Ultratinguj për dispergim dhe bluarje: Bojëra dhe pigmente

Ultratingujt me fuqi të lartë njihen mirë për efektet e tyre intensive dhe saktësisht të kontrollueshme të bluarjes dhe dispergimit. Kjo i bën homogjenizuesit ultrasonikë idealë për prodhimin e pastave të pigmenteve dhe formulimeve të bojërave. Pajisjet industriale ultrasonike sigurojnë një shpërndarje shumë uniforme të madhësisë së grimcave në intervalin mikrometrik dhe nanometrik. Përpunoni rrjedha me vëllim të madh dhe viskozitet të lartë me sonikatorët Hielscher për të arritur lagie, dispergim, deaglomerim dhe bluarje homogjene!

Prodhimi i bojërave me ultratinguj

Përmirësoni bojërat, ngjyrat dhe veshjet tuaja me sonikim:

• Formulimi: Qoftë me viskozitet të lartë, me përmbajtje të lartë grimcash, me bazë ujore apo tretësi – me pajisjet industriale ultrasonike Hielscher që punojnë në linjë mund të përpunoni çdo formulim.
• Madhësi mikrometrike dhe nanometrike: Forcat e larta prerëse të gjeneruara nga kavitacioni akustik i zvogëlojnë grimcat në diametra tepër të vegjël dhe sigurojnë një dispergim uniform. Përshtatja e parametrave të trajtimit me ultratinguj sipas kërkesave të grimcave dhe formulimit tuaj mundëson prodhim të besueshëm të pigmenteve me madhësi nanometrike.
• Vetitë optike: Për të përftuar vetitë e duhura optike, duhet të kontrollohet madhësia e grimcave të pigmentit. Zakonisht, opaciteti lidhet me madhësinë e grimcave: sa më të imta të jenë grimcat, aq më i lartë është opaciteti. Për shembull, TiO2 përpunohet posaçërisht deri në një madhësi grimcash prej 0,20 deri në 0,3 mikrometra, që është afërsisht e barabartë me gjysmën e gjatësisë valore të dritës. Trajtimi me ultratinguj i zvogëlon pigmentet TiO2 në madhësinë e tyre optimale, duke përftuar kështu fuqinë maksimale mbuluese.
• Grimca me performancë të lartë: Madhësitë më të vogla të grimcave sjellin ngopje më të madhe të ngjyrës, njëtrajtshmëri të ngjyrës dhe qëndrueshmëri. Forcat intensive, por saktësisht të kontrollueshme të ultratingujve mundësojnë prodhimin e nanogrimcave të modifikuara dhe të funksionalizuara, si grimcat e veshura, SWNTs, MWCNTs dhe grimcat me bërthamë dhe guaskë. Këto grimca shfaqin karakteristika unike dhe i çojnë formulimet e bojërave ose veshjeve në një nivel të ri cilësie dhe funksionaliteti (p.sh. rezistencë ndaj rrezatimit UV, rezistencë ndaj gërvishtjeve, qëndrueshmëri mekanike, aftësi ngjitëse, rezistencë të lartë ndaj nxehtësisë, aftësi reflektuese ndaj rrezatimit infra të kuq dhe diellor).
• Grimca të modifikuara: Pigmentet me sipërfaqe të modifikuar kanë viskozitet shumë të ulët në përmbajtje të larta pigmenti (2,5cP me 10% lëndë të ngurta), qëndrueshmëri superiore të pezullimit dhe pastërti të lartë. Funksionalizimi i grimcave i asistuar me ultratinguj e bën të thjeshtë sintetizimin e pigmenteve me performancë të lartë dhe karakteristika të veçanta.

Pastat e pigmenteve që bluhen dhe dispergohen duke përdorur kavitacionin ultrasonik dhe forca të larta prerëse shfaqin një zvogëlim të ndjeshëm të madhësisë dhe shpërndarje uniforme. Grafiku më sipër tregon se zvogëlimi i madhësisë rritet me rritjen e energjisë ultrasonike.

Për prodhimin e bojës, përbërësit si pigmentet, lidhësit/ formuesit e filmit, holluesit/ tretësit, rrëshirat, mbushësit dhe aditivët duhet të përzihen së bashku në një formulim homogjen. Pigmentet janë përbërësi përcaktues që i jep bojës ngjyrën e saj. Pigmenti më i rëndësishëm i bardhë është TiO2, i cili duhet të bluhet deri në një madhësi optimale grimcash me diametër midis 0,2 dhe 0,3 mikrometra për të shfaqur shkallën e dëshiruar të bardhësisë, shkëlqimit, opacitetit dhe një indeks shumë të lartë thyerjeje. Forcat prerëse ultrasonike sigurojnë deaglomerim dhe dispergim shumë efektiv dhe efikas nga ana energjetike të grimcave TiO2 (shihni figurën më poshtë).

Mikroskopi elektronike me transmetim (TEM) e pezullimit të nanogrimcave TiO2 të disperguara me ultratinguj, me përqendrime të ndryshme të lëndëve të ngurta. Sonikimi u krye duke përdorur pajisjen ultrasonike UIP1000hdT
Majtas: energjia ultrasonike e aplikuar 1,8 × 10⁵ J/L – Djathtas: energjia ultrasonike e aplikuar 5,4 × 10⁵ J/L
(Studimi dhe imazhet: ©Fasaki et al., 2012)

 
Bluarja dhe dispergimi me ultratinguj rrisin cilësinë e bojës duke përmirësuar fuqinë e saj ngjyruese, dendësinë, imtësinë e bluarjes, dispergimin dhe reologjinë.

Kushtet e dispergimit dhe bluarjes me ultratinguj

Cilësia e bojërave dhe veshjeve mbështetet te dispergimi homogjen i pigmenteve. Hielscher Ultrasonics ofron pajisje efektive për bluarje dhe imtësim për dispergimin e bojërave, veçanërisht për formulime me përmbajtje të lartë pigmenti. Mekanizmi i disperguesve ultrasonikë për zbatime të bluarjes, imtësimit, deaglomerimit dhe dispergimit bazohet kryesisht në parimin e prerjes së gjeneruar nga kavitacioni ultrasonik. Forcat prerëse të kavitacionit, të nevojshme për ndarjen e grimcave, krijohen nga diferenca të larta presioni, zona lokale me temperatura të larta dhe rryma të vrullshme lëngu, të cilat shkaktojnë copëtimin e grimcave përmes përplasjeve ndërmjet tyre.
Disperguesit industrialë ultrasonikë, si UIP16000hdT me 16 000 vat për çdo sondë ultrasonike, kanë kapacitet të përpunojnë rrjedha me vëllim të madh bojërash dhe veshjesh.

Boja me shkumës e trajtuar me sonikim mbi grindometër demonstron deaglomerimin dhe shpërndarjen e madhësisë së grimcave të pigmenteve në mënyrë përsosmërisht uniforme

Dispergimi i nanogrimcave

Bluarja dhe dispergimi me ultratinguj janë shpesh e vetmja metodë për përpunimin efikas të nanogrimcave me qëllim përftimin e grimcave primare të disperguara veçmas. Një madhësi e vogël e grimcave primare sjell një sipërfaqe të madhe dhe lidhet me shfaqjen e karakteristikave dhe funksionaliteteve unike të grimcave. Në të njëjtën kohë, një madhësi më e vogël e grimcave shoqërohet me energji të lartë sipërfaqësore, që çon në agregim më të theksuar dhe reaktivitet më të lartë, ndaj nevojiten forcat intensive disperguese ultrasonike për t’i disperguar nanogrimcat në mënyrë homogjene në formulim.
Për më tepër, një trajtim sipërfaqësor me ultratinguj mund t’i modifikojë nanogrimcat, duke përmirësuar dispergueshmërinë, qëndrueshmërinë e dispersionit, hidrofobicitetin dhe veçori të tjera.
Studiuesit e kanë rekomanduar metodën e dispergimit me ultratinguj për nanogrimcat si zgjidhjen e parapëlqyer, “sepse materiali i disperguar me metodën ultrasonike është shumë më i pastër se ai i prodhuar nga bluarja me rruaza.” [Kim et al. 2010].

Teknika e dispergimit me ultratinguj ka shumë përparësi krahasuar me teknologjitë tradicionale të bluarjes, si mullinjtë me tre cilindra, me sfera ose me trupa bluarës.

Lexoni më shumë rreth homogjenizimit dhe dispergimit me ultratinguj të pigmenteve dhe ngjyruesve për përzierjet bazë të koncentruara dhe formulimet e bojërave!

Literatura / Referencat

• FactSheet Ultrasonic Inkjet Dispersion – Hielscher Ultrasonics
• I. Fasaki, K. Siamos, M. Arin, P. Lommens, I. Van Driessche, S.C. Hopkins, B.A. Glowacki, I. Arabatzis (2012): Ultrasound assisted preparation of stable water-based nanocrystalline TiO2 suspensions for photocatalytic applications of inkjet-printed films. Applied Catalysis A: General, Volumes 411–412, 2012. 60-69.
• Badgujar, N.P.; Bhoge, Y.E.; Deshpande, T.D.; Bhanvase, B.A.; Gogate, P.R.; Sonawane, S.H.; Kulkarni, R.D. (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment & Resin Technology, Vol. 44 No. 4, 2015. 214-223.
• Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS₄ with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue 1. January 9, 2020.
• Kim, Moojoon; Kim, Jungsoon; Jo, Misun; Ha, Kanglyeo (2010): Dispersion effect of nano particle according to ultrasound exposure by using focused ultrasonic field. Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 6-8 December, 2010. 31, 2010. 549-550.
• Pekarovicov, Alexandra; Pekarovic, Jan (2009): Emerging Pigment Dispersion Technologies. Industry insight Pira International 2009.