Πώς να αναμίξετε βερνίκια με νανοπληρωτικά

Η παραγωγή βερνικιού απαιτεί ισχυρό εξοπλισμό ανάμιξης που μπορεί να χειριστεί νανοσωματίδια και χρωστικές ουσίες, τα οποία πρέπει να διασκορπιστούν ομοιόμορφα στη σύνθεση. Οι ομογενοποιητές υπερήχων είναι εξαιρετικά αποτελεσματική και αξιόπιστη τεχνική διασποράς που παρέχει μια ομοιογενή κατανομή των νανοσωματιδίων σε πολυμερή.

Παραγωγή βερνικιού με μίξερ υπερήχων υψηλής απόδοσης

Ένα βερνίκι περιγράφεται ως μια διαφανής σκληρή προστατευτική επίστρωση ή μεμβράνη, η οποία παρασκευάζεται από ρητίνες (π.χ. ακρυλικό, πολυουρεθάνη, αλκυδικό, κόμμεα λάκκας), ξηραντικό έλαιο, ξηραντήρα μετάλλων και πτητικούς διαλύτες (π.χ. νάφθα, ορυκτό αλκοόλ ή αραιωτικό). Όταν το βερνίκι στεγνώνει, ο περιέχων διαλύτης του εξατμίζεται και τα υπόλοιπα συστατικά οξειδώνονται ή πολυμερίζονται για να σχηματίσουν ένα ανθεκτικό διαφανές φιλμ. Τα βερνίκια χρησιμοποιούνται κυρίως ως προστατευτικές επικαλύψεις για ξύλινες επιφάνειες, πίνακες ζωγραφικής και διάφορα διακοσμητικά αντικείμενα, ενώ τα βερνίκια σκλήρυνσης UV χρησιμοποιούνται σε επιστρώσεις αυτοκινήτων, καλλυντικά, τρόφιμα, επιστήμη και άλλους κλάδους.

Υπερήχων διασπορά νανο-πυριτίου στο βερνίκι

Ένα κοινό παράδειγμα για υπερηχητική διασπορά είναι η ενσωμάτωση κολλοειδών πυριτίων, τα οποία συνήθως προστίθενται για να δώσουν βερνίκια θιξοτροπικές ιδιότητες.
Για παράδειγμα, το βερνίκι πολυαιθεριμιδίου γεμάτο νανοδιοξείδιο του πυριτίου παρουσιάζει αυξημένη διάρκεια ζωής έως και τριάντα φορές υψηλότερη από ένα τυπικό. Το νανοπυρίτιο βελτιώνει τις ιδιότητες του βερνικιού ως ηλεκτρική αγωγιμότητα, τις διηλεκτρικές αντοχές DC και AC και τη δύναμη συγκόλλησης. Οι υπερηχητικοί διασκορπιστές χρησιμοποιούνται επομένως ευρέως για την παραγωγή ηλεκτρικά αγώγιμων επικαλύψεων.
Άλλα πυριτικά ορυκτά, ο βολλαστονίτης, ο τάλκης, ο μαρμαρυγίας, ο καολίνης, ο άστριος και ο συενίτης νεφελίνης είναι φθηνά πληρωτικά και χρησιμοποιούνται ευρέως ως λεγόμενες χρωστικές αραίωσης, οι οποίες προστίθενται για να τροποποιήσουν τη ρεολογία (ιξώδες), τη σταθερότητα καθίζησης και την αντοχή του φιλμ στις επικαλύψεις.

