سیستم های التراسونیک به عنوان یک فنآوری جدید مزیت های بسیاری نسبت به سامانه های قدیمی‌تری که در صنعت رنگ مورد استفاده قرار می گرفته‌اند دارد.

رنگ ها و پوشش ها یکی از پرکاربردترین و مهمترین دسته از مواد درمصارف صنعتی و خانگی هستند. در سطح جهانی در سالهای اخیرصنایع رنگ و به طور کلی پوشش ها به سرعت رو به رشد و تحول است که این امر براساس نیاز روزافزون به خواص ویژه پوشش‌ها درصنایع دیگر، بسیارگسترده شده است. به عنوان مثال مواد نانو ساختارکه دررنگ‌ها وپوشش ها مورد استفاده قرار می گیرد و خواص ویژه‌ای از جمله مقاومت در برابرخش، مقاومت به نور ماوراء بنفش، خواص ضد میکروبی و … به آنها می دهد. علاوه بر این پیشرفت در زمینه رزین‌ها نیز کمک زیادی در رسیدن به محصول نهایی با ویژگی‌های مورد نظرکرده است. همچنین با توجه به استانداردها وقوانین جدیدی که در جهان در رابطه با محدودیت استفاده از مواد شیمیایی زیان‌آور برای انسان و محیط زیست از جمله حلال‌ها اتخاذ می‌گردد،  صنایع  شیمیایی به خصوص صنایع رنگ به سمت استفاده از مواد کم خطر رفته است. این مسئله را در ایران نیز می توان در افزایش تولید و مصرف رنگ‌ها و پوشش‌های پایه آبی در چند سال اخیر مشاهده نمود.

یکی از مهمترین و کلیدی‌ترین مواردی که اهمیت ویژه‌ای در این دست پیشرفت های روزافزون دارد و معموﻷ توسط  صنعت‌گران کمتر مورد استفاده قرار می گیرد،  استفاده از روش های پیشرفته و اصلاح روش‌های سنتی در تولید این دسته محصولات است. یکی از روش های بسیارکارآمدکه درسطح جهانی در سال های اخیر بسیار مورد مطالعه قرارگرفته است استفاده از دستگاه‌های فراصوت در تولید رنگ و مواد مرتبط با این صنعت است. دستگاه های التراسونیک با توجه به نوع عملکرد ویژه برای اختلاط، افزایش سازگاری و خردکردن ذرات مورد استفاده قرار می گیرد.

خردکردن ذرات از جمله رنگدانه‌ها همواره مسئله ای ویژه و دشواردر صنایع رنگ و جوهر بوده است که با تجهیزات گران قیمت و صرف مدت زمان طولانی انجام می گیرد. استفاده از دستگاه ها‌ی فراصوت می‌تواند با کاهش زمان و افزایش بازدهی این فرآیند را به مقدار قابل توجهی بهبود ببخشد. هم چنین با توجه به یکنواختی ایجاد شده طی این فرآیند رنگدهی بهتر و افزایش پایداری رنگ را به همراه دارد. این روش بسته به نوع رنگ یا پوشش کیفیت محصول نهایی را افزایش می دهد در عین حال با کاهش قیمت به طبع انعطاف پذیری در تغییر فرمولاسیون و کاهش مقدار مصرف افزودنی های عمدتا گران قیمت در کنار حذف فرآیندهای پرهزینه و زمان برسنتی، مقدار قابل توجهی در ساده سازی فرآیند و صرفه اقتصادی موثرباشد.

آسیاب پیگمنت با التراسونیک

امواج التراسونیک که در محلول منتشر می گردد با ایجاد نقاط(با ابعاد بسیار پایین) پرفشار و کم فشاری که تا 1000 اتمسفر اختلاف فشار دارند باعث ایجاد ضرابات بسیار شدید در محلول می گردد. این ضربات توانایی باز کردن پیگمنت‌های گوله شده(agglomerate) دارد  از طرفی با ایجاد برخوردهای شدید بین پیگمنت‌ها، ذرات خرد می گردد. بنابراین می توان از اولتراسونیک برای کاهش ابعاد ذرات پیگمنت های عالی ومعدنی بهره گرفت. در ادامه با نتایج بسیار چشمگیر تاثیر التراسونیک بر پیگمنت هایی همچون اکسید تیتانیوم(TiO2)، دوده و پیگمنت زرد(مورد استفاده در جوهر) آشنا خواهیم شد.

جایگزین پرمیل

سیستم های التراسونیک به عنوان یک فنآوری جدید مزیت های بسیاری نسبت به سامانه های قدیمی‌تری که در صنعت رنگ مورد استفاده قرار می گرفته‌اند دارد. در زیر جدولی در مقایسه روش‌های مختلف خردکردن رنگ دانه‌ها آمده است.

