سونوگرافی در فرمولاسیون پوشش

اجزای مختلفی مانند رنگدانه ها، پرکننده ها، افزودنی های شیمیایی، پیوندهای عرضی و اصلاح کننده های رئولوژی در فرمولاسیون پوشش و رنگ قرار می گیرند. اولتراسوند وسیله ای موثر برای پراکندگی و امولسیون کردن، جلا زدایی و فرز چنین اجزایی در پوشش ها است.

سونوگرافی در فرمولاسیون پوشش ها برای موارد زیر استفاده می شود:

• امولسیون کردن پلیمرها در سیستم های آبی
• پراکنده شدن و فرز ریز رنگدانه ها
• کاهش اندازه نانومواد در پوشش های با کارایی بالا

پوشش ها به دو دسته گسترده تقسیم می شوند: رزین ها و پوشش های مبتنی بر آب و حلال. هر نوع چالش های خاص خود را دارد. دستورالعمل هایی که خواستار کاهش VOC و قیمت بالای حلال هستند، رشد در فناوری های پوشش رزین منتقله در آب را تحریک می کنند. استفاده از امواج فراصوت می تواند عملکرد چنین سیستم های سازگار با محیط زیست را افزایش دهد.

فرمولاسیون پوشش پیشرفته به دلیل فراصوت

سونوگرافی می تواند به فرمول سازان پوشش های معماری، صنعتی، خودرو و چوب کمک کند تا ویژگی های پوشش مانند استحکام رنگ، خراش، ترک و مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش یا هدایت الکتریکی را افزایش دهند. برخی از این ویژگی های پوشش با گنجاندن مواد در اندازه نانو، مانند اکسیدهای فلزی (TiO ) به دست می آید_H2S، سیلیس ، سریا ، ZnO ، …).

از آنجایی که فناوری پراکندگی اولتراسونیک را می توان در سطح تولید آزمایشگاهی، نیمکت بالا و صنعتی استفاده کرد، اجازه می دهد تا نرخ توان بیش از 10 تن در ساعت در R اعمال شود&مرحله D و در تولید تجاری. نتایج فرآیند را می توان به راحتی و خطی افزایش داد.

دستگاه های اولتراسونیک Hielscher بسیار کارآمد هستند. دستگاه ها تقریبا 80 تا 90 درصد از توان ورودی الکتریکی را به فعالیت مکانیکی در مایع تبدیل می کنند. این منجر به کاهش قابل ملاحظه ای هزینه های پردازش می شود.

با دنبال کردن لینک های زیر، می توانید در مورد استفاده از سونوگرافی با کارایی بالا برای

• امولسیون کردن پلیمرها در سیستم های آبی،
• پراکنده شدن و فرز ریز رنگدانه ها،
• . کاهش اندازه نانومواد.

پلیمریزاسیون امولسیون با استفاده از فراصوت

فرمولاسیون های پوشش سنتی از شیمی پایه پلیمر استفاده می کنند. تغییر در فناوری پوشش مبتنی بر آب بر انتخاب مواد اولیه، خواص و روش های فرمولاسیون تأثیر می گذارد.

در پلیمریزاسیون امولسیون معمولی، به عنوان مثال برای پوشش های موجود در آب، ذرات از مرکز تا سطح آنها ساخته می شوند. عوامل جنبشی بر همگنی و مورفولوژی ذرات تأثیر می گذارند.

پردازش اولتراسونیک را می توان به دو روش تولید امولسیون های پلیمری استفاده کرد.

• از بالا به پایین: امولسیون کننده/دیسپرس (Dispersing) ذرات پلیمری بزرگتر برای تولید ذرات کوچکتر با کاهش اندازه
• پایین به بالااستفاده از اولتراسوند قبل یا در حین پلیمریزاسیون ذرات:

پلیمرهای نانوذرات در مینیمولسیون ها

پلیمریزاسیون ذرات در مینی امولسیون ها امکان تولید ذرات پلیمری پراکنده با کنترل خوب بر اندازه ذرات را فراهم می کند. سنتز ذرات پلیمری نانوذرات در مینی امولسیون ها (همچنین به عنوان نانوراکتورها شناخته می شوند)، همانطور که توسط K. Landfester (2001) ارائه شده است، یک روش عالی برای تشکیل نانوذرات پلیمری است. این روش از تعداد بالای نانومحفظه های کوچک (فاز پراکنده) در یک امولسیون به عنوان نانوراکتور استفاده می کند. در این موارد، ذرات به صورت بسیار موازی در قطرات منفرد و محدود سنتز می شوند. در مقاله خود ، Landfester (2001) پلیمریزاسیون در نانوراکتورها را با کمال بالا برای تولید ذرات بسیار یکسان با اندازه تقریبا یکنواخت ارائه می دهد. تصویر بالا ذرات به دست آمده توسط polyaddition به کمک اولتراسونیک در miniemulsions را نشان می دهد.

قطرات کوچک تولید شده توسط استفاده از برش بالا (اولتراسونیکاسیون) و تثبیت شده توسط عوامل تثبیت کننده (امولسیون کننده) ، می تواند توسط پلیمریزاسیون پس از آن و یا با کاهش دما در مورد مواد ذوب دمای پایین سخت شود. به عنوان ultrasonication می تواند قطرات بسیار کوچک از اندازه تقریبا یکنواخت در دسته ای و فرایند تولید تولید, آن را اجازه می دهد تا برای کنترل خوب بیش از اندازه ذرات نهایی. برای پلیمریزاسیون نانوذرات، مونومرهای آبدوست را می توان به یک فاز آلی و مونومرهای آبگریز را در آب امولسیون کرد.

هنگام کاهش اندازه ذرات، سطح کل ذرات به طور همزمان افزایش می یابد. تصویر سمت چپ همبستگی بین اندازه ذرات و مساحت سطح را در مورد ذرات کروی نشان می دهد. بنابراین، مقدار سورفکتانت مورد نیاز برای تثبیت امولسیون تقریبا به صورت خطی با مساحت کل سطح ذرات افزایش می یابد. نوع و مقدار سورفکتانت بر اندازه قطرات تأثیر می گذارد. قطرات 30 تا 200 نانومتری را می توان با استفاده از سورفکتانت های آنیونی یا کاتیونی به دست آورد.

رنگدانه ها در پوشش ها

رنگدانه های آلی و معدنی جزء مهمی از فرمولاسیون پوشش هستند. به منظور به حداکثر رساندن عملکرد رنگدانه ، کنترل خوبی بر اندازه ذرات مورد نیاز است. هنگام افزودن پودر رنگدانه به سیستم های موجود در آب، حلال یا اپوکسی، ذرات رنگدانه منفرد تمایل به تشکیل آگلومراهای بزرگ دارند. مکانیسم های برشی بالا، مانند میکسرهای روتور-استاتور یا آسیاب های مهره همزن به طور معمول برای شکستن چنین آگلومراهایی و خرد کردن ذرات رنگدانه منفرد استفاده می شوند. امواج فراصوت در یک جایگزین بسیار موثر برای این مرحله در ساخت پوشش.

نمودارهای زیر نشان می دهد تاثیر فراصوت بر اندازه رنگدانه درخشش مروارید. سونوگرافی ذرات رنگدانه منفرد را با برخورد بین ذرات با سرعت بالا خرد می کند. مزیت برجسته امواج فراصوت تاثیر بالای نیروهای برشی حفره ای است که باعث می شود استفاده از رسانه های سنگ زنی (به عنوان مثال مهره، مروارید) غیر ضروری است. همانطور که ذرات توسط جت های مایع بسیار سریع تا 1000 کیلومتر در ساعت شتاب می گیرند، به شدت با هم برخورد می کنند و به قطعات کوچک خرد می شوند. سایش ذرات می دهد ذرات التراسونیک آسیاب شده یک سطح صاف. به طور کلی، فرز اولتراسونیک و پراکندگی نتایج در توزیع ذرات با اندازه خوب و یکنواخت.

