Visokozmogljivi homogenizatorji za barve
Ultrazvočni mešalniki so zanesljivo orodje za homogenizacijo, dispergiranje in emulgiranje tekočih formulacij barv in pigmentov. Ultrazvočni homogenizatorji ne proizvajajo le zelo stabilnih, enakomernih barvnih emulzij in disperzij, temveč se ultrazvočne naprave uporabljajo tudi za mletje in drobljenje pigmentov, nanomaterialov in primarnih delcev. Zaradi odličnih rezultatov dispergiranja in mletja industrija barv uporablja ultrazvočne homogenizatorje kot eno najnaprednejših razpoložljivih tehnik mešanja barv in pigmentnih past.
Homogenizacija, dispergiranje in emulgiranje barv
Homogenizacija se uporablja za zmanjšanje velikosti trdnih delcev ali kapljic, da se olajša proizvodnja stabilnih, visokokakovostnih emulzij in disperzij. Pri formuliranju barv, premazov in lakov je enakomerna velikost delcev ključna za enakomerne rezultate pri obarvanosti, obnašanju med nanašanjem in funkcionalnosti formulacije barve ali premaza.
Ultrazvočni homogenizatorji za barve za formulacije disperzij in emulzij
Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom so idealni za postopke homogenizacije, emulgiranja in solubilizacije, pri katerih sta velikost delcev ali kapljic in enakomerna porazdelitev ključni za učinkovitost in kakovost barve.
Ultrazvočna obdelava je prednostna tehnologija homogenizacije, saj lahko intenzivna akustična kavitacija visokozmogljivega ultrazvoka zanesljivo razbije molekule do enakomerne porazdelitve delcev v mikrometrskem in nanometrskem območju. Ultrazvočna homogenizacija je najnaprednejša tehnika za proizvodnjo nanometrskih in mikrometrskih delcev. Velikost delcev (npr. pigmentov, olj, voskov, dodatkov itd.) je mogoče individualno prilagoditi z uporabo ustrezne ultrazvočne intenzivnosti.
Poleg tega lahko ultrazvočno dispergiranje povzroči spremembo površine pigmentov, kar bistveno poveča stabilnost disperzije.
Industrijski ultrazvočni procesor UIP16000 (16kW) za proizvodnjo barv in nanopolnil
- barve na vodni osnovi
- barve na osnovi topil
- emulzijske barve
- disperzijske barve
- disperzije lateksa
- emulzije voska
- visoke vsebnosti pigmentov
- sijajne emulzijske barve
- suspoemulzije (zmes suspenzije in emulzije)
- visokozmogljive premaze
- lake
- polimerne formulacije
- emajlne barve
- nanodelčne dodatke
- abrazivne delce
- miniemulzijsko polimerizacijo
- mikrobno stabilizacijo barv in premazov
Ultrazvočno dispergiranje nanopolnil
Nanometrska polnila se vgrajujejo v premaze, kot so polimeri ali smole. Takšna nanopolnila lahko znatno izboljšajo mehanske lastnosti nekaterih materialov, npr. odpornost proti UV-sevanju, odpornost proti praskam, togost in žilavost / natezno trdnost. Glavna razlika med običajnimi mikrometrskimi polnili in nanometrskimi polnili je visoko razmerje specifične površine in s tem povsem spremenjene značilnosti nanopolnil. Nanomateriali (npr. nanometrska polnila) morajo biti enakomerno dispergirani v formulaciji barve ali premaza, da lahko celotna površina vzajemno deluje z okoliško matrico. Nanopolnila lahko izrazijo svoje izjemne materialne lastnosti le, če so dispergirana kot posamični nanodelci. Ultrazvočni homogenizatorji in dispergatorji so vrhunska tehnologija mešanja za razpletanje, deaglomeracijo in enakomerno dispergiranje nanodelcev, kot so nanopolnila, v matrico (npr. polimere, epoksidne smole ali smole). Ker ultrazvočne strižne sile prekinejo vezi med delci, se vsak delec posamično dispergira v matrico in v celoti izrazi svoje lastnosti. Zato sta ultrazvočno dispergiranje in homogenizacija najzanesljivejša metoda za proizvodnjo visokozmogljivih premazov.
Tehnika ultrazvočnega dispergiranja ima številne prednosti v primerjavi s tradicionalnimi tehnologijami mletja, kot so trivaljni mlini, kroglični mlini ali mlini z mlevnimi telesi.
Ultrazvočno dispergiranje emulzije lateksa
Čeprav lateksne barve niso najzahtevnejša formulacija barv za pripravo, jih je vseeno treba skrbno pripraviti in vse sestavine lateksne formulacije dodati v izbranem vrstnem redu. V prvem koraku priprave se pripravi osnovna suspenzija barve. V ta namen se pigmenti dispergirajo v vodi z omočili, sredstvi proti penjenju in drugimi dodatki, potrebnimi za posamezno recepturo formulacije. Običajno se najprej dispergirajo pigmenti titanovega dioksida (TiO2), nato pa se dodajo polnilni pigmenti. Pri večini formulacij sta vrstni red in količina dodajanja teh spojin bistvena dejavnika, ki vplivata na kakovost. Za omočenje in dispergiranje delcev se večinoma uporabljajo visokohitrostni lopatični / rotacijski mešalniki, ki so najbolj običajna metoda emulgiranja lateksa. Z lopatičnimi ali rotacijskimi mešalniki je mešanje enotne osnovne formulacije časovno zahtevno. Nato se zmesi doda emulzija lateksa in vmeša z bistveno manjšo količino energije za mešanje. Emulzije lateksa so nagnjene h koalescenci ali razpadu in zahtevajo blage pogoje homogenizacije. Nato se dodajo že predhodno dispergirana zgoščevala, da se viskoznost končne emulzije lateksne barve prilagodi želeni konsistenci.
Ultrazvočni dispergator omogoča preprosto in zanesljivo pripravo emulzij lateksa. Ker je mogoče energijo sonikacije in s tem intenzivnost dispergiranja prilagoditi emulgiranju in homogenizaciji v različnih korakih priprave, je mogoče zanesljivo preprečiti razgradnjo sestavin ali razpad emulzije lateksa. Ultrazvočno dispergiranje je preizkušena tehnika za popolno omočenje praškov. Vrstni red dodajanja materialov itd. je mogoče spremeniti glede na zahteve formulacije. Idealno prilagojen vnos ultrazvočne energije omogoča, da pigmenti v celoti izrazijo svojo obarvanost, in zagotavlja visokokakovostno lateksno emulzijsko barvo.
Ker je ultrazvočni dispergator s pretočno celico zaprt sistem, ne prihaja do neželenega vnosa zraka ali penjenja. Ultrazvočna naprava ima prednosti robustnosti in zanesljivosti, preprostega in varnega upravljanja, krajših ciklov obdelave šarž in preprostejših postopkov formuliranja. Tudi z namizno ultrazvočno napravo v pretočni postavitvi je mogoče učinkovito in stroškovno ugodno obdelovati znatne proizvodne količine.
Pred sonikacijo in po njej: zelena krivulja prikazuje velikost delcev pred sonikacijo, rdeča krivulja pa porazdelitev velikosti delcev ultrazvočno dispergiranega silicijevega dioksida.
Ultrazvočno dispergiranje emulzij voska
Emulzije in disperzije voska so formulirani dodatki iz drobnih in stabiliziranih delcev voska, homogeno porazdeljenih v vodi. Ko je vosek dispergiran v obliki nanokapljic z zelo homogeno porazdelitvijo kapljic, nastane stabilna emulzija voska. Ultrazvočni homogenizatorji ustvarjajo intenzivne strižne sile in so zanesljivi ter robustni sistemi za dispergiranje pri proizvodnji stabilnih nanoemulzij voska.
Preberite več o ultrazvočnem emulgiranju voska!
Ultrazvočni dispergator s stekleno pretočno celico za prikaz homogenizacije rdeče barve
Črni UV-pigmenti: pred ultrazvočno obdelavo in po njej
Ultrazvočni homogenizatorji z visokim strigom za formulacije barv
Homogenizatorji, dispergatorji, emulgatorji in mlini Hielscher Ultrasonics se uporabljajo pri industrijski proizvodnji visokozmogljivih barv in premazov. Ultrazvočni homogenizatorji z intenzivno energijo pri ultrazvočni frekvenci ustvarjajo zelo visoke strižne sile, turbulenco in razdiralne sile. Te izjemno intenzivne ultrazvočne sile prenašajo potreben učinek na suspenzije trdnih snovi v tekočinah, da delce dispergirajo in zmeljejo do želene velikosti in funkcionalnosti.
Ultrazvočno mletje pri visoki vsebnosti trdnih snovi
Ultrazvočni sistemi za obdelavo v toku zlahka obdelujejo zelo visoke koncentracije trdnih snovi. Dokler vsebnost delcev v suspenziji omogoča črpanje in dovajanje skozi ultrazvočno pretočno celico, lahko industrijski ultrazvočni homogenizatorji Hielscher zanesljivo obdelujejo vse vrste zelo viskoznih, pastoznih suspenzij. Ultrazvočno mokro mletje se pogosto uporablja za pripravo koncentratov mikrometrskih in nanometrskih pigmentov. Zaradi zmožnosti obdelave tako visokih vsebnosti trdnih snovi, tudi abrazivnih delcev, so ultrazvočni homogenizatorji z visokim strigom najuspešnejša in najučinkovitejša tehnologija mletja pigmentov in nanodelcev.
Ultrazvočna mešala za rezervoarje in pretočni reaktorji
Formulacije barv je mogoče mešati v odprtih rezervoarjih ali šaržah, v katere se vstavi ena ali več ultrazvočnih sond. Mešanje v odprti posodi s sistemom, kot je Hielscher SonoStation (glejte sliko levo), je idealna postavitev za dispergiranje srednje velikih volumnov formulacij z nizko do srednjo viskoznostjo. Za visoko prostorninsko zmogljivost obdelave, intenzivne postopke mletja in razbijanja primarnih delcev ter za zelo viskozne suspenzije in paste je najprimernejša postavitev ultrazvočni reaktor, v katerem je mogoče vzpostaviti nadtlak.
V odprti posodi, kot je rezervoar, ni mogoče vzpostaviti nadtlaka, poleg tega pa ni idealna za enakomerno obdelavo večjih in/ali zelo viskoznih volumnov. V ultrazvočnem pretočnem reaktorju je mogoče vzpostaviti nadtlak do več barg. Uporaba tlaka med sonikacijo okrepi akustično kavitacijo in s tem strižne sile ter učinke ultrazvoka pri dispergiranju / mletju / homogenizaciji. Hkrati se vsa barva ali pigmenti enakomerno dovajajo v reaktor: zaradi enakega zadrževalnega časa in obdelave pod povsem enakimi ultrazvočnimi pogoji se doseže zelo homogen rezultat dispergiranja / mletja. Zelo enakomerna obdelava z intenzivnimi ultrazvočnimi silami zagotavlja vrhunske barvne izdelke.
Hielscher Ultrasonics ponuja celotno paleto visokozmogljivih ultrazvočnih procesorjev s postavitvami z rezervoarji in reaktorji ter vam zagotavlja idealno opremo za ultrazvočno dispergiranje za vašo proizvodnjo barv.
Ultrazvočni dispergatorji za vsako proizvodno zmogljivost
Ponudba izdelkov Hielscher Ultrasonics zajema celoten spekter ultrazvočnih procesorjev, od kompaktnih laboratorijskih ultrazvočnih naprav prek namiznih in pilotnih sistemov do povsem industrijskih ultrazvočnih procesorjev z zmogljivostjo obdelave količin v obsegu tovornjaških tovorov na uro. Celotna ponudba izdelkov nam omogoča, da vam ponudimo najprimernejši ultrazvočni dispergator za vaše formulacije barv, zmogljivost procesa in proizvodne cilje.
Ultrazvočni namizni sistemi so idealni za preizkuse izvedljivosti in optimizacijo procesov. Linearno povečanje obsega na podlagi uveljavljenih procesnih parametrov omogoča zelo preprosto povečanje zmogljivosti obdelave od manjših serij do polne komercialne proizvodnje. Obseg je mogoče povečati bodisi z namestitvijo zmogljivejše ultrazvočne dispergirne enote bodisi z vzporedno povezavo več ultrazvočnih naprav v skupino. Z UIP16000 Hielscher ponuja najzmogljivejši ultrazvočni dispergator na svetu.
Natančno nastavljive amplitude za optimalne rezultate
Vse ultrazvočne naprave Hielscher omogočajo natančno upravljanje in so zato zanesljive delovne naprave v proizvodnji. Amplituda je eden ključnih procesnih parametrov, ki vplivajo na učinkovitost in uspešnost ultrazvočnega dispergiranja in mokrega mletja pigmentnih past, barv in polimerov.
Vsi procesorji Hielscher Ultrasonics omogočajo natančno nastavitev amplitude. Sonotrode in ojačevalniki amplitude so dodatna oprema, ki omogoča spreminjanje amplitude v še širšem območju. Industrijski ultrazvočni procesorji Hielscher lahko zagotavljajo zelo visoke amplitude in potrebno ultrazvočno intenzivnost za zahtevne postopke. Pri amplitudah do 200µm je zlahka mogoče neprekinjeno obratovanje 24/7. Visoke amplitude so bistvene za postopke z visokozmogljivim ultrazvokom, kot so nanodisperzije, sinteza nanodelcev, mletje primarnih delcev in miniemulzije.
Natančne nastavitve amplitude in stalno spremljanje ultrazvočnih procesnih parametrov s pametno programsko opremo vam omogočajo obdelavo pigmentov in suspenzij praškov pod najučinkovitejšimi ultrazvočnimi pogoji. Optimalna sonikacija za najboljše rezultate dispergiranja!
Preprosto preizkušanje brez tveganja
Ultrazvočne procese je mogoče v celoti linearno prenesti v večji obseg. To pomeni, da je mogoče vsak rezultat, ki ste ga dosegli z laboratorijsko ali namizno ultrazvočno napravo, prenesti v večji obseg s povsem enakim končnim rezultatom ob uporabi povsem enakih procesnih parametrov. Zato je ultrazvočna obdelava idealna za preizkušanje izvedljivosti brez tveganja, optimizacijo procesov in poznejšo uvedbo v komercialno proizvodnjo. Obrnite se na nas in izvedite, kako lahko sonikacija izboljša vašo proizvodnjo barv in pigmentov.
Najvišja kakovost – zasnovano in izdelano v Nemčiji
Hielscher kot podjetje v družinski lasti in z družinskim vodstvom daje prednost najvišjim standardom kakovosti za svoje ultrazvočne procesorje. Vse ultrazvočne naprave so zasnovane, izdelane in temeljito preizkušene na našem sedežu v mestu Teltow blizu Berlina v Nemčiji. Zaradi robustnosti in zanesljivosti je ultrazvočna oprema Hielscher zanesljiva delovna oprema v vaši proizvodnji. Obratovanje 24/7 pri polni obremenitvi in v zahtevnih okoljih je naravna značilnost visokozmogljivih dispergatorjev Hielscher. Zato je ultrazvočna oprema Hielscher zanesljivo delovno orodje, ki izpolnjuje vaše zahteve pri obdelavi barv.
| Volumen šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | večji | skupina naprav UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!
Literatura / Viri
- 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.
Koristna dejstva
Kakšna je razlika med disperzijami in emulzijami
Definicija disperzije:
Disperzija je sistem, v katerem so porazdeljeni delci ene snovi dispergirani v zvezni fazi druge snovi. Fazi sta lahko v enakih ali različnih agregatnih stanjih.
Razlikujemo različne vrste disperzij. Razlikovalni dejavniki so na primer razmerje velikosti dispergiranih delcev glede na delce zvezne faze, pojav oziroma odsotnost obarjanja in prisotnost Brownovega gibanja. Na splošno se disperzije delcev, ki so dovolj veliki za sedimentacijo, imenujejo suspenzije, disperzije manjših delcev pa koloidi in raztopine. Emulzija je posebna podvrsta disperzije, pri kateri sta dve tekočini, ki se ne mešata (dve fazi v istem agregatnem stanju), dispergirani druga v drugi.
Definicija emulzije:
Emulzije so tekoči sistemi iz vsaj dveh tekočin, ki se ne mešata, pri čemer je ena od tekočin dispergirana v drugi v obliki majhnih kapljic. Faza majhnih, porazdeljenih kapljic se imenuje dispergirana ali notranja faza, druga faza pa zvezna ali zunanja faza. Razlikujemo dve glavni vrsti emulzij: emulzije olja v vodi (O/W) in vode v olju (W/O). V emulziji olja v vodi (O/W) je notranja faza olje ali tekočina, ki se meša z oljem, zunanja faza pa voda ali tekočina, ki se meša z vodo. V emulziji vode v olju (W/O) je notranja faza vodi podobna tekočina, zunanja faza pa olju podobna tekočina.
Večina emulzij potrebuje emulgator, znan kot stabilizator ali površinsko aktivna snov. Velikost kapljic ima prav tako ključno vlogo pri stabilnosti emulzije. Manjša kot je velikost kapljic, stabilnejša je emulzija.
Visokozmogljiva ultrazvočna tehnologija! Ponudba izdelkov Hielscher zajema celoten spekter, od kompaktne laboratorijske ultrazvočne naprave prek namiznih enot do povsem industrijskih ultrazvočnih sistemov.