Dispersiyalash va maydalash uchun ultratovush: boʻyoqlar va pigmentlar

Kuchli ultratovush oʻzining jadal va aniq boshqariladigan maydalash hamda dispersiyalash taʼsiri bilan yaxshi tanilgan. Shu sababli ultratovushli gomogenizatorlar pigment pastalari va boʻyoq formulatsiyalarini ishlab chiqarish uchun ideal hisoblanadi. Sanoat ultratovush qurilmalari mikron va nano diapazonlarda zarrachalar oʻlchamining juda bir tekis taqsimlanishini taʼminlaydi. Bir tekis namlash, dispersiyalash, deaglomeratsiya va maydalashga erishish uchun Hielscher ultratovush qurilmalari yordamida qovushqoqligi yuqori boʻlgan katta hajmli oqimlarga ishlov bering!

Ultratovush yordamida boʻyoq ishlab chiqarish

Ultratovush bilan ishlov berish orqali boʻyoqlaringiz, ranglaringiz va qoplamalaringizni yaxshilang:

• Formulatsiya: Qovushqoqligi yuqori, zarracha miqdori koʻp, suv yoki erituvchi asosidagi boʻlishidan qatʼi nazar – Hielscher sanoat oqim ichida ishlaydigan ultratovush qurilmalari bilan har qanday formulatsiyaga ishlov bera olasiz.
• Mikron va nano oʻlchamlar: Akustik kavitatsiya hosil qiladigan yuqori siljish kuchlari zarrachalar diametrini juda kichik oʻlchamlargacha kamaytiradi va bir tekis dispersiyani taʼminlaydi. Ultratovush bilan ishlov berish parametrlarini zarrachalaringiz va formulatsiyangiz talablariga moslashtirish nano oʻlchamli pigmentlarni ishonchli ishlab chiqarish imkonini beradi.
• Optik xossalar: Kerakli optik xossalarga erishish uchun pigment zarrachalarining oʻlchamini nazorat qilish zarur. Odatda, noshaffoflik zarracha oʻlchamiga bogʻliq: zarrachalar qanchalik mayda boʻlsa, noshaffoflik shunchalik yuqori boʻladi. Masalan, TiO2 zarrachalarini aynan 0,20 dan 0,3 mikrongacha oʻlchamga keltirish uchun ishlov beriladi; bu taxminan yorugʻlik toʻlqin uzunligining yarmiga teng. Ultratovush bilan ishlov berish TiO2 pigmentlarini optimal oʻlchamigacha kichraytiradi va shu orqali eng yuqori berkitish qobiliyatiga erishiladi.
• Yuqori samarali zarrachalar: Zarrachalarning kichikroq oʻlchamlari rangning toʻyinganligini, bir xilligini va barqarorligini oshiradi. Jadal, shu bilan birga aniq boshqariladigan ultratovush kuchlari qoplangan zarrachalar, SWNTs, MWCNTs va yadro–qobiq tuzilishidagi zarrachalar kabi modifikatsiyalangan va funksionallashtirilgan nanozarrachalarni ishlab chiqarish imkonini beradi. Bunday zarrachalar oʻziga xos xususiyatlarni namoyon etadi va boʻyoq yoki qoplama formulatsiyalarining sifati hamda funksionalligini yangi darajaga koʻtaradi (masalan, UV nurlanishiga chidamlilik, tirnalishga chidamlilik, mustahkamlik, yopishuvchanlik, yuqori issiqlikka chidamlilik, infraqizil nurlanish va quyosh nurlarini qaytarish qobiliyati).
• Modifikatsiyalangan zarrachalar: Sirti modifikatsiyalangan pigmentlar pigment miqdori yuqori boʻlganda juda past qovushqoqlikka (qattiq moddalar miqdori 10% boʻlganda 2,5cP), suspenziyaning yuqori darajadagi barqarorligiga va yuqori tozalikka ega. Ultratovush yordamida zarrachalarni funksionallashtirish maxsus xususiyatlarga ega yuqori samarali pigmentlarni sintez qilishni osonlashtiradi.

Ultratovush kavitatsiyasi va yuqori siljish kuchlari yordamida maydalangan va dispersiyalangan pigment pastalari oʻlchamning sezilarli kamayishini hamda bir tekis taqsimlanishini namoyon etadi. Yuqoridagi grafik ultratovush energiyasi oshgani sari oʻlchamning tobora koʻproq kamayishini koʻrsatadi.

Boʻyoq ishlab chiqarish uchun pigmentlar, bogʻlovchilar/ plyonka hosil qiluvchilar, suyultiruvchilar/ erituvchilar, smolalar, toʻldirgichlar va qoʻshimchalar kabi tarkibiy qismlar bir jinsli formulatsiya hosil boʻlguncha birga aralashtirilishi kerak. Pigmentlar boʻyoqqa rang beradigan asosiy belgilovchi tarkibiy qismdir. Eng muhim oq pigment TiO2 boʻlib, kerakli oqlik, yorqinlik, noshaffoflik darajasi va juda yuqori sindirish koʻrsatkichini namoyon etishi uchun uning zarrachalarini diametri 0,2 dan 0,3 mikrongacha boʻlgan optimal oʻlchamga keltirib maydalash kerak. Ultratovush siljish kuchlari TiO2 zarrachalarining juda samarali va energiya jihatidan tejamkor deaglomeratsiyasi hamda dispersiyalanishini taʼminlaydi (quyidagi rasmga qarang).

Qattiq moddalar konsentratsiyasi turlicha boʻlgan, ultratovush yordamida dispersiyalangan TiO2 nanozarrachalari suspenziyasining TEM tasviri. Ultratovush bilan ishlov berishda quyidagi qurilma ishlatildi: UIP1000hdT ultratovush qurilmasi
Chapda: kiritilgan ultratovush energiyasi 1,8 × 10⁵ J/L – Oʻngda: kiritilgan ultratovush energiyasi 5,4 × 10⁵ J/L
(Tadqiqot va rasmlar: ©Fasaki et al., 2012)

 
Ultratovush yordamida maydalash va dispersiyalash boʻyoqning rang berish kuchini, zichligini, maydalanish nozikligini, dispersiyasini va reologiyasini yaxshilash orqali uning sifatini oshiradi.

Ultratovush yordamida dispersiyalash va maydalash sharoitlari

Boʻyoqlar va qoplamalarning sifati pigmentlarning bir tekis dispersiyalanishiga bogʻliq. Hielscher Ultrasonics boʻyoqni dispersiyalash uchun, ayniqsa pigment miqdori yuqori boʻlgan formulatsiyalar uchun samarali maydalash va yanchish uskunalarini yetkazib beradi. Ultratovushli disperserlarning maydalash, yanchish, deaglomeratsiya va dispersiyalash jarayonlaridagi ishlash mexanizmi asosan ultratovush kavitatsiyasi hosil qiladigan siljish tamoyiliga asoslanadi. Zarrachalarni ajratish uchun zarur boʻlgan kavitatsion siljish kuchlari katta bosim farqlari, mahalliy yuqori haroratli nuqtalar va suyuqlik oqimchalari orqali hosil boʻladi; buning natijasida zarrachalar oʻzaro toʻqnashib parchalanadi.
Har bir ultratovush zondiga 16 000 vatt quvvat toʻgʻri keladigan UIP16000hdT kabi sanoat ultratovushli disperserlari boʻyoqlar va qoplamalarning katta hajmli oqimlariga ishlov berish imkoniyatiga ega.

Grindometrdagi ultratovush bilan ishlov berilgan boʻrli boʻyoq pigmentlarning mutlaqo bir tekis deaglomeratsiyasini va zarrachalar oʻlchamining bir tekis taqsimlanishini namoyon etadi

Nanozarrachalarni dispersiyalash

Alohida dispersiyalangan birlamchi zarrachalarni olish uchun nanozarrachalarga samarali ishlov berishda ultratovush yordamida maydalash va dispersiyalash koʻpincha yagona usul hisoblanadi. Birlamchi zarrachalarning kichik oʻlchami katta sirt yuzasini hosil qiladi va zarrachalarning oʻziga xos xususiyatlari hamda funksional imkoniyatlari namoyon boʻlishi bilan bogʻliq. Shu bilan birga, kichikroq zarracha oʻlchami kuchliroq agregatsiya va reaksion faollikka olib keladigan yuqori sirt energiyasi bilan bogʻliq; shu sababli nanozarrachalarni formulatsiyada bir tekis dispersiyalash uchun jadal ultratovushli dispersiyalash kuchlari talab etiladi.
Bundan tashqari, sirtga ultratovush bilan ishlov berish nanozarrachalarni modifikatsiyalashi mumkin, bu esa dispersiyalanish qobiliyati, dispersiya barqarorligi, gidrofoblik va boshqa xususiyatlarning yaxshilanishiga olib keladi.
Tadqiqotchilar nanozarrachalar uchun ultratovush yordamida dispersiyalash usulini afzal yechim sifatida tavsiya etganlar, «chunki ultratovush usuli bilan dispersiyalangan material munchoqli tegirmonda maydalash orqali olingan materialdan ancha tozaroqdir.» [Kim et al. 2010].

Ultratovush yordamida dispersiyalash texnikasi uch valli, sharli yoki maydalovchi jismlardan foydalanadigan tegirmonlar kabi anʼanaviy maydalash texnologiyalariga nisbatan koʻplab afzalliklarga ega.

Konsentrlangan asosiy aralashmalar va boʻyoq formulatsiyalari uchun pigmentlar hamda rang beruvchi moddalarni ultratovush yordamida gomogenizatsiyalash va dispersiyalash haqida batafsil oʻqing!

Adabiyotlar / Manbalar

• 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.