Sådan blandes lakker med nanofyldstoffer

Lakproduktion kræver kraftigt blandingsudstyr, der kan håndtere nanopartikler og pigmenter, som skal spredes ensartet i formuleringen. Ultralyd homogenisatorer er yderst effektive og pålidelige dispergeringsteknik, som giver en homogen fordeling af nanopartiklerne i polymerer.

Lakproduktion med højtydende ultralydsblandere

En lak beskrives som en klar gennemsigtig hård beskyttende belægning eller film, der er formuleret af harpikser (f.eks. Akryl, polyurethan, alkyd, shellak), tørreolie, en metaltørrer og flygtige opløsningsmidler (f.eks. Nafta, mineralsk spiritus eller tyndere). Når lak tørrer, fordampes det indeholdte opløsningsmiddel, og de resterende bestanddele oxiderer eller polymeriserer for at danne en holdbar gennemsigtig film. Lakker bruges mest som beskyttende belægninger til træoverflader, malerier og forskellige dekorative genstande, mens UV-hærdende lakker bruges i bilbelægninger, kosmetik, mad, videnskab og andre grene.

Ultralyd dispersion af nano-silica i lak

Et almindeligt eksempel på ultralydsdispergering er inkorporering af kolloide silicas, som normalt tilsættes for at give lakker thixotropiske egenskaber.
For eksempel viser nano-silicafyldt polyetherimidlak en øget levetid op til tredive gange højere end en standard. Nano-silica forbedrer lakegenskaberne som dens elektriske ledningsevne, dens DC og AC dielektriske styrker og dens bindingsstyrke. Ultralydspredere anvendes derfor i vid udstrækning til fremstilling af elektrisk ledende belægninger.
Andre silikatmineraler, wollastonit, talkum, glimmer, kaolin, feldspat og nephelinsyenit er billige fyldstoffer og anvendes i vid udstrækning som såkaldte extenderpigmenter, som tilsættes for at ændre reologi (viskositet), sedimenteringsstabilitet og filmstyrke i belægninger.

Forskning bevist overlegenhed af ultralydapparater til nanofiller dispersion

Monteiro et al. (2014) sammenlignede almindelige spredningsteknologier – nemlig rotor-stator mixer, Cowles impeller og ultralydssonde-type dispergeringsmiddel – med hensyn til deres effektivitet ved dispergering af titandioxid (TiO2, anatase). Ultralydbehandling viste sig at være den mest effektive til at sprede nanopartiklerne i vand ved hjælp af konventionel Na-PAA polyelektrolyt og udmærkede blanding med en rotor-stator eller Cowles løbehjul betydeligt.
Undersøgelsens detaljer: Forskellige dispersionsteknikker blev sammenlignet for at identificere den mest effektive til at skabe en godt deagglomereret nano-TiO2 vandig suspension. Natriumsalt af polyacrylsyre (Na-PAA), der traditionelt anvendes i industrien til vandige TiO2-dispersioner, blev anvendt som referencedispergeringsmiddel. Fig. 1 viser volumenpartikelstørrelsesfordelingen (PSD) opnået ved hjælp af Cowles disperser (30 min ved 2000 o / min), rotor-stator mixer (30 min ved 14000 o / min) og sonde-type ultralydbehandling (Hielscher UIP1000hdT, 2 min ved 50% amplitude). “Ved hjælp af Cowles dispergeringsmiddel var partikelstørrelserne i tre forskellige intervaller: 40-100 nm, 350-1000 nm og 1200-4000 nm. De større agglomerater dominerer klart fordelingen og viser, at denne teknik er ineffektiv. Rotor-statoren gav også utilfredsstillende resultater, uafhængigt af at nanopartiklerne blev tilsat på én gang eller gradvist langs blandingstiden. Den største forskel, der observeres i Cowles resultat, er relateret til forskydningen af den midterste top til den højere partikelstørrelse, delvis fusionerende med den højre top. På den anden side gav brugen af ultralyd et meget bedre resultat med en smal top centreret ved 0,1 nm og to meget mindre i intervallerne 150-280 nm og 380-800 nm.”

Partikelstørrelsesfordelinger af nano-TiO2 vandige dispersioner (10mgmL-1, pH = 9) fremstillet ved anvendelse af forskellige dispersionsteknikker. Ultralydbehandling giver de mindste TiO2 nanopartikler og de smalleste partikelstørrelsesreduktionskurver. Når dispergeringsmiddel (Na-PAA) blev anvendt, var forholdet til nano-TiO2 1: 1.
(undersøgelse og grafik: © Monteiro et al., 2014)

Spraytørret TiO2 før og efter ultralydsfræsning

Dette resultat stemmer overens med arbejdet af Sato et al. (2008) og rapporterer bedre resultater med ultralydbehandling end med andre teknikker til dispergering af nanosized TiO2-partikler i vand. Chokbølgerne skabt af akustisk / ultralydkavitation fører til meget intense interpartikelkollisioner og effektiv partikelfræsning og deagglomerering til ensartede nanoskalafragmenter.
(jf. Monteiro et al., 2014)

Højtydende ultralydshomogenisatorer til lakproduktion

Når nanopartikler og nanofyldstoffer anvendes i industrielle fremstillingsprocesser såsom fremstilling af lakker og belægninger, skal tørt pulver blandes homogent i en flydende fase. Nano-partikeldispersion kræver en pålidelig og effektiv blandingsteknik, som anvender nok energi til at bryde agglomerater for at frigøre kvaliteterne af nanoskala partikler. Ultralydapparater er velkendte som kraftfulde og pålidelige dispergeringsmidler, der derfor bruges til at deagglomerere og distribuere forskellige materialer såsom silica, nanorør, grafen, mineraler og mange andre materialer homogent i en flydende fase, såsom harpikser, epoxier og pigmentmasterbatcher. Hielscher Ultrasonics designer, fremstiller og distribuerer højtydende ultralydsdispergeringsmidler til enhver form for homogenisering og deagglomerering applikationer.
Når det kommer til produktion af nanodispersioner, er præcis sonikeringskontrol og en pålidelig ultralydsbehandling af nanopartikelsuspensionen afgørende for at opnå højtydende produkter. Hielscher Ultrasonics 'processorer giver dig fuld kontrol over alle vigtige behandlingsparametre såsom energiindgang, ultralydintensitet, amplitude, tryk, temperatur og retentionstid. Derved kan du justere parametrene til optimerede forhold, hvilket efterfølgende fører til nanospredning af høj kvalitet såsom nanosilica eller nano-TiO2 gylle.

For enhver mængde / kapacitet: Hielscher tilbyder ultralydsapparater og en bred portefølje af tilbehør. Dette giver mulighed for konfiguration af det ideelle ultralydssystem til din applikation og produktionskapacitet. Fra små hætteglas, der indeholder et par milliliter til store volumenstrømme på tusinder af gallons i timen, tilbyder Hielscher den passende ultralydsløsning til din proces.
Høje viskositeter: Ultralyd inline systemer behandler let pastalignende formuleringer, fx pigment master batches, hvor et pigment blandes ved høj partikelbelastning ensartet i en blanding af blødgører, monomer og polymer.
Robusthed: Vores ultralydssystemer er robuste og pålidelige. Alle Hielscher ultralydsapparater er bygget til 24/7/365 drift og kræver meget lidt vedligeholdelse.
Brugervenlighed: Udarbejdet software af vores ultralydsenheder gør det muligt at vælge og gemme sonikeringsindstillinger for en enkel og pålidelig sonikering. Den intuitive menu er let tilgængelig via en digital farvet touch-display. Fjernbetjeningen browserstyring giver dig mulighed for at betjene og overvåge via enhver internetbrowser. Automatisk dataregistrering gemmer procesparametrene for enhver sonikering, der køres på et indbygget SD-kort.
Fremragende energieffektivitet: Sammenlignet med alternative spredningsteknologier udmærker Hielscher ultralydsapparater sig med fremragende energieffektivitet og overlegne resultater inden for partikelstørrelsesfordeling.
Høj kvalitet & Robusthed: Hielscher ultralydapparater er anerkendt for deres kvalitet, pålidelighed og robusthed. Hielscher Ultrasonics er et ISO-certificeret firma og lægger særlig vægt på højtydende ultralydapparater med state-of-the-art teknologi og brugervenlighed. Selvfølgelig er Hielscher ultralydapparater CE-kompatible og opfylder kravene i UL, CSA og RoHs.

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater: