Technologie des ultrasons Hielscher

Dispersion de silice à ultrasons (SiO2)

La silice est utilisé dans diverses industries pour sa résistance à l'abrasion, une isolation électrique et une stabilité thermique élevée. dispersion à ultrasons aide à utiliser le potentiel de silice en améliorant la qualité de dispersion.

Applications de silice

Silice (SiO2) est un céramique multi-fonctionnel un matériau qui est utilisé dans diverses industries pour améliorer les surfaces et les propriétés mécaniques des matériaux divers. Il est utilisé comme remplisseuse, additif de performance, modificateur de rhéologie ou aide au procédé dans de nombreuses formulations de produits, tels que les peintures & des revêtements, des matières plastiques, du caoutchouc synthétique, des adhésifs, agents d'étanchéité ou matériaux d'isolation. En particulier, la fumée de silice (dioxyde de silicium amorphe) ou microsilice est d'être ajouté au béton afin d'améliorer la la résistance du béton et la durabilité. La fumée de silice est également utilisé dans les bétons réfractaires afin de réduire la porosité et pour améliorer la force de tassement des particules améliorée.

Dispersion de silice

La silice est disponible dans une large gamme de hydrophile et hydrophobe formes et est généralement utilisé dans très fine granulométrie. Typiquement, la silice n'a pas été bien dispersé après le mouillage. Il n'ajoute également beaucoup de microbulles à la formulation du produit.

Pour la plupart des applications de silice, un une bonne dispersion et uniforme est important. En particulier lorsqu'ils sont utilisés dans les revêtements et les laques améliorer la résistance aux rayures, Les particules de silice doivent être assez petites pour ne pas interférer avec la lumière visible éviter la brume et maintenir la transparence. Pour la plupart des revêtements de silice doivent être plus petits que 40nm pour satisfaire à cette exigence. Pour d'autres applications, empêche l'agglomération des particules de chaque particule individuelle de silice pour interagir avec le milieu environnant.

le traitement par ultrasons a été prouvé à moi plus efficace dans la dispersion de silice que d'autres procédés de mélange à cisaillement élevé. L'image ci-dessous montre un résultat typique de dispersion par ultrasons de fumée de silice dans l'eau. Les mesures ont été obtenues à l'aide d'un Malvern Mastersizer 2000.

Taille de particules de silice distribution en solution aqueuse avant et après Ultrasons

À partir de (courbe verte) à une taille de particules d'agglomérat de plus de 200 microns (D50) la plupart des particules ont été réduites à moins de 200 nanomètres. Le tailing évident à droite, résulte de la composition du matériau (des agglomérats primaires et plus grandes). Alors que les agglomérats sont facilement réduit, il faut un traitement plus pour broyer les particules primaires plus grandes.

L'efficacité du traitement dans la réduction de la taille de silice

L'efficacité de traitement des ultrasons dans la dispersion de silice a été comparée à d'autres procédés de mélange à cisaillement élevé, tel qu'un IKA Ultra-Turrax par Pohl et Schubert. Pohl a comparé la réduction de la taille des particules de l'Aerosil 90 (2% en poids) dans de l'eau à l'aide d'un Ultra-Turrax (rotor-stator-système) à différents paramètres avec celle d'un UIP1000hd (dispositif à ultrasons) en mode continu. Le graphique ci-dessous montre les résultats.

Comparaison des UltraTurrax et ultrasons dans la dispersion de silice dans l'eau

A la suite de son étude Pohl a conclu que “A spécifique constante
énergie EV ultrasons est plus efficace que le
rotor-stator-système
.”
et cela “La fréquence des ultrasons appliquée dans la plage de 20 kHz à 30 kHz n'a pas d'effet majeur sur la
Procédé de dispersion.”

Les images ci-dessous montrent les résultats Pohl obtenu sonication gel de pulvérisation des granulés de silice. (Cliquez sur les images pour les vues plus grandes!)

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Littérature

  • Markus Pohl, Helmar Schubert (2004) : Dispersion et désagglomération de nanoparticules dans des solutions aqueuses, 2004 Partec