مقایسه روش های مختلف آسیاب یا التراسونیک
مقایسه روش های مختلف آسیاب یا التراسونیک

سامانه اختلاط رنگ ساخته شده توسط شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر(فاپن) علاوه بر اینکه توانایی جایگزینی کامل با دستگاه پرمیل را دارد در بسیاری از کاربردها مناسب‌تر و کاربردی‌تر است. از جمله در صنعت تولید جوهر و مرکب که با استفاده از پرمیل یا نمی توان به ابعاد مورد نیاز رسید و یا تعداد دفعات آسیاب کردن بسیار بالا می رود که عملا هزینه، زمان و انرژی بسیار بالایی را می طلبد.

طبق تجربیات گذشته وطرح های اجرا شده توسط این شرکت می توان به:

  • کاهش مصرف رنگدانه
  • کاهش مصرف مواد افزودنی(امولسیفایر و ..)
  • افزایش چشمگیر کیفیت محصول نهایی
  • کاهش زمان تولید
  • کاهش مصرف انرژی
  • کاهش نیروی کارگری

اشاره کرد که رضایت تولیدکنندگان و امکان رقابت آنها با بازار داخلی و جهانی را فراهم نموده  است.

بر اساس آخرین نتایج بدست آمده توسط آزمون DLS که ابعاد ذرات رنگدانه(پیگمنت) را مشخص می نماید ابعاد ذرات پیگمنت به طور بسیار چشمگیری کاهش یافته است. آزمون DLS توسط آزمایشگاهی در دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه تهران انجام گرفته است.

نمودار زیر نتیجه DLS پیگمنت زرد در حلال متیل استات است که به منظور تولید جوهر مورد استفاده قرار می گیرد. تست سه مرتبه جهت اعتبار سنجی تکرار شده است که نتایج آن در جدول و نمودار مشخص گردیده است. دو نکته حائز اهمیت در نتایج که می توان به آنها اشاره نمود توزیع تیز(sharp) ابعاد ذرات و دیگری پارامتر %D90 است. پارامتر D90% به معنای این است که 90 درصد ذرات ابعادی کوچکتر از عدد ذکر شده دارند.

نتیجه آزمون DLS بر روی پیکمنت زرد دیسپرس شده با التراسونیک هموژنایزر

همان طور که در نمودار مشاهده می کنید آزمون های اول، دوم و سوم با رنگ های آبی، قرمز و مشکی نمایش داده شده اند که تشابه آنها نشان دهنده اعتبار آزمایش است. همچنین در سه آزمایش پارامتر D90% به ما نشان می دهد که 90 درصد ذرات ابعادی کمتر از 137، 128 و 111 نانومتر دارند.

بررسی مشابهی برای دوده به عنوان پیگمنت مشکی واتیلن استات و نیتروسلولز جهت تولید جوهر انجام پذیرفت که نمودار زیر بیانگر نتایج آن است:

نتیجه آزمون DLS بر روی دوده دیسپرس شده با التراسونیک هموژنایزر

همان طور که در نمودار مشاهده می شود تیز بودن و تکرار پذیری نتایج همچون پیگمنت زرد مشاهده می شود و از لحاظ پارامتر D90% ابعاد ذرات به 179،170 و 161 نانومتر رسیده است.

دیگر آزمایش انجام شده بر روی اکسید تیتانیوم(تیتان) و حلال اتیل استات صورت پذیرفته است. اکسید تیتانیوم به عنوان یک پیگمنت بسیار سخت سنگ محک مناسبی برای قدرت آسیاب و دیسپرس کنندگی هر دستگاهی است.

نتیجه آزمون DLS بر روی اکسید تیتانیوم دیسپرس شده با التراسونیک هموژنایزر

همان گونه که در نمودار مشاهده می گردد، تکرار پذیری و تیزی نمودار بسیار قابل توجه است از طرفی دیگر پارامتر D90% آن برای آزمایشات انجام شده به ترتیب 354، 350 و 362 نانومتر گزارش شده است.

همان طور که در نتایج بالا مشاهده می شود برای انواع پیگمنت ها دستگاه التراسونیک توانایی آسیاب کردن و دیسپرس کردن خود را به بهترین نحو نشان داده است .

برای استفاده صنعتی و اقتصادی از قابلیت ها و مزیت های دستگاه التراسونیک هموژنایزر در صنعت رنگ و جوهر شرکت دانش بنیان فناوری ایرانیان پژوهش نصیر سامانه ای بدین منظور طراحی و ساخته است. برای آشنایی بیشتر بر روی سامانه اختلاط رنگ کلیک کنید.