кавитация, создаваемая мощным ультразвуком, способна надёжно разрушать молекулы, обеспечивая однородное распределение частиц по размерам в микронном и нанометровом диапазонах. Ультразвуковая гомогенизация – наиболее совершенная технология получения частиц нанометрового и микронного размера. Размер частиц (например, пигментов, масел, восков, добавок и т. д.) можно индивидуально регулировать, применяя соответствующую интенсивность ультразвука.
Кроме того, ультразвуковое диспергирование может приводить к модификации поверхности пигментов, что значительно повышает стабильность дисперсии.
Промышленный ультразвуковой процессор UIP16000 (16kW) для производства красок и нанонаполнителей
- краски на водной основе
- краски на основе растворителей
- эмульсионные краски
- дисперсионные краски
- латексные дисперсии
- восковые эмульсии
- составы с высоким содержанием пигментов
- глянцевые эмульсионные краски
- суспоэмульсии (смесь суспензии и эмульсии)
- покрытия с высокими эксплуатационными характеристиками
- лаки
- полимерные составы
- эмали
- наночастичные добавки
- абразивные частицы
- миниэмульсионная полимеризация
- микробиологическая стабилизация красок и покрытий
Ультразвуковое диспергирование нанонаполнителей
Наноразмерные наполнители вводят в покрытия, например полимерные или на основе смол. Такие нанонаполнители могут значительно улучшать механические свойства определённых материалов, например стойкость к УФ-излучению, устойчивость к царапинам, жёсткость и вязкость разрушения / прочность при растяжении. Основное отличие обычных наполнителей микронного размера от наноразмерных наполнителей заключается в высоком удельном отношении площади поверхности и, как следствие, полностью изменённых характеристиках нанонаполнителей. Наноматериалы (например, наноразмерные наполнители) необходимо равномерно диспергировать в составе краски или покрытия, чтобы вся площадь их поверхности могла взаимодействовать с окружающей матрицей. Только при диспергировании в виде отдельных наночастиц нанонаполнители могут проявлять свои исключительные свойства. Ультразвуковые гомогенизаторы и диспергаторы представляют собой превосходящую другие технологию смешивания для разделения переплетённых частиц, деагломерации и равномерного диспергирования наночастиц, таких как нанонаполнители, в матрице (например, в полимерах, эпоксидных составах или смолах). Поскольку ультразвуковые силы сдвига разрушают межчастичные связи, каждая частица отдельно диспергируется в матрице и полностью проявляет свои свойства. Таким образом, ультразвуковое диспергирование и гомогенизация являются наиболее надёжным методом производства покрытий с высокими эксплуатационными характеристиками.
Технология ультразвукового диспергирования имеет множество преимуществ по сравнению с традиционными технологиями измельчения, использующими, например, трёхвалковые, шаровые мельницы или мельницы с мелющими телами.
Ультразвуковое диспергирование латексной эмульсии
Хотя латексные краски не относятся к самым сложным в приготовлении лакокрасочным составам, их всё же необходимо готовить тщательно, а все компоненты латексного состава следует добавлять в выбранном порядке. На первом этапе приготовления получают базовую суспензию краски. Для этого пигменты диспергируют в воде со смачивающими веществами, пеногасителями и другими добавками, необходимыми для конкретной рецептуры. Обычно сначала диспергируют пигменты диоксида титана (TiO2), а затем добавляют пигменты-наполнители. Для большинства составов порядок и количество добавляемых соединений являются существенными факторами, влияющими на качество. Для смачивания и диспергирования частиц преимущественно используют высокоскоростные лопастные / роторные смесители – наиболее традиционный способ эмульгирования латекса. При использовании лопастных или роторных смесителей получение однородного базового состава требует много времени. Затем в смесь добавляют латексную эмульсию и вводят её при значительно более низком уровне энергии смешивания. Латексные эмульсии склонны к коалесценции или разрушению и требуют мягких условий гомогенизации. После этого добавляют предварительно диспергированные загустители, чтобы отрегулировать вязкость конечной эмульсии латексной краски до желаемой консистенции.
Ультразвуковой диспергатор позволяет легко и надёжно готовить латексные эмульсии. Поскольку энергию обработки ультразвуком и, соответственно, интенсивность диспергирования можно регулировать в соответствии с задачами эмульгирования и гомогенизации на различных этапах приготовления, можно надёжно предотвратить разложение ингредиентов или разрушение латексной эмульсии. Ультразвуковое диспергирование – проверенная технология полного смачивания порошков. Порядок добавления материалов и другие параметры можно изменять в соответствии с требованиями к составу. Оптимально отрегулированная подача ультразвуковой энергии позволяет полностью раскрыть окрашивающие свойства пигментов и получить высококачественную латексную эмульсионную краску.