Έρευνα αποδεδειγμένη ανωτερότητα των υπερήχων για διασπορά νανοπληρωτών

Οι Monteiro et al. (2014) συνέκριναν κοινές τεχνολογίες διασποράς – δηλαδή μίξερ ρότορα-στάτορα, πτερωτή Cowles και διασκορπιστή τύπου καθετήρα υπερήχων – όσον αφορά την αποτελεσματικότητά τους στη διασπορά διοξειδίου του τιτανίου (TiO2, ανατάση). Υπερήχους αποκαλύφθηκε ότι είναι η πιο αποτελεσματική για τη διασπορά των νανοσωματιδίων στο νερό χρησιμοποιώντας συμβατικό πολυηλεκτρολύτη Na-PAA, και υπερέχει ανάμειξη με ρότορα-στάτορα ή πτερωτή Cowles σημαντικά.
Οι λεπτομέρειες της μελέτης: Συγκρίθηκαν διαφορετικές τεχνικές διασποράς προκειμένου να προσδιοριστεί η πιο αποτελεσματική στη δημιουργία ενός καλά αποσυσσωματωμένου υδατικού εναιωρήματος νανο-TiO2. Το άλας νατρίου του πολυακρυλικού οξέος (Na-PAA), που χρησιμοποιείται συμβατικά στη βιομηχανία για υδατικές διασπορές TiO2, χρησιμοποιήθηκε ως μέσο διασποράς αναφοράς. Το σχήμα 1 δείχνει τις κατανομές μεγέθους σωματιδίων όγκου (PSD) που ελήφθησαν, χρησιμοποιώντας διασκορπιστή Cowles (30 λεπτά στις 2000 σ.α.λ.), μίξερ ρότορα-στάτορα (30 λεπτά στις 14000 σ.α.λ.) και υπερήχους τύπου καθετήρα (Hielscher UIP1000hdT, 2 λεπτά σε πλάτος 50%). “Χρησιμοποιώντας τον διασκορπιστή Cowles τα μεγέθη των σωματιδίων ήταν σε τρεις διαφορετικές περιοχές: 40-100 nm, 350-1000 nm και 1200-4000 nm. Τα μεγαλύτερα συσσωματώματα κυριαρχούν σαφώς στην κατανομή, δείχνοντας ότι αυτή η τεχνική είναι αναποτελεσματική. Ο στροφέας-στάτορας παρείχε επίσης μη ικανοποιητικά αποτελέσματα, ανεξάρτητα από την προσθήκη νανοσωματιδίων αμέσως ή σταδιακά κατά τη διάρκεια του χρόνου ανάμιξης. Η κύρια διαφορά που παρατηρήθηκε στο αποτέλεσμα του Cowles σχετίζεται με τη μετατόπιση της μεσαίας κορυφής στο υψηλότερο μέγεθος σωματιδίων, εν μέρει συγχωνευόμενη με τη δεξιότερη κορυφή. Από την άλλη, η χρήση υπερήχων έδωσε ένα πολύ καλύτερο αποτέλεσμα, με μια στενή κορυφή κεντραρισμένη στα 0,1 nm και δύο πολύ μικρότερες στις περιοχές 150-280 nm και 380-800 nm.”

Κατανομές μεγέθους σωματιδίων υδατικών διασπορών νανο-TiO2 (10mgmL−1, pH = 9) που παρασκευάζονται χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνικές διασποράς. Υπερήχους δίνει τα μικρότερα νανοσωματίδια TiO2 και τις στενότερες καμπύλες μείωσης μεγέθους σωματιδίων. Όταν χρησιμοποιήθηκε διασκορπιστικό (Na-PAA), η αναλογία προς το νανο-TiO2 ήταν 1:1.
(μελέτη και γράφημα: © Monteiro et al., 2014)

Ξήρανση με ψεκασμό TiO2 πριν και μετά την άλεση με υπερήχους

Αυτό το αποτέλεσμα συμφωνεί με το έργο των Sato et al. (2008), αναφέροντας καλύτερα αποτελέσματα με υπερήχους από ό, τι με άλλες τεχνικές για τη διασπορά νανομεγεθών σωματιδίων TiO2 στο νερό. Τα κρουστικά κύματα που δημιουργούνται από την ακουστική / υπερηχητική σπηλαίωση οδηγούν σε πολύ έντονες συγκρούσεις μεταξύ σωματιδίων και αποτελεσματική άλεση και αποσυσσωμάτωση σωματιδίων σε ομοιόμορφα θραύσματα νανοκλίμακας.
(πρβλ. Monteiro et al., 2014)

Υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές για την παραγωγή βερνικιού

