Ультразвук для диспергування та шліфування: фарба & Пігменти

Силовий ультразвук добре відомий своїми інтенсивними та точно контрольованими ефектами фрезерування та диспергування. Це робить ультразвукові гомогенізатори ідеальними для виробництва пігментних паст і лакофарбових складів. Промислові ультразвукові апарати забезпечують високорівномірний розподіл частинок за розміром в мікронному та нано-діапазоні. Обробляйте великі об'ємні потоки високої в'язкості за допомогою звукових апаратів Hielscher для досягнення однорідного змочування, диспергування, деагломерації та подрібнення!

Виготовлення фарб за допомогою ультразвуку

Удосконалюйте свої фарби, кольори та покриття за допомогою звуку:

• Формулювання: Незалежно від того, чи висока в'язкість, високе навантаження на частинки, на основі води або розчинників – За допомогою промислових вбудованих ультразвукових апаратів Hielscher можна обробляти будь-які склади.
• Мікрон- та нанорозмір: Високі зсувні сили, що генеруються акустичною кавітацією, зменшують частинки до найменших діаметрів частинок і забезпечують рівномірне розсіювання. Налаштування параметрів ультразвуку відповідно до ваших вимог до частинок і формули дозволяє забезпечити надійне виробництво нанорозмірних пігментів.
• Оптичні властивості: Для отримання правильних оптичних властивостей необхідно контролювати розмір частинок пігменту. Зазвичай непрозорість корелює з розміром частинок: чим дрібніший розмір частинки, тим більша непрозорість. Наприклад, TiO2 спеціально обробляється до розміру частинок від 0,20 до 0,3 мкм, що приблизно еквівалентно половині довжини хвилі світла. Ультразвук зменшує пігменти TiO2 до їх оптимального розміру, завдяки чому досягається максимальне приховування.
• Високоефективні частинки: Менші розміри частинок призводять до більшої насиченості кольору, стабільності та стабільності кольору. Інтенсивні, але точно контрольовані ультразвукові сили дозволяють виробляти модифіковані та функціоналізовані наночастинки, такі як частинки з покриттям, SWNT, MWCNT та частинки оболонки ядра. Такі частинки демонструють унікальні характеристики та піднімають склади фарб або покриттів на новий рівень якості та функціональності (наприклад, стійкість до ультрафіолету, стійкість до подряпин, міцність, адгезивність, висока термостійкість, інфрачервона та сонячна відбивна здатність).
• Модифіковані частинки: Модифіковані на поверхні пігменти мають дуже низьку в'язкість при високих навантаженнях на пігмент (2,5cP при 10% сухих речовин), чудову стабільність суспензії та високу чистоту. Функціоналізація частинок за допомогою ультразвуку дозволяє легко синтезувати високоефективні пігменти зі спеціальними характеристиками.

Пігментні пасти подрібнюються і диспергуються за допомогою ультразвуку, кавітації і високих зсувних сил показують значне зменшення розмірів і рівномірний розподіл. На графіку вище показано зростаюче зменшення розмірів при збільшенні ультразвукової енергії.

Для виробництва фарби такі компоненти, як пігменти, сполучні речовини / плівкоутворювачі, розріджувачі / розчинники, смоли, наповнювачі та добавки повинні змішуватися разом в однорідну формулу. Пігменти є визначальним компонентом, який надає фарбі колір. Найважливішим білим пігментом є TiO2, який потрібно подрібнити до оптимального розміру частинок діаметром від 0,2 до 0,3 мкм, щоб показати бажаний ступінь білизни, яскравості, непрозорості та дуже високого показника заломлення. Ультразвукові сили зсуву забезпечують дуже ефективну та енергозберігаючу деагломерацію та дисперсію частинок TiO2 (див. зображення нижче).

ТЕМ ультразвуково дисперсної суспензії наночастинок TiO2 з різною твердою концентрацією. Ультразвукове дослідження проводилося за допомогою Ультразвуковий апарат UIP1000HDT
Ліворуч: ультразвуковий вхід енергії 1,8 × 10⁵ Ж/Л – Справа: ультразвуковий вхід енергії 5,4 × 10⁵ Ж/Л
(Дослідження та зображення: ©Fasaki et al., 2012)

 
Ультразвукове фрезерування і диспергування підвищують якість фарби за рахунок поліпшення її колірної міцності, щільності, тонкості помелу, дисперсії і реології.

ультразвукове диспергування & Умови шліфування

Якість фарб і покриттів залежить від однорідної дисперсності пігментів. Hielscher Ultrasonics постачає ефективне фрезерне та шліфувальне обладнання для дисперсії фарби, особливо для складів з високим вмістом пігменту. Механізм ультразвукових диспергаторів для фрезерування, шліфування, деагломерації та дисперсії в основному заснований на принципі зсуву, що генерується ультразвуковою кавітацією. Кавітаційні зсувні сили, необхідні для дисоціації частинок, виникають під впливом великої різниці тиску, локальних гарячих точок і струменів рідини, що призводить до розпаду частинок шляхом зіткнення між частинками.
Промислові ультразвукові диспергатори, такі як UIP16000hdT потужністю 16 000 Вт на ультразвуковий зонд, мають здатність обробляти великі потоки фарб і покриттів.

Ультразвукова крейдяна фарба на гриндометрі демонструє ідеально рівномірну деагломерацію і гранулометричний склад пігментів

Дисперсія наночастинок

Ультразвукове шліфування та диспергування часто є єдиним методом ефективної обробки наночастинок з метою отримання первинних частинок, дисперсних за допомогою сину. Малий розмір первинних частинок призводить до великої площі поверхні і корелює з вираженням унікальних характеристик і функціональних можливостей частинок. У той же час, менший розмір частинок пов'язаний з високою поверхневою енергією для більш серйозної агрегації та реактивності, так що для однорідного розсіювання наночастинок у формулі потрібні інтенсивні ультразвукові дисперсійні сили.
Крім того, ультразвукова обробка поверхні може модифікувати наночастинки, що призводить до покращення дисперсності, стабільності дисперсії, гідрофобності та інших особливостей.
Дослідники рекомендували метод ультразвукової дисперсії для наночастинок як кращий розчин, “Тому що матеріал, диспергований ультразвуковим методом, набагато чистіший, ніж той, що отриманий методом фрезерування бісеру.” [Кім та ін., 2010].

Метод ультразвукової дисперсії має багато переваг у порівнянні з традиційними технологіями фрезерування, такими як тривалкові, кульові або середні млини.

Дізнайтеся більше про ультразвукову гомогенізацію та диспергування пігментів та барвників для суперконцентратів та рецептур фарб!

Caution: Video "duration" is missing

Література / Список літератури