Različitih komponenti, kao što su pigmenti, punila, kemijskih dodataka, kroslinkeri i reologija modifikatori idu u premaz i boja formulacije. Ultrazvuk je efikasno sredstvo za disperziju i emulgovanje, sprečavanju grupisanja malih čestica i mljevenje takvih komponenti u premaza.

Ultrazvuk se koristi u formulaciji premaza za:

• emulgovanja polimera u vodenoj sistemima
• rasipanjem i fino glodanje pigmenata
• smanjenje veličine nanomaterijala u prelivima visokih performansi

Premazima padaju u dvije široke kategorije: smole i premazima na bazi vode i otapao. Svaki tip ima svoje izazove. Smjerovi koji pozivaju na smanjenje VOC-a i visoke cijene otavara stimulišu rast tehnologija premaza od smole koje se prenoše u vodi. Upotreba ultrasonication može poboljšati performanse takvih eko-friendly sistema.

Enhanced Coating Formulation due Ultrasonication

Ultrazvuk može pomoći formulatorima arhitektonskih, industrijskih, automobilski i drvenih premaz za poboljšanje karakteristika premaze, kao što su jačina boje, ogrebotina, otpornost na pukotinu i UV ili električna provodljivost. Neke od ovih karakteristika premaza postižu se uključivanjem materijala nano veličine, npr. metalnih oksida (TiO₂, Silica, Ceria, ZnO, …).

Ultrazvuk dodatno pomaže u defoamingu (uvučeni mehurići) i odmrzavanje (rastvoreni plin) visoko viskoznih proizvoda. Pročitajte više o ultrazvučnoj de-aeration i degasing tekućine!

Kako se ultrazvučna tehnologija raspršivanja može koristiti na laboratorijskom, klupa-top i industrijskom nivou proizvodnje, što omogućava stope prolaska preko 10 tona/sat se primjenjuje u R&D stage i u komercijalnoj produkciji. Rezultati procesa se mogu skalirati lako i linearno.

Hielscherovi ultrazvučni uređaji su vrlo energetski efikasni. Uređaji pretvaraju cca. 80 do 90% električne ulazne snage u mehaničku aktivnost u tekućini. To dovodi do značajnije nižih troškova obrade.

Slijedeći linkove u nastavku, možete pročitati više o upotrebi ultrazvuka visokih performansi za

• emulgovanja polimera u vodenoj sistemima,
• rasipanjem i fino glodanje pigmenata,
• i smanjenje veličine nanomaterijala.

Polimerizacija emulzije koristeći Sonication

Tradicionalne formulacije obloga koriste osnovnu hemiju polimera. Promjena tehnologije premazivanja na bazi vode utiče na selekciju sirovina, svojstva i metodologije formulacije.

U konvencionalnom emulzija polimerizacije, npr za vodenoj bazi premaza, čestice su izgrađeni od centra do njihovoj površini. Kinetička faktori utiču čestica homogenost i morfologije.

obrada Ultrazvučno se može koristiti na dva načina stvaraju polimer emulzije.

• Vrhunskih: Emulgiranje/Disperzija većih polimera čestica za stvaranje manjih čestica smanjenjem veličine
• Odozdo prema gore: Upotreba ultrazvuka prije ili tokom polimerizacije čestica

 

 

Nanoparticulate Polimeri u Miniemulsions

Polimerizacija čestica u miniemulzijama omogućava proizvodnju raspršenih polimernih čestica sa dobrom kontrolom nad veličinom čestica. Sinteza nanočesticnih polimernih čestica u miniemulzijama (poznata i kao nanoreaktori), kao što je predstavio K. Landfester (2001), odlična je metoda za formiranje polimernih nanočestica. Ovaj pristup koristi veliki broj malih nanokompartmana (faza raspršivanja) u emulzijama kao nanoreaktori. U tim, čestice se sintetiziraju na vrlo paraleln način u pojedinačnim, zatvorenim kapljicama. U svom papiru, Landfester (2001) predstavlja polimerizaciju u nanoreaktorima u visokoj savršenosti za generaciju visoko identičnih čestica gotovo uniformne veličine. Slika iznad prikazuje čestice dobivene ultrazvučno asistiranom poliaddicijom u miniemulzijama.

Male kapljice generisane primjenom visokog smicanja (ultrasonication) i stabilizovane stabilizatorima (emulgatorima), mogu se očvrsnuti naknadnom polimerizacijom ili padom temperature u slučaju materijala koji tope niske temperature. Kako ultrasonication može proizvesti vrlo male kapljice gotovo uniformne veličine u procesu sepa i proizvodnje, omogućava dobru kontrolu nad konačnom veličinom čestica. Za polimerizaciju nanočestica, hidrofilni monomeri se mogu emulgovati u organsku fazu, a hidrofobni monomeri u vodi.

Pri smanjenju veličine čestica, totalna površina čestica se istovremeno povećava. Slika lijevo pokazuje korelaciju između veličine čestica i površine u slučaju sfernih čestica. Stoga, količina surfaktanta potrebna za stabilizaciju emulzije povećava se gotovo linialno sa ukupnom površinom čestica. Vrsta i količina surfaktanta utiču na veličinu kapljice. Kapljice od 30 do 200nm mogu se dobiti pomoću anionskih ili cationic surfaktants.

Pigmenti u Premazi

Organski i anorganski pigmenti su važna komponenta premazanih formulacija. Da bi se maksimalno poboljšala performansa pigmenta potrebna je dobra kontrola nad veličinom čestica. Pri dodavanju pigmentnog praha u vodeno prenosive, otapane ili epoksidne sisteme, pojedinačne čestice pigmenta obično formiraju velike aglomerate. Mehanizmi visokog smicanja, kao što su rotor-stator mikseri ili mlinovi agitatorske kuglice se konvencionalno koriste za razbijanje takvih aglomerata i za samljenje pojedinačnih čestica pigmenta. Ultrasonikacija u izuzetno efikasnoj alternativi za ovaj korak u proizvodnji premazi.

Grafovi ispod pokazuju utjecaj sonication na veličinu biserne luster pigment. Ultrazvuk samlje pojedinačne čestice pigmenta velikom brzinom međučesticnog sudara. Istaknuta prednost ultrasonicationa je visok utjecaj kavitacionih sila smicanja, što upotrebu brusnih medija (npr. perle, bisere) čini nepotrebnom. Kako se čestice ubrzavaju ekstremnim brzim tekućim mlaznjacima do 1000 km/h, sudar se nasilno i razbija u male komadiće. Abrazija čestica daje ultrazvučno izmješenim česticama glatku površinu. Ukupno gledano, ultrazvučno milanje i disperzija rezultiraju finom distribucijom čestica.

 

Ultrazvučno mlevenje i raspršivanje često excelira mješalice velike brzine i medijske mlinove jer sonication pruža dosljedniju obradu svih čestica. Generalno, ultrasonication proizvodi manje veličine čestica i usku distribuciju veličine čestica (pigmentne krive za mrljanje). Time se poboljšava ukupni kvalitet disperzije pigmenta, jer veće čestice obično ometaju sposobnost obrade, sjaja, otpornosti i optičkog izgleda.

Budući da se relaksacija i brušenje čestica zasniva na sudaru međučestica kao rezultat ultrazvučne kavitacije, ultrazvučni reaktori mogu podnijeti prilično visoke čvrste koncentracije (npr. master batches) i još uvijek proizvode dobre efekte smanjenja veličine. Tablica ispod prikazuje slike mokra-milling TiO2.

Radnja u nastavku prikazuje oblive distribucije veličine čestica za deaglomeraciju Degussa anataze titanij dioksida ultrasonikacijom. Uzak oblik krivine nakon sonicationa je tipična osobina ultrazvučne obrade.

Nano materijala u srednjoj premazi

Nanotehnologija je tehnologija u nastajanju koja se pojavljuje u mnogim industrijama. Nanomaterijali i nanokompoziti se koriste u koordinacijama, npr. u cilju jačanja absuzije i izgreda otpora ili UV-stabilnosti. Najveći izazov za primjenu na kojatima je retencija transparentnosti, jasnoće i sjaj. Stoga, nano članci su vrlo mali da izbjegavaju miješanje sa vidljivim spektrom svjetlosti. Za mnoge aplikacije, ovo je znatno niže od 100nm.

Mokra mljenje komponenti visokih performansi do raspona nanometara postaje presudan korak u formulaciji nanoengineered premaza. Bilo koje čestice koje ometaju vidljivo svjetlo, uzrokuju izmaglice i gubitak u transparentnosti. Stoga su potrebne vrlo uske distribucije veličine. Ultrasonication je vrlo efikasno sredstvo za fino seljenje krutosti. Ultrazvučna / akustična kavitacija u tekućinama uzrokuje sudare međučestica velike brzine. Različite od konvencionalnih mlinova i šljunčanih mlinova, same čestice se međusobno kominiraju, što čini mleđave medije nepotrebnim.

Kompanijama, kao što su Panadur (Njemačka) koristite Hielscher ultrasonicators za raspršivanje i deagglomeration nanomaterials u kaput premaz. Kliknite ovdje da biste pročitali više o ultrazvučnoj disperziji premaz u kaputu!

Za sonikaciju zapaljive tekućine ili otapao u opasnim okruženjima ATEX certifikovani procesori su dostupni. Saznajte više o Atex-certificiranom ultrasonikatoru UIP1000-Exd!