Поскольку ультразвуковой диспергатор с проточной ячейкой представляет собой закрытую систему, нежелательная аэрация или пенообразование не возникают. Преимущества ультразвукового аппарата заключаются в его прочности и надёжности, простоте и безопасности эксплуатации, более коротких циклах обработки партий и более простых процедурах приготовления составов. Даже настольный ультразвуковой аппарат в проточной конфигурации позволяет эффективно и экономично обрабатывать значительные производственные объёмы.
До и после обработки ультразвуком: зелёная кривая показывает размер частиц до обработки ультразвуком, красная кривая – распределение частиц диоксида кремния по размерам после ультразвукового диспергирования.
Ультразвуковое диспергирование восковых эмульсий
Восковые эмульсии и дисперсии представляют собой составные добавки из мелких стабилизированных частиц воска, однородно распределённых в воде. При диспергировании воска в виде нанокапель с очень однородным распределением капель получают стабильную восковую эмульсию. Ультразвуковые гомогенизаторы создают интенсивные силы сдвига и представляют собой надёжные и прочные диспергирующие системы для получения стабильных восковых наноэмульсий.
Узнайте больше об ультразвуковом эмульгировании воска!
Ультразвуковой диспергатор со стеклянной проточной ячейкой для демонстрации гомогенизации красной краски
Чёрные УФ-пигменты: до и после обработки ультразвуком
Ультразвуковые гомогенизаторы с высоким сдвигом для составов красок
Гомогенизаторы, диспергаторы, эмульгаторы и мельницы Hielscher Ultrasonics используются в промышленном производстве красок и покрытий с высокими эксплуатационными характеристиками. Благодаря интенсивной энергии на ультразвуковой частоте ультразвуковые гомогенизаторы создают очень высокие силы сдвига, турбулентность и разрушающие силы. Эти чрезвычайно интенсивные ультразвуковые силы обеспечивают необходимое воздействие на суспензии твёрдых частиц в жидкости для диспергирования и измельчения частиц до требуемого размера и достижения требуемых функциональных свойств.
Ультразвуковое измельчение составов с высоким содержанием твёрдой фазы
Ультразвуковые системы для обработки в потоке легко справляются с очень высокими концентрациями твёрдой фазы. Пока содержание частиц в суспензии позволяет перекачивать её насосом и подавать через ультразвуковую проточную ячейку, промышленные ультразвуковые гомогенизаторы Hielscher могут надёжно обрабатывать любые высоковязкие пастообразные суспензии. Ультразвуковое мокрое измельчение обычно применяется для приготовления концентратов пигментов микронного и нанометрового размера. Способность обрабатывать составы с таким высоким содержанием твёрдой фазы, даже состоящей из абразивных частиц, делает ультразвуковые гомогенизаторы с высоким сдвигом наиболее результативной и эффективной технологией измельчения пигментов и наночастиц.
Ультразвуковые мешалки для резервуаров и проточные реакторы
Составы красок можно смешивать в открытых резервуарах или обрабатывать партиями, погружая в них один или несколько ультразвуковых зондов. Смешивание в открытой ёмкости с использованием установки, такой как Hielscher SonoStation (см. фото слева), идеально подходит для диспергирования средних объёмов составов с низкой и средней вязкостью. Для высокой объёмной производительности, интенсивного измельчения и разрушения первичных частиц, а также для высоковязких суспензий и паст предпочтительным решением является ультразвуковой реактор, допускающий работу под давлением.
Открытая ёмкость, например резервуар, не позволяет создать избыточное давление и не является идеальным решением для равномерной обработки больших объёмов и/или высоковязких материалов. В ультразвуковом проточном реакторе можно создавать давление до нескольких barg. Применение давления при обработке ультразвуком усиливает акустическую кавитацию и, соответственно, силы сдвига, а также диспергирующее / измельчающее / гомогенизирующее действие ультразвука. При этом вся краска или все пигменты равномерно подаются в реактор: благодаря одинаковому времени пребывания и обработке в совершенно одинаковых ультразвуковых условиях достигается очень однородный результат диспергирования / измельчения. Очень равномерная обработка под действием интенсивных ультразвуковых сил позволяет получать краски превосходного качества.
Hielscher Ultrasonics предлагает полный ассортимент высокопроизводительных ультразвуковых процессоров с резервуарами и реакторами, обеспечивая вас идеальным оборудованием для ультразвукового диспергирования при производстве красок.
Ультразвуковые диспергаторы для любой производственной мощности
Ассортимент Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр ультразвуковых процессоров: от компактных лабораторных ультразвуковых аппаратов, настольных и пилотных систем до полностью промышленных ультразвуковых процессоров, способных обрабатывать объёмы, измеряемые грузовиками в час. Полный ассортимент позволяет нам предложить вам наиболее подходящий ультразвуковой диспергатор с учётом ваших составов красок, производительности процесса и производственных целей.
Настольные ультразвуковые системы идеально подходят для испытаний технологической осуществимости и оптимизации процесса. Линейное масштабирование на основе установленных параметров процесса позволяет очень легко увеличить производительность обработки от небольших партий до полномасштабного коммерческого производства. Масштабирование можно выполнить либо установкой более мощного ультразвукового диспергатора, либо объединением нескольких ультразвуковых аппаратов для параллельной работы. Модель UIP16000 от Hielscher – самый мощный ультразвуковой диспергатор в мире.
