Högpresterande färghomogenisatorer
Ultraljudsblandare är ett pålitligt verktyg för att homogenisera, dispergera och emulgera flytande färg och pigmentformuleringar. Ultraljudshomogenisatorer producerar inte bara mycket stabila, enhetliga färgemulsioner och dispersioner, utan ultraljudsapparater används också för att mala och mala pigment, nanomaterial och primära partiklar. På grund av utmärkta dispersions- och malningsresultat används ultraljudshomogenisatorer av färgindustrin som en av de mest sofistikerade blandningsteknikerna för färg och pigmentpasta som finns tillgängliga.
Homogenisering, dispersion och emulsion av färg
Homogenisering används för att minska partikelstorleken hos fasta ämnen eller droppar för att underlätta produktionen av stabila emulsioner och dispersioner av hög kvalitet. Vid formulering av färger, beläggningar och lacker är en enhetlig partikelstorlek avgörande för jämna resultat i färgning, appliceringsbeteende och funktionalitet hos färgen eller beläggningsformuleringen.
Ultraljudsfärghomogenisatorer för dispersions- och emulsionsformuleringar
Ultraljudsblandare med hög skjuvning är idealiska för homogenisering, emulgering och solubiliseringsapplikationer, där partikel- eller droppstorlek och jämn fördelning är avgörande för färgprestanda och kvalitet.
Ultraljud är den föredragna tekniken för homogenisering, eftersom den intensiva akustiska kavitationen av högeffekts ultraljud kan bryta molekyler på ett tillförlitligt sätt ner till en enhetlig partikelfördelning i mikron- och nanoområdet. Ultraljudshomogenisering är den mest sofistikerade tekniken för att producera partiklar i nano- och mikronstorlek. Storleken på partiklarna (t.ex. pigment, oljor, vaxer, tillsatser etc.) kan justeras individuellt genom att tillämpa rätt mängd ultraljudsintensitet.
Dessutom kan ultraljudsdispersion leda till ytmodifiering av pigment vilket resulterar i en avsevärt ökad dispersionsstabilitet.
- Vattenbaserade färger
- lösningsmedelsbaserade färger
- emulsionsfärger
- dispersionsfärger
- Dispersioner av latex
- vax emulsioner
- Höga pigmentladdningar
- Blanka emulsionsfärger
- Suspoemulsioner (blandning av suspension och emulsion)
- Högpresterande beläggningar
- Lacker
- Polymer formuleringar
- Emalj
- Tillsatser av nanopartiklar
- Slipande partiklar
- Polymerisation med mini-emulsion
Ultraljudsdispersion av nanofyllmedel
Fyllmedel i nanostorlek ingår i beläggningar som polymerer eller hartser . Sådana nanofyllmedel kan avsevärt förbättra de mekaniska egenskaperna, t.ex. UV-beständighet, reptålighet, styvhet och seghet/draghållfasthet hos vissa material. Den största skillnaden mellan konventionella fyllmedel i mikronstorlek och fyllmedel i nanostorlek är det höga specifika ytförhållandet och därmed fullständigt förändrade egenskaper hos nanofyllmedlen. Nanomaterial (t.ex. fyllnadsmedel i nanoskala) måste fördelas jämnt i en färg- eller beläggningsformulering, så att hela ytan kan interagera med den omgivande matrisen. Endast när de dispergeras som enstaka dispergerade nanopartiklar kan nanofyllmedel uttrycka sina extraordinära materialegenskaper. Ultraljudshomogenisatorer och dispergeringsmedel är den överlägsna blandningstekniken för att reda ut, deagglomerera och jämnt fördela nanopartiklar som nanofyllmedel i en matris (t.ex. polymerer, epoxier eller hartser). Eftersom ultraljudsskjuvkrafter bryter bindningar mellan partiklar, blir varje partikel dispergerad i matrisen och omsluter dess fulla egenskaper. Därmed är ultraljudsdispersion och homogenisering den mest tillförlitliga metoden för produktion av högpresterande beläggningar.
Ultraljudsdispersion av latexemulsion
Även om latexfärger inte är den mest komplicerade färgformuleringen att framställa, måste den fortfarande förberedas noggrant och alla komponenter i en latexformulering måste tillsättas i en vald ordning. I det första förberedelsesteget förbereds en grundläggande färgsuspension. Därför dispergeras pigment i vatten med vätmedel, skumdämpande medel och andra tillsatser som krävs för det specifika formuleringsreceptet. Titandioxid (TiO2) pigment dispergeras vanligtvis först och sedan tillsätts förlängningspigmenten. För de flesta formler är ordningen och måttet på tillsatsen av dessa föreningar en viktig, kvalitetspåverkande faktor. För det mesta används höghastighetsblad / roterande blandare, som är den mest konventionella metoden för latexemulgering, för att väta och sprida partiklarna. Med bladblandare eller roterande blandare är det en tidskrävande ansträngning att blanda en konsekvent basformel. Därefter tillsätts latexemulsionen till blandningen och inkorporeras genom en betydligt lägre nivå av blandningsenergi. Latexemulsioner är benägna att smälta samman eller gå sönder och kräver milda homogeniserande förhållanden. Redan fördispergerade förtjockningsmedel tillsätts sedan för att justera viskositeten hos den slutliga latexfärgemulsionen till en önskad konsistens.
Ultraljudsdispergare kan enkelt och tillförlitligt hantera beredningen av latexemulsioner. Eftersom ultraljudsbehandling energi och därmed dispergeringsintensiteten kan anpassas till emuslifiering och homogenisering av de olika beredningsstegen, kan en nedbrytning av ingredienser eller brott på latexemulsionen förhindras på ett tillförlitligt sätt. Ultraljudsdispersion är en beprövad teknik för fullständig pulvervätning. Ordningen för tillsats av material m.m. kan ändras till formuleringskrav. Den idealiskt justerade ultraljudsenergitillförseln möjliggör fullt färguttryck av pigment och resulterar i en högkvalitativ latexemulsionsfärg.
Eftersom ultraljudsdispergieraren med flödescell är ett slutet system uppstår ingen oönskad luftning eller skumning. Ultraljudsapparaten erbjuder fördelen av robust och pålitlig, enkel och säker att använda, med kortare batchcykler och enklare formuleringsprocedurer. Även med en bänk-top ultraljud i genomströmningsinställning, betydande produktionskapaciteter kan vara effektiv och kostnadseffektivt bearbetas.
Ultraljudsdispersion av vaxemulsioner
Vaxemulsioner och dispersioner är formulerade tillsatser gjorda av fina och stabiliserade vaxpartiklar, homogent fördelade i vatten. När vax dispergeras som nanodroppar med en mycket homogen droppfördelning erhålls en stabil vaxemulsion. Ultraljudshomogenisatorer genererar intensiva skjuvkrafter och är pålitliga och robusta dispergeringssystem för att producera stabila vaxnanoemulsioner.
Läs mer om ultraljudsemulgering av vax!
Ultraljudshomogenisatorer med hög skjuvning för färgformuleringar
Hielscher Ultrasonics homogenisatorer, dispergeringsmedel, emulgeringsmedel och kvarnar används i industriell produktion av högpresterande färger och beläggningar. Med den intensiva ultraljudsfrekvensenergin skapar ultraljudshomogenisatorer mycket höga skjuvkrafter, turbulens och destruktiva krafter. Dessa utomordentligt intensiva ultraljudskrafter kopplar den nödvändiga effekten på fasta-flytande uppslamningar för att dispergera och mala partiklar till önskad storlek och funktionalitet.
Ultraljudsfräsning av högfasta laster
Ultraljud inline-system kan enkelt hantera mycket höga fasta koncentrationer. Så länge uppslamningens partikelbelastning är inom intervallet för att vara pumpbar och kan matas genom ultraljudsflödescellen, kan Hielschers industriella ultraljudshomogneiserare på ett tillförlitligt sätt bearbeta alla typer av mycket viskösa, pastaliknande uppslamningar. Ultraljud våtmalning används vanligtvis för att förbereda huvudsatser av mikron- och nanopigment. Förmågan att hantera så höga fasta belastningar av även slipande partiklar gör ultraljudshomogenisatorer med hög skjuvning till den mest effektiva och effektiva malningstekniken för pigment och nanopartiklar.
Omrörare för ultraljudstankar och genomströmningsreaktorer
Färgformuleringar kan blandas i öppna tankar eller satser, där en eller flera ultraljudssonder sätts in. Blandningen av öppna behållare med hjälp av en uppställning som Hielscher SonoStation (se bild till vänster) är en idealisk inställning för att sprida medelstora volymer av låg- till medelviskösa formuleringar. För hög genomströmning, intensiva tillämpningar av malning och brytning av primära partiklar samt för högviskösa uppslamningar och pastor är en trycksatt ultraljudsreaktor det bästa alternativet.
Ett öppet kärl som en tank kan varken trycksättas eller är idealiskt för enhetlig bearbetning av större och/eller mycket viskösa volymer. En ultraljudsgenomströmningsreaktor kan trycksättas upp till flera barg. Att applicera tryck under ultraljudsbehandling intensifierar den akustiska kavitationen och därmed skjuvkrafter och dispergering / fräsning / homogeniserande effekter av ultraljud. Samtidigt matas all färg eller pigment jämnt in i reaktorn: med samma uppehållstid och bearbetas under exakt samma ultraljudsförhållanden uppnås ett mycket homogent dispersions- / malningsresultat. Den mycket enhetliga behandlingen under intensiva ultraljudskrafter resulterar i överlägsna färgprodukter.
Hielscher Ultrasonics erbjuder ett komplett utbud av högpresterande ultraljudsprocessorer med tank och reaktor setups som ger dig den perfekta ultraljudsdispergerande utrustningen för din färgproduktion.
Ultraljudsdispergeringsmedel för varje produktkapacitet
Hielscher Ultrasonics produktsortiment täcker hela spektrumet av ultraljudsprocessorer från kompakta labb ultraljudsapparater över bänk-top och pilotsystem till fullt industriella ultraljudsprocessorer med kapacitet att bearbeta lastbilslaster per timme. Det kompletta produktsortimentet gör att vi kan erbjuda dig den mest lämpliga ultraljudsdispergeringsprodukten för dina färgformuleringar, processkapacitet och produktionsmål.
Bänksystem med ultraljud är idealiska för genomförbarhetstester och processoptimering. Linjär uppskalning baserat på etablerade processparametrar gör det mycket enkelt att öka processkapaciteten från mindre partier till fullt kommersiell produktion. Uppskalning kan göras genom att antingen installera en kraftfullare ultraljudsspridare eller klustra flera ultraljudsspridare parallellt. Med UIP16000 erbjuder Hielscher den mest kraftfulla ultraljudsspridaren i världen.
Exakt kontrollerbara amplituder för optimala resultat
Alla Hielscher ultraljudsapparater är exakt kontrollerbara och därmed pålitliga arbetshästar i produktionen. Amplituden är en av de avgörande processparametrarna som påverkar effektiviteten och effektiviteten av ultraljudsdispersion och våtmalning av pigmentpastor, färger och polymerer.
Alla Hielscher ultraljud’ processorer möjliggör exakt inställning av amplituden. Sonotrodes och boosterhorn är tillbehör som gör det möjligt att modifiera amplituden i ett ännu bredare intervall. Hielschers industriella ultraljudsprocessorer kan leverera mycket höga amplituder och leverera den ultraljudsintensitet som krävs för krävande applikationer. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift. Höga amplituder är avgörande när det gäller ultraljudstillämpningar med hög effekt, t.ex. nanodispersioner, syntes av nanopartiklar, malning av primära partiklar och miniemulsioner.
Exakta amplitudinställningar och permanent övervakning av ultraljudsprocessparametrarna via smart programvara ger dig möjlighet att behandla dina pigment och pulverslam under de mest effektiva ultraljudsförhållandena. Optimal ultraljudsbehandling för bästa dispersionsresultat!
Enkel, riskfri testning
Ultraljudsprocesser kan vara helt linjärt skalade. Detta innebär att varje resultat som du har uppnått med hjälp av ett laboratorium eller bänkskiva ultraljud, kan skalas till exakt samma utdata med exakt samma processparametrar. Detta gör ultraljud idealisk för riskfri genomförbarhetstestning, processoptimering och efterföljande implementering i kommersiell tillverkning. Kontakta oss för att lära dig hur ultraljudsbehandling kan förbättra din färg- och pigmentproduktion.
Högsta kvalitet – Designad och tillverkad i Tyskland
Som ett familjeägt och familjeägt företag prioriterar Hielscher högsta kvalitetsstandarder för sina ultraljudsprocessorer. Alla ultraljudsapparater är utformade, tillverkade och grundligt testade i vårt huvudkontor i Teltow nära Berlin, Tyskland. Robustheten och tillförlitligheten hos Hielschers ultraljudsutrustning gör den till en arbetshäst i din produktion. 24/7 drift under full belastning och i krävande miljöer är en naturlig egenskap hos Hielschers högpresterande dispergeringsmaskiner. Detta gör Hielschers ultraljudsutrustning till ett pålitligt arbetsredskap som uppfyller dina krav på färgbearbetning.
Batchvolym | Flöde | Rekommenderade enheter |
---|---|---|
1 till 500 ml | 10 till 200 ml/min | UP100H |
10 till 2000 ml | 20 till 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 till 20L | 0.2 till 4L/min | UIP2000hdT |
10 till 100L | 2 till 10L/min | UIP4000hdT |
N.A. | 10 till 100 L/min | UIP16000 |
N.A. | Större | kluster av UIP16000 |
Kontakta oss! / Fråga oss!
Litteratur / Referenser
- 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.
Fakta som är värda att veta
Vad är skillnaden mellan dispersioner och emulsioner?
Definition av dispersion:
A spridning är ett system där distribuerade partiklar av ett material dispergeras i en kontinuerlig fas av ett annat material. De två faserna kan befinna sig i samma eller olika materietillstånd.
Olika typer av dispersioner skiljer sig åt. Särskiljande faktorer är till exempel förhållandet mellan partikelstorlek och dispergerade partiklar i förhållande till partiklarna i den kontinuerliga fasen, oavsett om nederbörd sker eller inte, och närvaron av Brownsk rörelse. I allmänhet kallas dispersioner av partiklar som är tillräckligt stora för sedimentering suspensioner, medan de av mindre partiklar kallas kolloider och lösningar. Emulsion är en specifik subtyp av dispersion, där två oblandbara vätskor (två faser av samma tillstånd) dispergeras i varandra.
Definition av emulsion:
Emulsioner är flytande system av minst två oblandbara vätskor, där den ena av vätskorna är dispergerad i den andra som små droppar. Fasen för små, distribuerade droppar kallas dispergerad eller intern fas, medan den andra fasen kallas kontinuerlig eller extern fas. Det finns två huvudtyper av emulsioner, som skiljer sig åt: Olja-i-vatten (O/W) och vatten-i-olja (W/O) emulsioner. I olja-i-vatten-emulsionen (O/W) är den inre fasen en olja eller oljeblandbar vätska, och den yttre fasen är vatten eller en vattenblandbar vätska. I vatten-i-olja-emulsionen (W/O) är den inre fasen den vattenliknande vätskan, medan den yttre fasen är den oljeliknande vätskan.
De flesta emulsioner kräver ett emulgeringsmedel, känt som stabilisator eller ytaktivt ämne. Droppstorleken spelar också en avgörande roll för emulsionsstabiliteten. Ju mindre droppstorlek, desto stabilare är emulsionen.