Kako kombinovati lakove sa nanofilerima

Proizvodnja laka zahteva moćnu opremu za mešanje koja može da rukuje nanočesticama i pigmentima, koji moraju biti ravnomerno raspršeni u formulaciju. Ultrazvučni homogenizatori su visoko efikasna i pouzdana tehnika disperzije koja obezbeđuje homogenu distribuciju nanočestica u polimere.

Proizvodnja lakova sa ultrazvučnim mikserima visokih performansi

Lak se opisuje kao jasan prozirni čvrsti zaštitni premaz ili film, koji je formulisan od smola (npr. akril, poliuretan, alkid, šelak), suvo ulje, metalni sušilica i isparljivi rastvarači (npr. nafta, mineralni duh ili tanji). Kada se lak osuši, njegov sadržani rastvarač isparava, a preostali sastojci oksidiraju ili polimeriziraju kako bi formirali izdržljiv prozirni film. Lakovi se uglavnom koriste kao zaštitni premazi za drvene površine, slike i razne dekorativne predmete, dok se UV lakovi za sušenje koriste u automobilskim premazima, kozmetici, hrani, nauci i drugim granama.

Ultrazvučna disperzija nano-silicijuma u laku

Čest primjer ultrazvučnog raspršivanja je inkorporacija koloidnih silicijuma, koji se obično dodaju za davanje lakova tiksotropnih svojstava.
Na primer, polieterimidni lak ispunjen nanosilicijem pokazuje povećan životni vek do 30 puta veći od standardnog. Nano-silicijum poboljšava svojstva laka kao svoju električnu provodljivost, DC i AC dielektričnu snagu i snagu veze. Ultrazvučni disperzatori se stoga široko koriste za proizvodnju električno provodljivih premaza.
Ostali silikatni minerali, wollastonite, talk, mica, kaolin, feldspar i nefelin syenite su jeftini fileri i široko se koriste kao takozvani ekstenderski pigmenti, koji se dodaju za modificiranje reologije (viskoznost), stabilnost sedimentacije i čvrstoću filma u premazima.

Dokazana superiornost ultrazvučnika za disperziju nanofilera

Monteiro et al. (2014) upoređivanje uobičajenih tehnologija raspršivanja – Rotor-stator mikser, Cowles impeller, i ultrazvučni disperzer tipa sonde – o njihovoj efikasnosti u disperziji titanijum dioksida (TiO2, anataza). Ultrasonicacija se pokazala kao najefikasnija za raspršivanje nanočestica u vodi pomoću konvencionalnog Na-PAA polielektrolita i izvrsno miješanje sa rotor-stator ili Cowles impeller značajno.
Različite tehnike disperzije upoređene su kako bi se identifikovala najefikasnija u stvaranju dobro deaglomerirane nano-TiO2 vodene suspenzije. Natrijeva so poliakrilne kiseline (Na-PAA), konvencionalno korištena u industriji za vodene disperzije TiO2, korištena je kao referentni disperzant. Slika 1 prikazuje dobijene distribucije veličine čestica zapremine (PSD), koristeći Cowles disperzer (30 min pri 2000 o/min), rotor-stator mikser (30 min pri 14000 o/min) i ultrazvučni tip sonde (Hielscher UIP1000hdT2 min na 50% amplitude). “Koristeći Cowles raspršivač, veličine čestica bile su u tri različita raspona: 40–100 nm, 350–1000 nm i 1200–4000 nm. Veći aglomerati jasno dominiraju distribucijom, pokazujući da je ova tehnika neefikasna. Rotor-stator je takođe dao nezadovoljavajuće rezultate, nezavisno od nanočestica koje se dodaju odjednom ili postepeno tokom vremena mešanja. Glavna razlika uočena u Cowlesovom rezultatu povezana je s pomjeranjem srednjeg vrha na višu veličinu čestica, djelomično spajajući se s desnim vrhom. S druge strane, upotreba ultrazvuka dala je mnogo bolji rezultat, sa uskim vrhom centriranim na 0,1 nm i dva mnogo manja u rasponu od 150–280 nm i 380–800 nm.”

Distribucije veličine čestica nano-TiO2 vodenih disperzija (10mgmL−1, pH = 9) pripremljene različitim tehnikama disperzije. Ultrasonicacija daje najmanje TiO2 nanočestice i najuže krive redukcije veličine čestica. Kada je korišten disperzant (Na-PAA), omjer nano-TiO2 bio je 1:1.
(Studija i grafika: © Monteiro et al., 2014)

Sprej-sušen TiO2 prije i nakon ultrazvučnog milanja

Ovaj rezultat se slaže sa radom Sato et al. (2008), izveštavajući bolje rezultate ultrazvučnim nego sa drugim tehnikama za raspršivanje nanočestica TiO2 u vodi. Udarni talasi nastali akustičnom / ultrazvučnom kavitacijom dovode do veoma intenzivnih sudara međučestica i efikasnog glodanja čestica i deaglomeracije do uniformnih nano-skalnih fragmenata.
(cf. Monteiro et al., 2014)

Ultrazvučni homogenizatori visokih performansi za proizvodnju lakova

Kada se nanočestice i nanofileri koriste u industrijskim proizvodnim procesima, kao što su proizvodnja lakova i premaza, suvi prah mora biti homogeno pomešan u tečnu fazu. Disperzija nanočestica zahtijeva pouzdanu i efikasnu tehniku miješanja, koja primjenjuje dovoljno energije za razbijanje aglomerata kako bi se oslobodili kvaliteti nano-čestica na skali. Ultrazvučni instrumenti su poznati kao moćni i pouzdani disperzatori, pa se koriste za deaglomeraciju i distribuciju različitih materijala kao što su silicijum, nanocijevi, grafen, minerali i mnogi drugi materijali homogeno u tekuću fazu kao što su smole, epoksidi i pigmentne glavne serije. Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučne disperzije visokih performansi za bilo koju vrstu primjene homogenizacije i deaglomeracije.
Kada je reč o proizvodnji nanodisperzija, precizna kontrola sonicacije i pouzdan ultrazvučni tretman suspenzije nanočestica su od suštinskog značaja za dobijanje proizvoda visokih performansi. Hielscher Ultrasonics procesori vam daju potpunu kontrolu nad svim važnim parametrima obrade kao što su unos energije, ultrazvučni intenzitet, amplituda, pritisak, temperatura i vreme zadržavanja. Na taj način možete da podesite parametre optimizovanim uslovima, što dovodi do visokokvalitetne nanodisperzije kao što su nanozilica ili nano-TiO2 kaše.

Za bilo koji volumen / kapacitet: Hielscher nudi ultrasonikatore i širok portfolio pribora. To omogućava konfiguraciju idealnog ultrazvučnog sistema za vašu aplikaciju i proizvodni kapacitet. Od malih bočica koje sadrže nekoliko mililitara do toka velike volumene hiljada litara na sat, Hielscher nudi pogodan ultrazvučni rješenje za vaš proces.
Visoka viskoznost: Ultrazvučni inline sistemi lako obrađuju formulacije slične pastama, npr. pigmentne master serije, gdje se pigment miješa pri visokom opterećenju čestica ravnomjerno u mješavini plastifikatora, monomera i polimera.
Robusnost: Naši ultrazvučni sistemi su robusni i pouzdani. Svi Hielscherovi ultrasonikatori su izgrađeni za 24/7/365 rad i zahtijevaju vrlo malo održavanja.
User-friendliness: Elaborirani softver naših ultrazvučnih uređaja omogućava pred-selekciju i čuvanje postavki sonikacije za jednostavno i pouzdano sonication. Intuitivni meni je lako dostupan putem digitalnog obojenog touch-displaya. Daljinska kontrola preglednika vam omogućava da upravljate i nadgledate putem bilo og internet preglednika. Automatsko snimanje podataka čuva procesne parametre bilo koje sonication run na ugrađenoj SD-kartici.
Odlična energetska efikasnost: U poređenju sa alternativnim tehnologijama disperzija, Hielscherovi ultrasonikatori se izvrsno uvećaju sa izvanrednom energetskom efikasnosti i superiornim rezultatima u distribuciji veličine čestica.
Visokog kvaliteta & Robusnost: Hielscher ultrazvučnici su poznati po svom kvalitetu, pouzdanosti i robusnosti. Hielscher Ultrasonics je ISO sertifikovana kompanija i poseban akcenat stavlja na ultrazvučnike visokih performansi koji sadrže najsavremeniju tehnologiju i jednostavnost korišćenja. Naravno, Hielscher ultrazvučni atori su usklađeni sa CE i ispunjavaju zahteve UL, CSA i RoHs.

Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators: