Vysokovýkonné homogenizátory farieb
Ultrazvukové miešačky sú spoľahlivým nástrojom na homogenizáciu, dispergáciu a emulgáciu tekutých farieb a pigmentových formulácií. Ultrazvukové homogenizátory produkujú nielen vysoko stabilné, rovnomerné emulzie a disperzie farieb, ale ultrazvukové náplne sa používajú aj na mletie a mletie pigmentov, nanomateriálov a primárnych častíc. Vďaka vynikajúcim výsledkom disperzie a mletia sú ultrazvukové homogenizátory implementované v priemysle farieb ako jedna z najsofistikovanejších dostupných techník miešania farieb a pigmentových pást.
Homogenizácia farieb, disperzia a emulzia
Homogenizácia sa používa na zmenšenie veľkosti častíc pevných látok alebo kvapôčok, aby sa uľahčila výroba stabilných vysokokvalitných emulzií a disperzií. Pri formulovaní farieb, náterov a lakov je rovnomerná veľkosť častíc rozhodujúca pre rovnomerné výsledky vo farbení, aplikačnom správaní a funkčnosti farby alebo zloženia náteru.
Ultrazvukové homogenizátory farieb pre disperzné a emulzné formulácie
Ultrazvukové mixéry s vysokým strihom sú ideálne pre homogenizačné, emulgačné a solubilizačné aplikácie, kde je veľkosť častíc alebo kvapiek a rovnomerné rozloženie rozhodujúce pre výkon a kvalitu farby.
Ultrazvuk je preferovanou technológiou homogenizácie, pretože intenzívna akustická kavitácia vysokovýkonného ultrazvuku je schopná spoľahlivo rozbiť molekuly na rovnomerné rozloženie častíc v mikrónovom a nanorozsahu. Ultrazvuková homogenizácia je najsofistikovanejšou technikou na výrobu nano- a mikrónových častíc. Veľkosť častíc (napr. pigmentov, olejov, voskov, prísad atď.) je možné individuálne upraviť aplikáciou správneho množstva ultrazvukovej intenzity.
Okrem toho môže ultrazvuková disperzia viesť k povrchovej modifikácii pigmentov, čo vedie k výrazne zvýšenej disperznej stabilite.

Priemyselný ultrazvukový procesor UIP16000 (16 kW) na výrobu farieb a nanoplnív
- farby na vodnej báze
- Farby na báze rozpúšťadiel
- emulzné farby
- Disperzné farby
- Latexové disperzie
- voskové emulzie
- vysoké zaťaženie pigmentom
- lesklé emulzné farby
- suspoemulzie (zmes suspenzie a emulzie)
- Vysokovýkonné nátery
- laky
- polymérne formulácie
- Smalty
- Prísady nanočastíc
- abrazívne častice
- mini-emulzná polymerizácia
Ultrazvuková disperzia nanoplnív
Nanoplnivá sú zabudované do povlakov, ako sú polyméry alebo živice. Takéto nanoplnivá môžu výrazne zlepšiť mechanické vlastnosti, napr. odolnosť proti UV žiareniu, odolnosť proti poškriabaniu, tuhosť a húževnatosť / pevnosť v ťahu určitých materiálov. Hlavným rozdielom medzi konvenčnými mikrónovými plnivami a nanoveľkými plnivami je vysoký špecifický povrchový pomer a tým úplná zmenená charakteristika nanoplnív. Nanomateriály (napr. plnivá v nanomeradle) musia byť rovnomerne rozptýlené do náterovej alebo náterovej formulácie, aby celá plocha povrchu mohla interagovať s okolitou matricou. Iba keď sú nanoplnivá rozptýlené ako jednotlivé dispergované nanočastice, môžu vyjadriť svoje mimoriadne materiálové vlastnosti. Ultrazvukové homogenizátory a dispergátory sú vynikajúcou technológiou miešania na rozčesávanie, deaglomeráciu a rovnomerné rozptýlenie nanočastíc, ako sú nanoplnivá, do matrice (napr. polyméry, epoxidy alebo živice). Pretože ultrazvukové šmykové sily prerušujú väzby medzi časticami, každá častica sa rozptýli do matrice a obsiahne svoje plné vlastnosti. Ultrazvuková disperzia a homogenizácia je preto najspoľahlivejšou metódou výroby vysokovýkonných náterov.

Ultrazvuková disperzná technika má mnoho výhod v porovnaní s tradičnými technológiami frézovania, ako sú trojvalcové, guľové alebo mediálne mlyny.
Ultrazvuková disperzia latexovej emulzie
Aj keď latexové farby nie sú najzložitejšou prípravou farby, musia byť starostlivo pripravené a všetky zložky latexovej formulácie musia byť pridané vo zvolenom poradí. V prvom kroku prípravy sa pripraví základná suspenzia farby. Preto sa pigmenty rozptýlia vo vode so zmáčadlami, odpeňovacími prostriedkami a inými prísadami potrebnými pre konkrétnu receptúru formulácie. Pigmenty oxidu titaničitého (TiO2) sa zvyčajne najskôr rozptýlia a potom sa pridajú plniace pigmenty. Pre väčšinu receptúr je poradie a miera pridávania týchto zlúčenín základným faktorom ovplyvňujúcim kvalitu. Na zmáčanie a rozptýlenie častíc sa väčšinou používajú vysokorýchlostné lopatkové / rotačné mixéry, ktoré sú najbežnejšou metódou latexovej emulgácie. Pri lopatkových alebo rotačných mixéroch je miešanie konzistentného základného zloženia časovo náročné. Následne sa do zmesi pridá latexová emulzia a zapracuje sa výrazne nižšou úrovňou zmiešavacej energie. Latexové emulzie sú náchylné na zlučovanie alebo lámanie a vyžadujú mierne homogenizačné podmienky. Potom sa pridajú už vopred rozptýlené zahusťovadlá, aby sa viskozita výslednej emulzie latexovej farby upravila na požadovanú konzistenciu.
Ultrazvukový dispergátor ľahko a spoľahlivo zvládne prípravu latexových emulzií. Keďže sonikaciu energiu a tým aj intenzitu dispergácie je možné prispôsobiť emuslifikácii a homogenizácii rôznych krokov prípravy, je možné spoľahlivo zabrániť rozkladu zložiek alebo rozbitiu latexovej emulzie. Ultrazvuková disperzia je osvedčená technika úplného zmáčania prášku. Poradie pridávania materiálov atď. je možné zmeniť podľa požiadaviek na zloženie. Ideálne nastavený ultrazvukový prívod energie umožňuje plnú expresiu sfarbenia pigmentov a výsledkom je vysokokvalitná latexová emulzná farba.
Pretože ultrazvukový dispergátor s prietokovou bunkou je uzavretý systém, nedochádza k nežiaducemu prevzdušňovaniu ani peneniu. Ultrazvuk ponúka výhodu robustnej a spoľahlivej, ľahkej a bezpečnej obsluhy, kratších dávkových cyklov a jednoduchších postupov formulácie. Dokonca aj so stolovým ultrazvukom v prietokovom nastavení je možné efektívne a nákladovo efektívne spracovať značné výrobné kapacity.

Pred a po sonikácii: Zelená krivka ukazuje veľkosť častíc pred sonikáciou, červená krivka je distribúcia veľkosti častíc ultrazvukovo dispergovaného oxidu kremičitého.
Ultrazvuková disperzia voskových emulzií
Voskové emulzie a disperzie sú formulované prísady vyrobené z jemných a stabilizovaných častíc vosku, homogénne distribuovaných vo vode. Keď je vosk rozptýlený ako nano kvapôčky s veľmi homogénnym rozložením kvapiek, získajú sa stabilné voskové emulzie. Ultrazvukové homogenizátory vytvárajú intenzívne šmykové sily a sú spoľahlivými a robustnými dispergačnými systémami na výrobu stabilných voskových nanoemulzií.
Prečítajte si viac o ultrazvukovej emulgácii vosku!
Ultrazvukové homogenizátory s vysokým šmykom pre formulácie farieb
Homogenizátory, dispergátory, emulgátory a mlyny Hielscher Ultrasonics sa používajú pri priemyselnej výrobe vysokovýkonných farieb a náterov. S intenzívnou ultrazvukovou frekvenčnou energiou vytvárajú ultrazvukové homogenizátory veľmi vysoké šmykové sily, turbulencie a deštruktívne sily. Tieto mimoriadne intenzívne ultrazvukové sily spájajú požadovaný vplyv na pevno-kvapalné suspenzie, aby rozptýlili a rozomletí častice na požadovanú veľkosť a funkčnosť.
Ultrazvukové frézovanie zaťaženia s vysokým obsahom pevných látok
Ultrazvukové inline systémy ľahko zvládnu veľmi vysoké koncentrácie pevných látok. Pokiaľ je zaťaženie časticami suspenzie v rozsahu čerpateľnosti a môže byť privádzané cez ultrazvukovú prietokovú bunku, priemyselné ultrazvukové homognajizátory spoločnosti Hielscher dokážu spoľahlivo spracovať akýkoľvek druh vysoko viskóznych suspenzí podobných paste. Ultrazvukové mokré mletie sa bežne používa na prípravu preddávkovaní mikronových a nanoformátových pigmentov. Schopnosť zvládnuť také vysoké zaťaženie pevnými látkami aj abrazívnych častíc robí z ultrazvukových homogenizátorov s vysokým šmykom najúčinnejšiu a najefektívnejšiu technológiu mletia pigmentov a nanočastíc.
Ultrazvukové miešadlá a prietokové reaktory
Formulácie farieb je možné miešať v otvorených nádržiach alebo dávkach, do ktorých je vložená jedna alebo viac ultrazvukových sond. Miešanie v otvorenej nádobe pomocou nastavenia, ako je Hielscher SonoStation (pozri obrázok vľavo) je ideálnym nastavením na rozptýlenie stredne veľkých objemov nízko až stredne viskóznych formulácií. Pre vysokú objemovú priepustnosť, intenzívne aplikácie mletia a rozbíjania primárnych častíc, ako aj pre vysoko viskózne suspenzie a pasty je voľbou tlakový ultrazvukový reaktor.
Otvorená nádoba, ako je nádrž, nemôže byť natlakovaná ani nie je ideálna na rovnomerné spracovanie väčších a/alebo vysoko viskóznych objemov. Ultrazvukový prietokový reaktor môže byť natlakovaný až na niekoľko bargov. Pôsobenie tlaku počas sonikácie zintenzívňuje akustickú kavitáciu a tým šmykové sily a disperzné / mleté / homogenizačné účinky ultrazvuku. Súčasne sa všetky farby alebo pigmenty rovnomerne privádzajú do reaktora: pri rovnakej dobe zotrvania a spracovaní za presne rovnakých ultrazvukových podmienok sa dosiahne veľmi homogénny výsledok disperzie / mletia. Veľmi rovnomerné ošetrenie pri intenzívnych ultrazvukových silách má za následok vynikajúce náterové výrobky.
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics ponúka celý rad vysokovýkonných ultrazvukových procesorov s nastavením nádrží a reaktorov, ktoré vám poskytnú ideálne ultrazvukové dispergovacie zariadenie pre vašu výrobu farieb.
Ultrazvukové dispergátory pre každú kapacitu produktu
Sortiment produktov Hielscher Ultrasonics pokrýva celé spektrum ultrazvukových procesorov od kompaktných laboratórnych ultrazvukových procesorov cez stolové a pilotné systémy až po plne priemyselné ultrazvukové procesory s kapacitou spracovať nákladné vozidlá za hodinu. Celý sortiment nám umožňuje ponúknuť vám najvhodnejší ultrazvukový dispergátor pre vaše formulácie farieb, kapacitu procesu a výrobné ciele.
Ultrazvukové stolové systémy sú ideálne na testy uskutočniteľnosti a optimalizáciu procesov. Lineárne škálovanie na základe stanovených procesných parametrov veľmi uľahčuje zvýšenie spracovateľských kapacít z menších dávok na plne komerčnú výrobu. Zvýšenie škály je možné vykonať buď inštaláciou výkonnejšej ultrazvukovej dispergátorovej jednotky, alebo paralelným zoskupením niekoľkých ultrazvukových prístrojov. Vďaka UIP16000 ponúka spoločnosť Hielscher najvýkonnejší ultrazvukový dispergátor na svete.
Presne regulovateľné amplitúdy pre optimálne výsledky
Všetky ultrazvukové prístroje Hielscher sú presne ovládateľné, a tým spoľahlivé pracovné kone vo výrobe. Amplitúda je jedným z kľúčových parametrov procesu, ktoré ovplyvňujú účinnosť a účinnosť ultrazvukovej dispergácie a mokrého mletia pigmentových pást, farieb a polymérov.
Všetky ultrazvuky Hielscher’ Procesory umožňujú presné nastavenie amplitúdy. Sonotródy a posilňovacie klaksóny sú príslušenstvo, ktoré umožňuje upraviť amplitúdu v ešte širšom rozsahu. Priemyselné ultrazvukové procesory spoločnosti Hielscher môžu poskytovať veľmi vysoké amplitúdy a požadovanú intenzitu ultrazvuku pre náročné aplikácie. Amplitúdy až 200 μm je možné ľahko nepretržite prevádzkovať v prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Vysoké amplitúdy sú nevyhnutné, pokiaľ ide o vysokovýkonné ultrazvukové aplikácie, ako sú nanodisperzie, syntéza nanočastíc, mletie primárnych častíc a miniemulzie.
Presné nastavenie amplitúdy a trvalé monitorovanie parametrov ultrazvukového procesu pomocou inteligentného softvéru vám dáva možnosť spracovať pigmenty a práškové suspenzie v najúčinnejších ultrazvukových podmienkach. Optimálna sonikácia pre najlepšie výsledky disperzie!
Jednoduché testovanie bez rizika
Ultrazvukové procesy môžu byť úplne lineárne škálované. To znamená, že každý výsledok, ktorý ste dosiahli pomocou laboratórneho alebo stolového ultrazvuku, je možné škálovať na presne rovnaký výstup pomocou presne rovnakých procesných parametrov. Vďaka tomu je ultrazvuk ideálny na bezrizikové testovanie uskutočniteľnosti, optimalizáciu procesov a následnú implementáciu do komerčnej výroby. Kontaktujte nás a dozviete sa, ako môže sonikácia zlepšiť vašu produkciu farieb a pigmentov.
Najvyššia kvalita – Navrhnuté a vyrobené v Nemecku
Ako rodinný a rodinný podnik uprednostňuje spoločnosť Hielscher pre svoje ultrazvukové procesory najvyššie štandardy kvality. Všetky ultrazvukové prístroje sú navrhnuté, vyrobené a dôkladne testované v našej centrále v Teltowe neďaleko Berlína v Nemecku. Robustnosť a spoľahlivosť ultrazvukového zariadenia Hielscher z neho robí ťažného koňa vo vašej výrobe. Prevádzka 24 hodín denne, 7 dní v týždni pri plnom zaťažení a v náročných prostrediach je prirodzenou charakteristikou vysokovýkonných rozprašovačov Hielscher. Vďaka tomu je ultrazvukové zariadenie Hielscher spoľahlivým pracovným nástrojom, ktorý spĺňa vaše požiadavky na spracovanie farieb.
Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
---|---|---|
1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Literatúra / Referencie
- 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.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Aký je rozdiel medzi disperziami a emulziami
Definícia rozptylu:
A rozptyl je systém, v ktorom sú distribuované častice jedného materiálu rozptýlené v kontinuálnej fáze iného materiálu. Tieto dve fázy môžu byť v rovnakých alebo odlišných skupenstvách hmoty.
Rozlišujú sa rôzne typy disperzií. Rozlišovacími faktormi sú napríklad pomer veľkosti častíc dispergovaných častíc vo vzťahu k časticiam spojitej fázy, či dochádza k zrážaniu alebo nie, a prítomnosť Brownovho pohybu. Vo všeobecnosti sa disperzie častíc dostatočne veľkých na sedimentáciu nazývajú suspenzie, zatiaľ čo disperzie menších častíc sa nazývajú koloidy a roztoky. Emulzia je špecifický podtyp disperzie, kde sú dve nemiešateľné kvapaliny (dve fázy rovnakého stavu) rozptýlené do seba.
Definícia emulzie:
Emulzie sú kvapalné systémy najmenej dvoch nemiešateľných kvapalín, kde jedna z kvapalín je rozptýlená v druhej ako malé kvapôčky. Fáza malých, distribuovaných kvapôčok sa nazýva dispergovaná alebo vnútorná fáza, zatiaľ čo druhá fáza sa nazýva kontinuálna alebo vonkajšia fáza. Existujú dva hlavné typy emulzií, ktoré sa rozlišujú: emulzie olej vo vode (O/W) a emulzie voda v oleji (W/O). V emulzii olej vo vode (O/W) je vnútornou fázou olej alebo kvapalina miešateľná s olejom a vonkajšou fázou je voda alebo kvapalina miešateľná s vodou. V emulzii voda v oleji (W/O) je vnútornou fázou kvapalina podobná vode, zatiaľ čo vonkajšia fáza je kvapalina podobná oleju.
Väčšina emulzií vyžaduje emulgačné činidlo, známe ako stabilizátor alebo povrchovo aktívna látka. Veľkosť kvapiek tiež zohráva kľúčovú úlohu v oblasti stability emulzie. Čím menšia je veľkosť kvapôčok, tým stabilnejšia je emulzia.

Vysoko výkonné ultrazvuky! Sortiment produktov spoločnosti Hielscher pokrýva celé spektrum od kompaktného laboratórneho ultrazvuku cez stolové jednotky až po plne priemyselné ultrazvukové systémy.