Όταν νανοσωματίδια και νανοπληρωτικά χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικές διαδικασίες παραγωγής, όπως η παραγωγή βερνικιών και επικαλύψεων, η ξηρή σκόνη πρέπει να αναμειγνύεται ομοιογενώς σε υγρή φάση. Η διασπορά νανοσωματιδίων απαιτεί μια αξιόπιστη και αποτελεσματική τεχνική ανάμειξης, η οποία εφαρμόζει αρκετή ενέργεια για να σπάσει τα συσσωματώματα προκειμένου να απελευθερώσει τις ιδιότητες των σωματιδίων νανοκλίμακας. Οι υπερήχων είναι γνωστοί ως ισχυροί και αξιόπιστοι διασκορπιστές, επομένως χρησιμοποιούνται για την αποσυσσωμάτωση και τη διανομή διαφόρων υλικών όπως διοξείδιο του πυριτίου, νανοσωλήνες, γραφένιο, ορυκτά και πολλά άλλα υλικά ομοιογενώς σε υγρή φάση όπως ρητίνες, εποξικά και κύριες παρτίδες χρωστικών. Hielscher Υπέρηχοι σχεδιάζει, κατασκευάζει και διανέμει υψηλής απόδοσης υπερήχων διασκορπιστές για κάθε είδους εφαρμογές ομογενοποίησης και αποσυσσωμάτωσης.
Όταν πρόκειται για την παραγωγή νανο-διασπορών, ο ακριβής έλεγχος υπερήχων και μια αξιόπιστη υπερηχητική επεξεργασία του εναιωρήματος νανοσωματιδίων είναι απαραίτητα για την απόκτηση προϊόντων υψηλής απόδοσης. Hielscher Υπέρηχοι' επεξεργαστές σας δίνουν πλήρη έλεγχο όλων των σημαντικών παραμέτρων επεξεργασίας, όπως η εισροή ενέργειας, υπερήχων ένταση, πλάτος, πίεση, θερμοκρασία και χρόνος κατακράτησης. Με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να προσαρμόσετε τις παραμέτρους σε βελτιστοποιημένες συνθήκες, γεγονός που οδηγεί στη συνέχεια σε υψηλής ποιότητας νανο-διασπορά, όπως νανοπυρίτιο ή νανο-TiO2 πολτούς.

Για κάθε τόμο / χωρητικότητα: Hielscher προσφέρει υπερήχων και ένα ευρύ χαρτοφυλάκιο αξεσουάρ. Αυτό επιτρέπει τη διαμόρφωση του ιδανικού συστήματος υπερήχων για την εφαρμογή και την παραγωγική σας ικανότητα. Από μικρά φιαλίδια που περιέχουν μερικά χιλιοστόλιτρα σε ροές μεγάλου όγκου χιλιάδων γαλονιών ανά ώρα, Hielscher προσφέρει την κατάλληλη λύση υπερήχων για τη διαδικασία σας.
Υψηλό ιξώδες: Υπερήχων inline συστήματα επεξεργάζονται εύκολα πάστα-όπως σκευάσματα, π.χ. χρωστική κύρια παρτίδες, όπου μια χρωστική ουσία αναμειγνύεται σε υψηλό φορτίο σωματιδίων ομοιόμορφα σε ένα μείγμα πλαστικοποιητή, μονομερές και πολυμερές.
Ευρωστία: Τα συστήματα υπερήχων μας είναι ισχυρά και αξιόπιστα. Όλοι οι υπερήχων Hielscher είναι κατασκευασμένοι για λειτουργία 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα/365 και απαιτούν πολύ λίγη συντήρηση.
Φιλικότητα προς το χρήστη: Επεξεργασμένο λογισμικό των συσκευών υπερήχων μας επιτρέπει την προεπιλογή και την αποθήκευση των ρυθμίσεων υπερήχων για μια απλή και αξιόπιστη υπερήχηση. Το διαισθητικό μενού είναι εύκολα προσβάσιμο μέσω μιας ψηφιακής έγχρωμης οθόνης αφής. Ο απομακρυσμένος έλεγχος του προγράμματος περιήγησης σάς επιτρέπει να χειρίζεστε και να παρακολουθείτε μέσω οποιουδήποτε προγράμματος περιήγησης στο διαδίκτυο. Η αυτόματη καταγραφή δεδομένων αποθηκεύει τις παραμέτρους διαδικασίας οποιασδήποτε υπερήχησης που εκτελείται σε ενσωματωμένη κάρτα SD.
Εξαιρετική ενεργειακή απόδοση: Σε σύγκριση με εναλλακτικές τεχνολογίες διασποράς, Hielscher υπερήχων υπερέχουν με εξαιρετική ενεργειακή απόδοση και ανώτερα αποτελέσματα στην κατανομή μεγέθους σωματιδίων.
Υψηλής ποιότητας & Ευρωστία: Hielscher υπερήχων αναγνωρίζονται για την ποιότητα, αξιοπιστία και ευρωστία τους. Hielscher Υπέρηχοι είναι μια πιστοποιημένη εταιρεία ISO και δίνουν ιδιαίτερη έμφαση σε υψηλής απόδοσης υπερήχων που διαθέτουν state-of-the-art τεχνολογία και φιλικότητα προς το χρήστη. Φυσικά, Hielscher υπερήχων είναι CE συμβατό και πληρούν τις απαιτήσεις των UL, CSA και RoHs.

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας: