Dispersiyon ve öğütme için ultrason: boya & pigment

Güç ultrasonu, yoğun ve hassas bir şekilde kontrol edilebilir frezeleme ve dağıtma etkileri ile bilinir. Bu, ultrasonik homojenizatörleri pigment macunu ve boya formülasyonlarının üretimi için ideal hale getirir. Endüstriyel ultrasonicators, mikron ve nano aralıkta oldukça düzgün bir parçacık boyutu dağılımı sağlar. Homojen ıslatma, dağılma, deagglomeration ve frezeleme elde etmek için Hielscher sonicators ile yüksek viskoziteli büyük hacimli akışları işleyin!

Ultrason ile Boya İmalatı

Sonication ile Boyalarınızı, Renklerinizi ve Kaplamalarınızı Geliştirin:

• Formülasyon: Yüksek viskoziteler, yüksek partikül yükleri, sulu veya solvent bazlı – Hielscher endüstriyel satır içi ultrasonicators ile herhangi bir formülasyonu işleyebilirsiniz.
• Mikron ve Nano Boyut: Akustik kavitasyon tarafından üretilen yüksek kesme kuvvetleri, parçacıkları çok küçük parçacık çaplarına düşürür ve düzgün bir dağılım sağlar. Ultrasonication parametrelerini partikül ve formülasyon gereksinimlerinize göre ayarlamak, nano boyutlu pigmentlerin güvenilir bir şekilde üretilmesini sağlar.
• Optik Özellikler: Doğru optik özellikleri elde etmek için pigment partikül boyutunun kontrol edilmesi gerekir. Genellikle, opaklık parçacık boyutu ile ilişkilidir: parçacık boyutu ne kadar ince olursa, opaklık o kadar fazla olur. Örneğin, TiO2, yaklaşık olarak ışığın dalga boyunun yarısına eşdeğer olan 0.20 ila 0.3 mikronluk bir parçacık boyutuna özel olarak işlenir. Ultrasonication, TiO2 pigmentlerini optimum boyutlarına indirir, böylece nihai gizleme elde edilir.
• Yüksek Performanslı Parçacıklar: Daha küçük parçacık boyutları, daha fazla renk doygunluğu, renk tutarlılığı ve kararlılığı sağlar. Yoğun, ancak hassas bir şekilde kontrol edilebilen ultrason kuvvetleri, kaplanmış parçacıklar, SWNT'ler, MWCNT'ler ve çekirdek kabuğu parçacıkları gibi modifiye edilmiş ve işlevselleştirilmiş nano parçacıkların üretilmesine izin verir. Bu tür parçacıklar benzersiz özellikler gösterir ve boya veya kaplama formülasyonlarını yeni bir kalite ve işlevsellik düzeyine yükseltir (örneğin, UV direnci, çizilme direnci, mukavemet, yapışkanlık, yüksek ısı direnci, kızılötesi ve güneş yansıtıcılığı).
• Modifiye Parçacıklar: Yüzey modifiye pigmentler, yüksek pigment yüklemelerinde çok düşük viskoziteye (% 10 katıda 2.5cP), üstün süspansiyon stabilitesine ve yüksek saflığa sahiptir. Ultrasonik destekli parçacık işlevselleştirmesi, özel özelliklere sahip yüksek performanslı pigmentlerin sentezlenmesini kolaylaştırır.

Pigment pastaları, ultrason kavitasyonu kullanılarak öğütülür ve dağıtılır ve yüksek kesme kuvvetleri, önemli bir boyut küçülmesi ve homojen dağılım gösterir. Yukarıdaki grafik, artan ultrasonik enerjide artan boyut küçülmesini göstermektedir.

Boya üretimi için pigmentler, bağlayıcılar/film oluşturucular, seyrelticiler/çözücüler, reçineler, dolgu maddeleri ve katkı maddeleri gibi bileşenlerin homojen bir formülasyonda karıştırılması gerekir. Pigmentler boyaya rengini veren belirleyici bileşendir. En önemli beyaz pigment, istenen beyazlık, parlaklık, opaklık ve çok yüksek kırılma indisini göstermek için çapı 0,2 ila 0,3 mikron arasında optimum partikül boyutuna öğütülmesi gereken TiO2'dir. Ultrasonik kesme kuvvetleri, TiO2 parçacıklarının çok etkili ve enerji etkili bir şekilde deagglomeration ve dispersiyonunu sağlar (aşağıdaki resme bakın).

Farklı katı konsantrasyonlara sahip ultrasonik olarak dağılmış TiO2 nanopartikül süspansiyonunun TEM'i. Sonikasyon kullanılarak gerçekleştirildi. Ultrasonicator UIP1000hdT
Sol: ultrasonik enerji girişi 1.8 × 10⁵ J/L – Sağ: ultrasonik enerji girişi 5.4 × 10⁵ J/L
(Çalışma ve görüntüler: ©Fasaki ve ark., 2012)

 
Ultrasonik frezeleme ve dispersiyon, renk mukavemetini, yoğunluğunu, öğütme inceliğini, dispersiyonunu ve reolojisini geliştirerek boya kalitesini arttırır.

ultrasonik dispersiyon & Öğütme Koşulları

Boyaların ve kaplamaların kalitesi, pigmentlerin homojen dağılımına bağlıdır. Hielscher Ultrasonics, özellikle yüksek pigment yüklerine sahip formülasyonlar için boya dispersiyonu için etkili frezeleme ve öğütme ekipmanları sağlar. Frezeleme, öğütme, deagglomeration ve dispersiyon uygulamaları için ultrasonik dağıtıcıların mekanizması esas olarak ultrasonik kavitasyon tarafından üretilen kesme prensibine dayanmaktadır. Parçacıkların ayrışması için gerekli olan kavitasyonel kesme kuvvetleri, yüksek basınç farkları, yerel sıcak noktalar ve sıvı jetleri tarafından üretilir, bu da parçacıklar arası çarpışma ile parçacığın parçalanmasına neden olur.
Ultrasonik prob başına 16.000 watt'lık UIP16000hdT gibi endüstriyel ultrasonik dağıtıcılar, yüksek hacimli boya ve kaplama akışlarını işleme kapasitesine sahiptir.

Grindometre üzerindeki sonikasyonlu tebeşir boyası, pigmentlerin mükemmel bir şekilde homojen deagglomeration ve partikül boyutu dağılımını gösterir

Nanopartiküllerin Dağılımı

Ultrasonik öğütme ve dağıtma, tek başına dağılmış birincil parçacıklar elde etmek için nano parçacıkları verimli bir şekilde işlemenin tek yöntemidir. Küçük bir birincil parçacık boyutu, geniş bir yüzey alanı ile sonuçlanır ve benzersiz parçacık özelliklerinin ve işlevlerinin ifadesi ile ilişkilidir. Aynı zamanda, daha küçük bir parçacık boyutu, daha şiddetli agregasyon ve reaktivite için yüksek bir yüzey enerjisi ile ilişkilidir, böylece nano parçacıkları formülasyona homojen bir şekilde dağıtmak için yoğun ultrasonik dağıtma kuvvetleri gereklidir.
Ayrıca, ultrasonik bir yüzey işlemi, nano parçacıkları değiştirebilir ve bu da gelişmiş dağılabilirlik, dağılım kararlılığı, hidrofobiklik ve diğer özelliklere yol açar.
Araştırmacılar, nano parçacıklar için ultrasonik dispersiyon yöntemini tercih edilen çözüm olarak önerdiler, “Çünkü ultrasonik yöntemle dağılan malzeme, boncuk frezeleme ile üretilenden çok daha saftır.” [Kim ve ark. 2010].

Ultrasonik dispersiyon tekniği, üç silindirli, bilyalı veya medya değirmenleri gibi geleneksel frezeleme teknolojilerine kıyasla birçok avantaja sahiptir.

Masterbatchler ve boya formülasyonları için pigmentlerin ve renklendiricilerin ultrasonik homojenizasyonu ve dispersiyonu hakkında daha fazla bilgi edinin!

Caution: Video "duration" is missing

Literatür / Referanslar