Nanopartiküller (nano-titanyum dioksit, nano-demir oksit ve organik nano renkli pigmentler gibi) yüksek kapsama, yüksek parlaklık,ve renkli kaplamalara dahil edildiğinde mükemmel renk dayanıklılığı, küçük parçacık boyutları (genellikle < 1 μm) ve büyük spesifik yüzey alanı nedeniyleDolayısıyla, su bazlı kaplamalar, mürekkepler, kozmetikler ve yüksek kaliteli seramikler gibi alanlarda geniş bir uygulama buluyorlar.
- Aglomerasyon zorluğu: Nanopartiküller yüksek yüzey enerjisi gösterir, bu da onları van der Waals kuvvetleri veya hidrojen bağları yoluyla sert aglomeratlar oluşturma eğilimindedir.Renkli pastanın zayıf birliğine neden olur.;
- İçsel renk istikrarsızlığı: Bir araya gelen parçacıklar ışık dağılımı ve emilim prensiplerini bozabilir, bu da azaltılmış kapsama, daha sıkıcı renkler ve azalan parlaklığa yol açabilir,Böylece nanopartiküllerin performans avantajlarının tam olarak kullanılmasını engeller..
Zirkonya boncukları, yüksek verimli öğütme ortamı olarak, yüksek sertliklerinden yararlanırlar (Mohs sertliği: 8.5 ′′ 9), düşük aşınma oranı,ve mükemmel dayanıklılık, pigment aglomeratlarını bir "kesme sürtünme mekanizması" aracılığıyla parçalayabilirÜstelik, renk pastalarını kirletebilecek kirlilikleri daha az içeriye sokarlar.Onları parçacık boyutu dağılımını ve renk pastasının renk yoğunluğunu kontrol etmede kritik bir faktör haline getirir..
Nanomaterial pigmentlerinin öğütülmesi, "çökme ortamının parçacık boyutunun hedef pigment parçacık boyutuyla uyumlu olması" ilkesine uymalıdır:Zirkonya boncuk boyutu ne kadar küçükse, pigment aglomeratlarına uygulanan kesme kuvveti daha yoğunlaşır ve daha ince aglomerat parçacıkların parçalanmasını sağlar;Aşırı küçük boncuklar yetersiz darbe enerjisine neden olabilir.Örneğin, 2 saatlik bir öğütme işlemi için 0,1 mm zirkonya boncukları kullanıldığında, renk pastalarının ortalama parçacık boyutu (D50) 120 nm'ye ulaşabilir.dar bir parçacık büyüklüğü dağılımına sahipÖte yandan, aynı öğütme koşullarında 0,5 mm ve 1,0 mm boncuklar kullanıldığında, D50 değerleri sırasıyla 250 nm ve 480 nm'ye yükselmektedir.Daha büyük aglomeratların oluşumu ile birlikteBu nedenle, hedef parçacık boyutu aralığı 100~300 nm olan renk pastaları için 0.1~0.3 mm zirkonya boncukları kullanılması önerilir.
Doldurma oranı (zirkonya boncuklarının hacminin öğütme odasının hacmine oranı) hem boncuklar arasındaki çarpışma sıklığını hem de kesme dayanıklılığını doğrudan etkiler:
- Aşırı düşük doldurma hızı (< 60%): büyük parçacık mesafesi, daha az darbe ısıtıcı döngülere, düşük öğütme verimliliğine ve pigment aglomeratlarının yeterli şekilde parçalanamamasına neden olur.
- Aşırı yüksek dolma oranı (> 80%): İnci gövdesinin zayıf akışkanlığı, yerel aşırı ısınmaya (sıcaklık artışı 5 ̊10 °C),ki bu da pigmentin dağılımı istikrarını tehlikeye sokar.;
- Optimal aralık: %65~%75; bu aralıkta, boncuk çarpışma sıklığı, verimli öğütme enerjisi aktarımını sağlayan 104~105 çarpışmaya / dakikaya ulaşabilir.
Yüzeyde tedavi edilmemiş zirkonya boncuklarının yüzeyinde hidroxil grupları vardır ve bu gruplar nanopartiküllerle hidrojen bağları oluşturur.Bu da pigmentlerin boncuk yüzeyine emilişine yol açar ve "ikinci bir toplanma" ile sonuçlanır.Bunun aksine, SiO2 veya PDMS (polydimetilsiloksane) ile kaplanmış zirkonya boncukları gibi yüzey değişikliklerine maruz kalan zirkonya boncukları bu emilim olgusunu etkili bir şekilde azaltabilir.Veriler, PDMS ile kaplanmış zirkonya boncuklarının pigment emilim oranını 12% 5'ten % 3'e kadar, renk pastalarının D50 parçacık boyutunu 280 nm'den 180 nm'ye optimize etmek ve statik depolamadan sonra aglomerasyon hızını önemli ölçüde düşürmek.
Zirkonya boncukları son derece düşük bir aşınma oranına sahiptir (≤0,005%), bu da cam boncuklardan ve alümina boncuklarından önemli ölçüde daha düşüktür.Bu düşük aşınma oranı, öğütme işlemi sırasında daha az kirlilik iyonu girdiğini gösterir, böylece renk pastalarının kimyasal istikrarını ve parçacık boyutu dağılımını korumaya yardımcı olur.Renkli pastanın parçacık boyutunun artmasına ve performansının düşmesine neden olur.
Nanopartiküllerin renk üretme özelliği "ışık ve pigment parçacıkları arasındaki etkileşimden" kaynaklanır: parçacık boyutu dağılımı ne kadar darsa, parçacıklar o kadar düzenlidir.ışık dağılımı (kapsama kaynağı) ve emilim (renk kaynağı) ne kadar düzenli olursa, üstün renk performansına neden olur.
Prensip: Pigman parçacığı boyutu yaklaşık olarak düşen ışık dalga boyununun 1/4'ü olduğunda (görünür ışık için en uygun parçacık boyutu yaklaşık olarak 100 ila 190 nm arasında değişir),Işık dağılımı maksimum değerine ulaşır.Zirkonya boncuklarını optimize ederek, 150 nm'de D50'yi dengeleyerek,kapsam gücü (kontrast oranı) %75'ten %90'a kadar artırılabilir, endüstride önde gelen bir performans seviyesine ulaştı.
Aynı parçacık boyutuna sahip pigmentler, belirli dalga boylarında daha yoğun bir ışık emilimini gösterir ve daha doymuş renkler üretir.Renk farkı ΔE, renk sapmasını ölçmek için standart bir metriktirÇoğu endüstriyel uygulamada, ΔE değeri <1.5, insan gözünün çözünürlük kapasitesinin ötesinde yüksek kaliteli bir standart olarak kabul edilir.Renkli pasta için ΔE değerinin 1'in altında olması mümkündür..5, çıplak gözle ayırt edilemez bir seviyeye ulaşıyor.
Pigment parçacıkları ne kadar ince ve eşit dağılsa, kaplama sonrası filmin yüzeyi o kadar pürüzsüz olur ve parlaklığı o kadar yüksektir.Film katmanının parlaklığı (60°'da) 45 GU'dan 80 GU'ya kadar artırılabilir..
Su bazlı mimari kaplamalar: SiO2 kaplamalı zirkonya boncukları kullanmak önerilir. Parçacık boyutu 0,2 ∼0,3 mm, doldurma oranı %70 ve hedef D50 değeri 150 ∼250 nm.ve kapsama oranı> 90%.
Yüksek kaliteli mürekkep: Renkli pastanın hedef D50 parçacık boyutu 100×180 nm ve ΔE <1 olduğunda, % 65'lik bir dolma oranı ile 0.1×0.2 mm PDMS kaplamalı zirkonya boncuklarının kullanımı önerilir.0.
Kozmetikler (temel): 0,05 ∼0,1 mm'lik bir parçacık boyutuna sahip kaplamamış yüksek saflıklı zirkonya boncukları kullanılması önerilir; hedef renk pastasının D50'si 50 ∼100 nm arasında olmalıdır,Kirliliklerin dışarı sızdırılmamasını sağlamak.
Seramik glaze: % 75 dolma oranına sahip 0,3 ∼0,5 mm alümina mermi veya kompozite mermi kullanılması ve renk pastası için hedef D50 parçacık boyutu 200 ∼300 nm arasında önerilmektedir.yüksek sıcaklık direnç gereksinimlerini karşılamak için.
- Özel teknoloji optimizasyonu: özel " çekirdek kabuk yapılandırılmış " zirkonya boncuklarının geliştirilmesini, çevrimiçi parçacık boyutu izleme ile akıllı öğütme sisteminin entegre edilmesini içerir,ve enerji tüketimini azaltmak için ultrasonik işlem gibi yardımcı dispersiyon tekniklerinin araştırılması.
- Mevcut zorluklar öncelikle şunları içerir: 0,05 ila 0,1 mm çaplarındaki ultra ince zirkonya boncuklarının büyük ölçekli üretimi ve maliyet kontrolü,Ayrıca yüksek viskozluklu pigment dispersiyon sistemlerinde boncukların mükemmel akışını ve tekdüze dağılmasını nasıl sağlayacağınız.
Zirconia beads leverage a fourfold mechanism— "particle size matching – energy regulation – surface anti-adsorption – low impurity contamination" —to effectively optimize the particle size distribution of nano-color pigments, böylece gizleme gücünü, renk doygunluğunu, renk doğruluğunu ve parlaklığını önemli ölçüde arttırır.Özel gereksinimlere dayanarak uygun modelin kesin seçimi gereklidir.Gelecekte devam eden teknolojik yenilikler, nano renkli pigment performansının daha da iyileştirilmesini sağlayacaktır.