Точно регулируемые амплитуды для оптимальных результатов
Все ультразвуковые аппараты Hielscher поддаются точному регулированию и поэтому служат надёжными рабочими инструментами на производстве. Амплитуда – один из важнейших параметров процесса, влияющих на эффективность и результативность ультразвукового диспергирования и мокрого измельчения пигментных паст, красок и полимеров.
Все процессоры Hielscher Ultrasonics позволяют точно задавать амплитуду. Сонотроды и бустерные концентраторы – принадлежности, позволяющие изменять амплитуду в ещё более широком диапазоне. Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher могут обеспечивать очень высокие амплитуды и требуемую интенсивность ультразвука для сложных применений. Непрерывная работа с амплитудами до 200µm легко обеспечивается в режиме 24/7. Высокие амплитуды необходимы при применении мощного ультразвука для таких задач, как получение нанодисперсий, синтез наночастиц, измельчение первичных частиц и получение миниэмульсий.
Точная настройка амплитуды и постоянный контроль параметров ультразвукового процесса с помощью интеллектуального программного обеспечения позволяют обрабатывать пигменты и порошковые суспензии в наиболее эффективных ультразвуковых условиях. Оптимальная обработка ультразвуком для наилучших результатов диспергирования!
Простые испытания без риска
Ультразвуковые процессы можно масштабировать полностью линейно. Это означает, что любой результат, полученный с помощью лабораторного или настольного ультразвукового аппарата, можно масштабировать с получением точно такого же результата при совершенно одинаковых параметрах процесса. Это делает обработку ультразвуком идеальным решением для испытаний технологической осуществимости без риска, оптимизации процесса и последующего внедрения в коммерческое производство. Свяжитесь с нами, чтобы узнать, как обработка ультразвуком может улучшить ваше производство красок и пигментов.
Высочайшее качество – разработано и изготовлено в Германии
Как компания, находящаяся в семейной собственности и под семейным управлением, Hielscher уделяет первостепенное внимание высочайшим стандартам качества своих ультразвуковых процессоров. Все ультразвуковые аппараты разрабатываются, изготавливаются и тщательно испытываются в нашей штаб-квартире в Тельтове, недалеко от Берлина, Германия. Прочность и надёжность ультразвукового оборудования Hielscher делают его незаменимым рабочим инструментом на вашем производстве. Работа в режиме 24/7 при полной нагрузке и в сложных условиях – естественная характеристика высокопроизводительных диспергаторов Hielscher. Благодаря этому ультразвуковое оборудование Hielscher служит надёжным рабочим инструментом, отвечающим вашим требованиям к обработке красок.
| Объём партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | выше | кластер из UIP16000 |
Свяжитесь с нами! / Задайте нам вопрос!
Литература / Источники
- 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.
Полезные сведения
В чём разница между дисперсиями и эмульсиями
Определение дисперсии:
Любая Дисперсия – это система, в которой распределённые частицы одного материала диспергированы в непрерывной фазе другого материала. Две фазы могут находиться в одинаковом или разных агрегатных состояниях.
Различают несколько типов дисперсий. Различающими факторами являются, например, соотношение размеров диспергированных частиц и частиц непрерывной фазы, наличие или отсутствие выпадения осадка, а также наличие броуновского движения. В общем случае дисперсии частиц, достаточно крупных для седиментации, называются суспензиями, а дисперсии более мелких частиц – коллоидами и растворами. Эмульсия – особый подтип дисперсии, в котором две несмешивающиеся жидкости (две фазы в одинаковом агрегатном состоянии) диспергированы друг в друге.
Определение эмульсии:
Эмульсии – это жидкие системы, состоящие как минимум из двух несмешивающихся жидкостей, в которых одна из жидкостей диспергирована в другой в виде мелких капель. Фаза мелких распределённых капель называется дисперсной, или внутренней, фазой, а другая фаза – непрерывной, или внешней, фазой. Различают два основных типа эмульсий: «масло в воде» (O/W) и «вода в масле» (W/O). В эмульсии «масло в воде» (O/W) внутренняя фаза представляет собой масло или жидкость, смешивающуюся с маслом, а внешняя фаза – воду или жидкость, смешивающуюся с водой. В эмульсии «вода в масле» (W/O) внутренняя фаза представляет собой водоподобную жидкость, а внешняя фаза – маслоподобную жидкость.
Для большинства эмульсий требуется эмульгирующее вещество, называемое стабилизатором или поверхностно-активным веществом. Размер капель также играет решающую роль в стабильности эмульсии. Чем меньше размер капель, тем стабильнее эмульсия.
Высокопроизводительное ультразвуковое оборудование! Ассортимент Hielscher охватывает весь спектр: от компактного лабораторного ультразвукового аппарата и настольных устройств до полностью промышленных ультразвуковых систем.