Ультразвук для диспергирования и измельчения: краска & Пигменты

Мощный ультразвук хорошо известен своими интенсивными и точно контролируемыми эффектами измельчения и диспергирования. Это делает ультразвуковые гомогенизаторы идеальными для производства пигментных паст и составов красок. Промышленные ультразвуковые аппараты обеспечивают высокоравномерное распределение частиц по размерам в микронном и нанодиапазоне. Обрабатывайте большие объемы потоков высокой вязкости с помощью ультразвуковых аппаратов Hielscher для достижения однородного смачивания, диспергирования, деагломерации и измельчения!

Производство красок с помощью ультразвука

Улучшите свои краски, цвета и покрытия с помощью ультразвука:

• Формулировка: Будь то высокая вязкость, высокая концентрация частиц, водные растворители или растворители – С помощью промышленных встраиваемых ультразвуковых аппаратов Hielscher вы можете обрабатывать любые рецептуры.
• Микрон- и наноразмеры: Высокие поперечные силы, создаваемые акустической кавитацией, уменьшают частицы до мельчайших диаметров и обеспечивают равномерное диспергирование. Настройка параметров ультразвука в соответствии с требованиями к частицам и рецептуре позволяет надежно производить наноразмерные пигменты.
• Оптические свойства: Для получения правильных оптических свойств необходимо контролировать размер частиц пигмента. Обычно непрозрачность коррелирует с размером частиц: чем мельче размер частиц, тем больше непрозрачность. Например, TiO2 специально обрабатывается до размера частиц от 0,20 до 0,3 микрона, что примерно эквивалентно половине длины волны света. Ультразвуковое воздействие уменьшает количество пигментов TiO2 до их оптимального размера, что позволяет добиться полного сокрытия.
• Высокоэффективные частицы: Меньший размер частиц приводит к большей насыщенности цвета, постоянству цвета и стабильности. Интенсивные, но точно контролируемые ультразвуковые силы позволяют производить модифицированные и функционализированные наночастицы, такие как частицы с покрытием, одностенные углеродные нанотрубы, многотрубные нанотрубки и частицы сердцевины. Такие частицы обладают уникальными характеристиками и выводят составы красок или покрытий на новый уровень качества и функциональности (например, устойчивость к ультрафиолетовому излучению, устойчивость к царапинам, прочность, адгезивность, высокая термостойкость, инфракрасная и солнечная отражательная способность).
• Модифицированные частицы: Поверхностно-модифицированные пигменты имеют очень низкую вязкость при высоких концентрациях пигмента (2,5 сП при 10% твердых веществ), превосходную стабильность суспензии и высокую чистоту. Функционализация частиц с помощью ультразвука упрощает синтез высокоэффективных пигментов с особыми характеристиками.

Пигментные пасты измельчаются и диспергируются с помощью ультразвуковой кавитации, а высокие усилия сдвига демонстрируют значительное уменьшение размера и равномерное распределение. На графике выше показано увеличение уменьшения размера при увеличении энергии ультразвука.

Для производства красок такие компоненты, как пигменты, связующие / пленкообразователи, разбавители / растворители, смолы, наполнители и добавки должны быть смешаны в однородную формулу. Пигменты являются определяющим компонентом, придающим краске цвет. Наиболее важным белым пигментом является TiO2, который необходимо измельчить до оптимального размера частиц от 0,2 до 0,3 микрон в диаметре, чтобы показать желаемую степень белизны, яркости, непрозрачности и очень высокого показателя преломления. Ультразвуковые силы сдвига обеспечивают очень эффективную и энергоэффективную деагломерацию и диспергирование частиц TiO2 (см. изображение ниже).

ПЭМ ультразвуковой дисперсной суспензии наночастиц TiO2 с различными концентрациями твердых веществ. Ультразвуковая обработка проводилась с помощью Ультразвуковой аппарат UIP1000hdT
Слева: подвод энергии ультразвука 1,8 × 10⁵ Дж/Л – Справа: подвод энергии ультразвука 5,4 × 10⁵ Дж/Л
(Исследование и изображения: ©Fasaki et al., 2012)

 
Ультразвуковое измельчение и диспергирование улучшают качество краски за счет улучшения ее цвета, прочности, плотности, тонкости помола, диспергирования и реологии.

ультразвуковое диспергирование & Условия шлифовки

Качество красок и покрытий зависит от однородной дисперсии пигментов. Hielscher Ultrasonics поставляет эффективное фрезерное и измельчающее оборудование для диспергирования краски, особенно для составов с высокой концентрацией пигментов. Механизм ультразвуковых диспергаторов для измельчения, измельчения, деагломерации и диспергирования в основном основан на принципе сдвига, создаваемом ультразвуковой кавитацией. Кавитационные силы сдвига, необходимые для диссоциации частиц, создаются высокими перепадами давлений, локальными горячими точками и струями жидкости, что приводит к распаду частиц при столкновении между частицами.
Промышленные ультразвуковые диспергаторы, такие как UIP16000hdT мощностью 16 000 Вт на ультразвуковой датчик, способны обрабатывать большие объемы потоков красок и покрытий.

Ультразвуковая меловая краска на гриндометре демонстрирует идеально равномерную деагломерацию и гранулометрическое распределение пигментов по размерам

Диспергирование наночастиц

Ультразвуковое измельчение и диспергирование часто являются единственным методом эффективной обработки наночастиц с целью получения первичных частиц, диспергированных в синлге. Малый размер первичных частиц приводит к большой площади поверхности и коррелирует с выражением уникальных характеристик и функциональных возможностей частиц. В то же время меньший размер частиц связан с высокой поверхностной энергией для более сильной агрегации и реакционной способности, так что для равномерного диспергирования наночастиц в составе требуются интенсивные ультразвуковые диспергирующие силы.
Кроме того, ультразвуковая обработка поверхности может модифицировать наночастицы, что приводит к улучшению диспергируемости, стабильности дисперсии, гидрофобности и других характеристик.
Исследователи рекомендовали метод ультразвукового диспергирования наночастиц в качестве предпочтительного решения. “Потому что материал, диспергированный ультразвуковым методом, намного чище, чем материал, полученный при фрезеровании бисера.” [Kim et al. 2010].

Метод ультразвукового диспергирования имеет множество преимуществ по сравнению с традиционными технологиями измельчения, такими как трехвалковые, шаровые или средние мельницы.

Узнайте больше об ультразвуковой гомогенизации и диспергировании пигментов и красителей для суперконцентратов и рецептур красок!

Caution: Video "duration" is missing

Литература / Литература