فرز اولتراسونیک و پراکندگی رنگدانه های درخشش مروارید. نمودار قرمز توزیع اندازه ذرات را قبل از فراصوت نشان می دهد، منحنی سبز در طول فراصوت است، منحنی آبی رنگدانه های نهایی را پس از پراکندگی اولتراسونیک نشان می دهد.

فرز اولتراسونیک و پراکنده اغلب برتری میکسرهای با سرعت بالا و آسیاب های رسانه ای به عنوان فراصوت فراهم می کند پردازش سازگار تر از تمام ذرات. به طور کلی، فراصوت تولید اندازه ذرات کوچکتر و توزیع اندازه ذرات باریک (منحنی فرز رنگدانه). این امر کیفیت کلی پراکندگی رنگدانه ها را بهبود می بخشد ، زیرا ذرات بزرگتر معمولا با قابلیت پردازش ، براقیت ، مقاومت و ظاهر نوری تداخل دارند.

از آنجا که فرز و سنگ زنی ذرات بر اساس برخورد بین ذرات به عنوان یک نتیجه از حفره اولتراسونیک ، راکتورهای مافوق صوت می توانند غلظت جامد نسبتا بالا (به عنوان مثال دسته های اصلی) را اداره کنند و هنوز هم اثرات کاهش اندازه خوبی تولید می کنند. جدول زیر تصاویری از آسیاب مرطوب TiO2 را نشان می دهد.

TiO2 آسیاب شده قبل و بعد از فرز اولتراسونیک

TiO2 خشک شده قبل و بعد از فرز اولتراسونیک

نمودار زیر نشان می دهد منحنی توزیع اندازه ذرات برای deagglomeration از Degussa anatase دی اکسید تیتانیوم توسط امواج فراصوت. شکل باریک منحنی پس از فراصوت یک ویژگی معمولی از پردازش اولتراسونیک است.

TiO2 پراکنده التراسونیک (Degussa anatase) توزیع اندازه ذرات باریک را نشان می دهد.

مواد نانو در پوشش های با کارایی بالا

فناوری نانو یک فناوری نوظهور است که راه خود را به بسیاری از صنایع باز کرده است. نانومواد و نانوکامپوزیت ها در فرمولاسیون پوشش استفاده می شوند، به عنوان مثال برای افزایش مقاومت در برابر سایش و خراش یا پایداری در برابر اشعه ماوراء بنفش. بزرگترین چالش برای کاربرد در پوشش ها، حفظ شفافیت، شفافیت و براقیت است. بنابراین، نانوذرات برای جلوگیری از تداخل با طیف مرئی نور بسیار کوچک هستند. برای بسیاری از کاربردها، این به طور قابل توجهی کمتر از 100 نانومتر است.

سنگ زنی مرطوب اجزای با کارایی بالا تا محدوده نانومتر به گامی مهم در فرمولاسیون پوشش های نانومهندسی تبدیل می شود. هر ذره ای که با نور مرئی تداخل داشته باشد، باعث مه و از دست دادن شفافیت می شود. بنابراین، توزیع های اندازه بسیار باریک مورد نیاز است. امواج فراصوت یک وسیله بسیار موثر برای فرز خوب از جامدات است. کاویتاسیون اولتراسونیک / آکوستیک در مایعات باعث برخورد بین ذرات با سرعت بالا می شود. متفاوت از آسیاب های مهره معمولی و آسیاب های سنگریزه، خود ذرات یکدیگر را کوچک می کنند و رسانه های فرز را غیر ضروری می کنند.

شرکت ها، مانند پانادور (آلمان) استفاده از مافوق صوت Hielscher برای پراکندگی و deagglomeration از نانومواد در پوشش در قالب. اینجا را کلیک کنید برای مطالعه بیشتر در مورد پراکندگی اولتراسونیک از پوشش های درون قالب!

برای فراصوت مایعات قابل اشتعال و یا حلال در محیط های خطرناک پردازنده های ATEX گواهی در دسترس هستند. درباره اولتراسونیک دارای گواهینامه Atex UIP1000-Exd بیشتر بدانید!