Високопродуктивні гомогенізатори для фарб
Ультразвукові змішувачі є надійним інструментом для гомогенізації, диспергування та емульгування рідких фарб і пігментних композицій. Ультразвукові гомогенізатори не лише виробляють високостабільні, однорідні емульсії та дисперсії фарб, але й ультразвукові обробники також використовуються для млинового подрібнення пігментів, наноматеріалів і первинних частинок. Завдяки чудовим результатам диспергування та подрібнення, ультразвукові гомогенізатори впроваджені фарбовою промисловістю як одна з найсучасніших доступних технік змішування фарб і пігментних паст.
Гомогенізація, диспергування та емульгування фарб
Гомогенізація застосовується для зменшення розміру частинок твердих речовин або крапель, щоб полегшити виробництво стабільних емульсій і дисперсій високої якості. У формулюваннях фарб, покриттів і лаків однорідний розмір частинок є критично важливим для рівномірних результатів забарвлення, поведінки при нанесенні та функціональності фарби або композиції покриття.
Ультразвукові гомогенізатори фарб для композицій дисперсій та емульсій
Ультразвукові високозсувні змішувачі ідеально підходять для застосувань гомогенізації, емульгування та розчинення, де розмір частинок або крапель і однорідний розподіл є критичними для продуктивності та якості фарби.
Ультразвукова обробка є переважною технологією гомогенізації, оскільки інтенсивна акустична кавітація високоефективного ультразвуку здатна надійно руйнувати молекули до однорідного розподілу частинок у мікро- та нанодіапазоні. Ультразвукова гомогенізація є найсучаснішою технікою для виробництва частинок нано- та мікророзміру. Розмір частинок (наприклад, пігментів, олій, восків, добавок тощо) можна індивідуально регулювати, застосовуючи потрібну кількість інтенсивності ультразвуку.
Крім того, ультразвукове диспергування може призводити до модифікації поверхні пігментів, що забезпечує значно підвищену стабільність дисперсії.
Промисловий ультразвуковий процесор UIP16000 (16kW) для виробництва фарб і нанонаповнювачів
- фарб на водній основі
- фарб на розчинниках
- емульсійних фарб
- дисперсійних фарб
- латексних дисперсій
- емульсій воску
- високого навантаження пігментами
- глянцевих емульсійних фарб
- суспо-емульсій (суміш суспензії та емульсії)
- високопродуктивних покриттів
- лаків
- полімерних композицій
- емалей
- наночастинкових добавок
- абразивних частинок
- міні-емульсійної полімеризації
- мікробної стабілізації фарб і покриттів
Ультразвукове диспергування нанонаповнювачів
Нанорозмірні наповнювачі вводяться в покриття, такі як полімери або смоли. Такі нанонаповнювачі можуть суттєво покращувати механічні властивості, наприклад, стійкість до УФ, стійкість до подряпин, жорсткість і в’язкість / міцність на розрив певних матеріалів. Головна відмінність між звичайними наповнювачами мікророзміру та нанорозмірними наповнювачами полягає у високому відношенні питомої поверхні та, відповідно, повністю змінених характеристиках нанонаповнювачів. Наноматеріали (наприклад, нанорозмірні наповнювачі) повинні бути однорідно дисперговані в композиції фарби або покриття, щоб повна площа поверхні могла взаємодіяти з навколишньою матрицею. Лише коли дисперговані як окремі дисперговані наночастинки, нанонаповнювачі можуть проявляти свої надзвичайні матеріальні властивості. Ультразвукові гомогенізатори та диспергатори є переважаючою технологією змішування для розплутування, дезагломерації та рівномірного диспергування наночастинок, таких як нанонаповнювачі, у матрицю (наприклад, полімери, епоксиди або смоли). Оскільки ультразвукові зсувні сили руйнують міжчастинкові зв’язки, кожна частинка отримує окрему дисперсію в матриці та розгортає свої повні властивості. Таким чином, ультразвукове диспергування та гомогенізація є найнадійнішим методом для виробництва високопродуктивних покриттів.
Техніка ультразвукового диспергування має багато переваг у порівнянні з традиційними технологіями подрібнення, такими як тривальці, кульові або середовищні млини.
Ультразвукове диспергування латексної емульсії
Хоча латексні фарби не є найскладнішою фарбою для приготування, їх все одно потрібно ретельно готувати, і всі компоненти латексної формули мають додаватися у вибраному порядку. На першому етапі приготування готується базова фарбова суспензія. Тому пігменти диспергують у воді з змочувальними агентами, піногасниками та іншими добавками, необхідними для конкретного рецепту формули. Пігменти діоксиду титану (TiO2) зазвичай диспергують першими, а потім додають наповнювальні пігменти. Для більшості формул порядок і міра додавання цих сполук є суттєвим фактором, що впливає на якість. Переважно для змочування та диспергування частинок використовують високоспідкісні лопатеві / роторні змішувачі, які є найпоширенішим методом емульгації латексу. При використанні лопатевих або роторних змішувачів змішування стабільної базової формули є тривалим процесом. Після цього латексну емульсію додають до суміші та вводять за значно нижчого рівня енергії змішування. Латексні емульсії схильні до коалесценції або руйнування та потребують м’яких умов гомогенізації. Потім додають попередньо дисперговані загусники, щоб довести в’язкість кінцевої латексної емульсії фарби до бажаної консистенції.
Ультразвуковий диспергатор може легко та надійно виконувати приготування латексних емульсій. Оскільки енергія ультразвукової обробки та, відповідно, інтенсивність диспергування можуть бути налаштовані для емульгації та гомогенізації різних етапів приготування, розкладання інгредієнтів або руйнування латексної емульсії можна надійно запобігти. Ультразвукове диспергування є перевіреною технікою для повного змочування порошків. Порядок додавання матеріалів тощо можна змінювати відповідно до вимог формули. Ідеально налаштований вхід ультразвукової енергії дозволяє досягти повного виявлення кольору пігментів та отримати високоякісну латексну емульсійну фарбу.
Оскільки ультразвуковий диспергатор із проточною коміркою є закритою системою, не відбувається небажаного аерування або піноутворення. Ультразвуковий гомогенізатор має переваги надійності та простоти в експлуатації, забезпечує коротші цикли партій та простіші процедури формулювання. Навіть із настільним ультразвуковим гомогенізатором у проточній конфігурації можна ефективно та економічно обробляти значні виробничі потужності.
До та після ультразвукової обробки: зелена крива показує розмір частинок до ультразвукової обробки, червона крива – розподіл розмірів частинок ультразвуково диспергованого діоксиду кремнію.
Ультразвукове диспергування воскових емульсій
Воскові емульсії та дисперсії є формульними добавками, що складаються з дрібних і стабілізованих частинок воску, рівномірно розподілених у воді. Коли віск диспергується у вигляді нанодропель з дуже однорідним розподілом крапель, отримують стабільну воскову емульсію. Ультразвукові гомогенізатори генерують інтенсивні зсувні сили та є надійними та міцними диспергуючими системами для виробництва стабільних воскових нано-емульсій.
Дізнайтеся більше про ультразвукову воскову емульгацію!
Ультразвуковий диспергатор зі скляною проточною коміркою для демонстрації гомогенізації червоної фарби
Ультразвукові високоспідкісні гомогенізатори для фарбових формул
Гомогенізатори, диспергатори, емульгатори та млини Hielscher Ultrasonics використовуються в промисловому виробництві високопродуктивних фарб і покриттів. Завдяки інтенсивній енергії ультразвукової частоти, ультразвукові гомогенізатори створюють дуже високі зсувні сили, турбулентність і руйнівні сили. Ці надзвичайно інтенсивні ультразвукові сили забезпечують необхідний вплив на суспензії твердих речовин у рідкому середовищі для диспергування та подрібнення частинок до бажаного розміру та функціональності.
Ультразвукове подрібнення з високим вмістом твердих речовин
Ультразвукові проточні системи можуть легко обробляти дуже високі концентрації твердих речовин. Поки навантаження частинками в суспензії знаходиться в межах, придатних для насосної подачі, і може подаватися через ультразвукову проточну комірку, промислові ультразвукові гомогенізатори Hielscher можуть надійно обробляти будь-які високов’язкі, пастоподібні суспензії. Ультразвукове мокре подрібнення зазвичай застосовується для приготування майстер-бачів пігментів розміром від мікронного до нанорозмірного. Здатність обробляти такі високі навантаження твердих речовин, навіть абразивних частинок, робить ультразвукові високорізні гомогенізатори найбільш дієвою та ефективною технологією подрібнення пігментів і наночастинок.
Ультразвукові резервуарні перемішувачі та проточні реактори
Формуляції фарб можна змішувати у відкритих резервуарах або партіями, у які вставляється один або кілька ультразвукових зондів. Змішування у відкритій ємності з використанням установки, подібної до Hielscher SonoStation (див. фото ліворуч), є ідеальною установкою для диспергування середніх об’ємів низьков’язких або середньов’язких формуляцій. Для високої пропускної здатності, інтенсивного застосування подрібнення та руйнування первинних частинок, а також для високов’язких суспензій і паст, пресовуваний ультразвуковий реактор є установкою вибору.
Відкрита ємність, така як резервуар, не може бути пресована і не є ідеальною для однорідної обробки більших та/або високов’язких об’ємів. Ультразвуковий проточний реактор можна пресувати до кількох бар. Застосування тиску під час ультразвукової обробки інтенсифікує акустичну кавітацію, а отже, зсувні сили та ефекти диспергування / подрібнення / гомогенізації ультразвуку. Водночас усі фарби або пігменти однорідно подаються в реактор: маючи однаковий час перебування та обробляючись за точно однакових ультразвукових умов, досягається дуже однорідний результат диспергування / подрібнення. Дуже однорідна обробка під дією інтенсивних ультразвукових сил призводить до створення фарб вищої якості.
Hielscher Ultrasonics пропонує повний асортимент високопродуктивних ультразвукових процесорів з установками резервуарів і реакторів, надаючи вам ідеальне ультразвукове обладнання для диспергування для вашого виробництва фарб.
Ультразвукові диспергатори для будь-якої продуктивності
Асортимент продукції Hielscher Ultrasonics охоплює весь спектр ультразвукових процесорів від компактних лабораторних ультразвукових апаратів через настільні та пілотні системи до повністю промислових ультразвукових процесорів із потужністю обробки вантажівок на годину. Повний асортимент продукції дозволяє нам запропонувати вам найбільш підходящий ультразвуковий диспергатор для ваших формуляцій фарб, потужності процесу та цілей виробництва.
Настільні ультразвукові системи ідеально підходять для перевірки можливостей та оптимізації процесу. Лінійне масштабування на основі встановлених параметрів процесу значно спрощує збільшення потужностей обробки від менших партій до повністю комерційного виробництва. Масштабування можна здійснити, встановивши більш потужний ультразвуковий диспергатор або об’єднавши кілька ультразвукових апаратів паралельно. З моделлю UIP16000 Hielscher пропонує найпотужніший ультразвуковий диспергатор у світі.
Точно контрольовані амплітуди для оптимальних результатів
Усі ультразвукові апарати Hielscher точно контролюються, а отже, є надійними робочими конячками у виробництві. Амплітуда є одним із критичних параметрів процесу, які впливають на ефективність та дієвість ультразвукового диспергування та мокрого подрібнення пігментних паст, фарб і полімерів.
Усі процесори Hielscher Ultrasonics дозволяють точно налаштовувати амплітуду. Сонотроди та підсилювальні роги є аксесуарами, які дозволяють змінювати амплітуду в ще ширшому діапазоні. Промислові ультразвукові процесори Hielscher можуть забезпечувати дуже високі амплітуди та подавати необхідну ультразвукову інтенсивність для складних застосувань. Амплітуди до 200µm можна легко підтримувати в режимі безперервної роботи 24/7. Високі амплітуди є необхідними для застосувань високопотужного ультразвуку, таких як нанодисперсії, синтез наночастинок, млини первинних частинок та мініемульсії.
Точні налаштування амплітуди та постійний моніторинг параметрів ультразвукового процесу через розумне програмне забезпечення дають вам можливість обробляти ваші пігменти та порошкові суспензії в найбільш ефективних ультразвукових умовах. Оптимальна ультразвукова обробка для найкращих результатів диспергування!
Легке, безризикове тестування
Ультразвукові процеси можна повністю лінійно масштабувати. Це означає, що будь-який результат, якого ви досягли, використовуючи лабораторний або настільний ультразвуковий апарат, можна масштабувати до точно такого ж виходу, використовуючи точно такі самі параметри процесу. Це робить ультразвукову обробку ідеальною для безризикової перевірки feasibility, оптимізації процесу та подальшої імплементації в комерційне виробництво. Зв’яжіться з нами, щоб дізнатися, як ультразвукова обробка може покращити ваше виробництво фарб та пігментів.
Найвища якість – розроблено та виготовлено в Німеччині
Як сімейний бізнес, Hielscher надає пріоритет найвищим стандартам якості для своїх ультразвукових процесорів. Усі ультразвукові апарати розробляються, виготовляються та ретельно тестуються в нашій головній квартирі в Тельтові поблизу Берліна, Німеччина. Надійність та стабільність роботи ультразвукового обладнання Hielscher роблять його «робочою конячкою» у вашому виробництві. Робота 24/7 під повним навантаженням та в складних умовах є природною характеристикою високопродуктивних диспергаторів Hielscher. Це робить ультразвукове обладнання Hielscher надійним робочим інструментом, який задовольняє ваші вимоги до обробки фарб.
| Об’єм партії | Об’ємна витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| 1 to 500mL | 10 to 200mL/min | UP100H |
| 10 to 2000mL | 20 to 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 to 20L | 0,2 to 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 to 100L | 2 to 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 to 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | більше | кластер із UIP16000 |
Зв’яжіться з нами! / Запитайте нас!
Література / Посилання
- 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.
Факти, які варто знати
Яка різниця між дисперсіями та емульсіями
Визначення дисперсії:
Дисперсія є системою, в якій розподілені частинки одного матеріалу дисперговані в безперервній фазі іншого матеріалу. Дві фази можуть перебувати в одному або різних агрегатних станах.
Розрізняють різні типи дисперсій. Розрізняючими факторами є, наприклад, співвідношення розмірів частинок диспергованих частинок відносно частинок безперервної фази, наявність або відсутність осадження та наявність броунівського руху. Загалом, дисперсії частинок, достатньо великих для седиментації, називаються суспензіями, тоді як дисперсії менших частинок називаються колоїдами та розчинами. Емульсія є специфічним підтипом дисперсії, де дві незмішувані рідини (дві фази одного агрегатного стану) дисперговані одна в іншій.
Визначення емульсії:
Емульсії є рідкими системами, що складаються щонайменше з двох незмішуваних рідин, де одна з рідин диспергована в іншій у вигляді дрібних крапель. Фаза дрібних, розподілених крапель називається дисперсною або внутрішньою фазою, тоді як інша фаза називається безперервною або зовнішньою фазою. Існує два основні типи емульсій, між якими проводиться розрізнення: емульсії типу «олія у воді» (O/W) та «вода в олії» (W/O). В емульсії типу «олія у воді» (O/W) внутрішня фаза є олією або рідкою речовиною, що змішується з олією, а зовнішня фаза є водою або рідкою речовиною, що змішується з водою. В емульсії типу «вода в олії» (W/O) внутрішня фаза є рідкою речовиною, подібною до води, тоді як зовнішня фаза є рідкою речовиною, подібною до олії.
Більшість емульсій потребують емульгатора, відомого як стабілізатор або поверхнево-активна речовина (ПАР). Розмір крапель також відіграє вирішальну роль щодо стабільності емульсії. Чим менший розмір крапель, тим стабільніша емульсія.
Високопродуктивна ультразвукова техніка! Асортимент продукції Hielscher охоплює весь спектр від компактних лабораторних ультразвукових гомогенізаторів через настільні установки до повністю промислових ультразвукових систем.
