Lakantuotanto vaatii tehokkaita sekoituslaitteita, jotka pystyvät käsittelemään nanohiukkasia ja pigmenttejä, jotka on levitettävä tasaisesti formulaatioon. Ultraäänihomogenisaattorit ovat erittäin tehokkaita ja luotettavia dispergointitekniikoita, jotka tarjoavat nanohiukkasten homogeenisen jakautumisen polymeereihin.

Lakkatuotanto korkean suorituskyvyn ultraäänisekoittimilla

Lakkaa kuvataan kirkkaaksi läpinäkyväksi kovaksi suojapinnoitteeksi tai -kalvoksi, joka on valmistettu hartseista (esim. akryyli, polyuretaani, alkydi, sellakka), kuivausöljystä, metallikuivaimesta ja haihtuvista liuottimista (esim. teollisuusbensiini, mineraalibensiini tai tinner). Kun lakka kuivuu, sen sisältämä liuotin haihtuu ja loput ainesosat hapettuvat tai polymeroituvat muodostaen kestävän läpinäkyvän kalvon. Lakkoja käytetään enimmäkseen suojapinnoitteina puupinnoille, maalauksille ja erilaisille koriste-esineille, kun taas UV-kovettuvia lakkoja käytetään autojen pinnoitteissa, kosmetiikassa, elintarvikkeissa, tieteessä ja muilla aloilla.

Nano-piidioksidin ultraäänidispersio lakassa

Yleinen esimerkki ultraäänidispergoinnista on kolloidisten silikoiden sisällyttäminen, joita yleensä lisätään lakkojen tiksotrooppisten ominaisuuksien antamiseksi.
Esimerkiksi nano-piidioksidilla täytetyn polyeetterimidilakan käyttöikä on jopa kolmekymmentä kertaa suurempi kuin tavallisen. Nano-piidioksidi parantaa lakan ominaisuuksia sähkönjohtavuutensa, DC- ja AC-dielektristen vahvuuksiensa ja sidoslujuutensa ansiosta. Ultraäänidispersoreita käytetään siksi laajalti sähköä johtavien pinnoitteiden valmistukseen.
Muut silikaattimineraalit, wollastoniitti, talkki, kiille, kaoliini, maasälpä ja nefeliinisyeniitti ovat halpoja täyteaineita ja niitä käytetään laajalti niin sanottuina jatkepigmentteinä, joita lisätään reologian (viskositeetin), sedimentaation stabiilisuuden ja kalvon lujuuden muuttamiseksi pinnoitteissa.

Tutkimus Todistettu ultraäänilaitteiden paremmuus nanofillerin dispersiolle

(2014) verrattiin yleisiä dispergointitekniikoita – nimittäin roottori-staattorisekoitin, Cowles-juoksupyörä ja ultraäänianturityyppinen dispergointilaite – niiden tehokkuudesta titaanidioksidin (TiO2, anataasi) dispergoinnissa. Ultrasonication paljastui tehokkaimmaksi hajottaa nanohiukkaset veteen käyttämällä tavanomaista Na-PAA-polyelektrolyyttiä, ja erinomainen sekoittaminen roottori-staattorin tai Cowles-juoksupyörän kanssa merkittävästi.
Tutkimuksen yksityiskohdat: Erilaisia dispersiotekniikoita verrattiin, jotta voitiin tunnistaa tehokkaimmat hyvin deagglomeroidun nano-TiO2-vesisuspension luomisessa. Vertailudispergointiaineena käytettiin polyakryylihapon (Na-PAA) natriumsuolaa, jota tavallisesti käytetään teollisuudessa TiO2-vesidispersioihin. Kuvassa 1 esitetään saadut tilavuushiukkaskokojakaumat (PSD) käyttämällä Cowles-dispergointilaitetta (30 min nopeudella 2000 rpm), roottori-staattorisekoitinta (30 min nopeudella 14000 rpm) ja koetintyyppistä ultrasonicationia (Hielscher UIP1000hdT, 2 min 50%: n amplitudilla). “Cowles-dispergointilaitteen avulla hiukkaskoot olivat kolmella eri alueella: 40–100 nm, 350–1000 nm ja 1200–4000 nm. Suuremmat agglomeraatit hallitsevat selvästi jakaumaa, mikä osoittaa, että tämä tekniikka on tehoton. Roottori-staattori antoi myös epätyydyttäviä tuloksia riippumatta nanohiukkasista, jotka lisättiin kerralla tai vähitellen sekoitusajan kuluessa. Cowlesin tuloksessa havaittu suurin ero liittyy keskipiikin siirtymiseen suurempaan hiukkaskokoon, osittain sulautuen oikeanpuoleisimpaan huippuun. Toisaalta ultraäänien käyttö tuotti paljon paremman tuloksen, kun kapea huippu keskittyi 0,1 nm: iin ja kaksi paljon pienempää 150–280 nm: n ja 380–800 nm: n alueilla.”

Eri dispersiotekniikoilla valmistettujen nano-TiO2-vesidispersioiden (10 mgml−1, pH = 9) hiukkaskokojakaumat. Ultrasonication antaa pienimmät TiO2-nanohiukkaset ja kapeimmat hiukkaskoon pienennyskäyrät. Kun dispergointiainetta (Na-PAA) käytettiin, suhde nano-TiO2:een oli 1:1.
(tutkimus ja grafiikka: © Monteiro et ai., 2014)

Ruiskukuivattu TiO2 ennen ultraäänijyrsintää ja sen jälkeen

(2008), joka raportoi parempia tuloksia ultraäänellä kuin muilla tekniikoilla nanokokoisten TiO2-hiukkasten dispergoimiseksi veteen. Akustisen / ultraäänikavitaatiosta syntyvät iskuaallot johtavat erittäin voimakkaisiin hiukkasten välisiin törmäyksiin ja tehokkaaseen hiukkasten jyrsintään ja deagglomeraatioon yhtenäisiin nanomittakaavan fragmentteihin.
(vrt. Monteiro et al., 2014)

Korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattorit lakan tuotantoon

Kun nanohiukkasia ja nanotäyteaineita käytetään teollisissa valmistusprosesseissa, kuten lakkojen ja pinnoitteiden valmistuksessa, kuiva jauhe on sekoitettava homogeenisesti nestefaasiin. Nanohiukkasten dispersio vaatii luotettavan ja tehokkaan sekoitustekniikan, joka käyttää tarpeeksi energiaa agglomeraattien rikkomiseen nanomittakaavan hiukkasten ominaisuuksien vapauttamiseksi. Ultraäänilaitteet tunnetaan hyvin tehokkaina ja luotettavina dispergointiaineina, joten niitä käytetään deagglomeroimaan ja jakamaan erilaisia materiaaleja, kuten piidioksidia, nanoputkia, grafeenia, mineraaleja ja monia muita materiaaleja homogeenisesti nestefaasiin, kuten hartseihin, epoksiin ja pigmenttipääeriin. Hielscher Ultrasonics suunnittelee, valmistaa ja jakelee korkean suorituskyvyn ultraäänidispersoreita kaikenlaisiin homogenointi- ja deagglomeraatiosovelluksiin.
Nanodispersioiden tuotannossa nanohiukkassuspension tarkka sonikaatioohjaus ja luotettava ultraäänikäsittely ovat välttämättömiä korkean suorituskyvyn tuotteiden saamiseksi. Hielscher Ultrasonics' prosessorit antavat sinulle täyden hallinnan kaikista tärkeistä käsittelyparametreista, kuten energian syötöstä, ultraäänivoimakkuudesta, amplitudista, paineesta, lämpötilasta ja retentioajasta. Näin voit säätää parametrit optimoituihin olosuhteisiin, mikä johtaa myöhemmin korkealaatuiseen nanodispersioon, kuten nanosilica- tai nano-TiO2-lietteisiin.

Mikä tahansa tilavuus / kapasiteetti: Hielscher tarjoaa ultraäänilaitteita ja laajan valikoiman lisävarusteita. Tämä mahdollistaa ihanteellisen ultraäänijärjestelmän konfiguraation sovelluksellesi ja tuotantokapasiteetillesi. Hielscher tarjoaa prosessillesi sopivan ultraääniliuoksen pienistä injektiopulloista, jotka sisältävät muutaman millilitraa, suuriin tuhansien gallonojen virroihin tunnissa.
Korkeat viskositeetit: Ultraääni-inline-järjestelmät käsittelevät helposti tahnamaisia formulaatioita, esimerkiksi pigmenttipääeriä, joissa pigmentti sekoitetaan suurella hiukkaskuormituksella tasaisesti pehmittimen, monomeerin ja polymeerin seoksessa.
Kestävyys: Ultraäänijärjestelmämme ovat kestäviä ja luotettavia. Kaikki Hielscher ultrasonicators on rakennettu 24/7/365 käyttöä varten ja vaativat hyvin vähän huoltoa.
Käyttäjäystävällisyys: Ultraäänilaitteidemme hienostunut ohjelmisto mahdollistaa sonikaatioasetusten esivalinnan ja tallentamisen yksinkertaiseen ja luotettavaan sonikaatioon. Intuitiivinen valikko on helposti saatavilla digitaalisen värillisen kosketusnäytön kautta. Etäselaimen säätimen avulla voit käyttää ja valvoa minkä tahansa internetselaimen kautta. Automaattinen tietojen tallennus tallentaa sisäänrakennetun SD-kortin minkä tahansa sonikaatioajon prosessiparametrit.
Erinomainen energiatehokkuus: Verrattuna vaihtoehtoisiin dispersioteknologioihin, Hielscher-ultraääniastiat ovat erinomaisia erinomaisella energiatehokkuudella ja erinomaisilla tuloksilla hiukkaskokojakaumaan.
Korkealaatuinen & Kestävyys: Hielscherin ultraäänilaitteet tunnustetaan laadustaan, luotettavuudestaan ja kestävyydestään. Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys, joka painottaa erityisesti korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita, joissa on uusinta tekniikkaa ja käyttäjäystävällisyyttä. Tietenkin Hielscherin ultraäänilaitteet ovat CE-yhteensopivia ja täyttävät UL: n, CSA: n ja RoHs: n vaatimukset.

Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista: