כיצד לערבב לכה עם ננו-פילרים

ייצור לכה דורש ציוד ערבוב רב עוצמה שיכול להתמודד עם ננו-חלקיקים ופיגמנטים, אשר חייבים להיות מפוזרים באופן אחיד לתוך הפורמולציה. הומוגנייזרים אולטראסוניים הם טכניקת פיזור יעילה ואמינה ביותר המספקת התפלגות הומוגנית של הננו-חלקיקים לפולימרים.

ייצור לכה עם מיקסרים אולטראסוניים בעלי ביצועים גבוהים

לכה מתוארת כציפוי או סרט מגן קשיח שקוף שקוף, אשר מיוצר משרפים (למשל, אקריליק, פוליאוריתן, אלקיד, שלאק), שמן מייבש, מייבש מתכת וממיסים נדיפים (למשל, נפטא, רוח מינרלית או מדללת). כאשר לכה מתייבשת, הממס הכלול שלה מתאדה, והמרכיבים הנותרים מתחמצנים או מתפלמרים ליצירת סרט שקוף עמיד. לכה משמשת בעיקר כציפויי מגן למשטחי עץ, ציורים וחפצי נוי שונים, בעוד שלכה לריפוי UV משמשת בציפויי רכב, קוסמטיקה, מזון, מדע וענפים אחרים.

פיזור אולטראסוני של ננו-סיליקה בלכה

דוגמה נפוצה לפיזור קולי היא שילוב של סיליקות קולואידיות, אשר מתווספות בדרך כלל למתן לכה תכונות thixotropic.
לדוגמה, לכה פוליאתרימיד מלאה בננו-סיליקה מראה אורך חיים ארוך יותר עד פי שלושים מאורך חיים סטנדרטי. ננו-סיליקה משפרת את תכונות הציפוי שלה כמוליכות החשמלית שלה, החוזקות הדיאלקטריות DC ו-AC שלה וחוזק ההדבקה שלה. מפזרים קוליים נמצאים אפוא בשימוש נרחב לייצור ציפויים מוליכים חשמלית.
מינרלים סיליקטיים אחרים, וולאסטוניט, טלק, נציץ, קאולין, פצלת השדה וסייניט נפלין הם חומרי מילוי זולים ונמצאים בשימוש נרחב כפיגמנטים מאריכים כביכול, אשר מתווספים לשינוי ריאולוגיה (צמיגות), יציבות משקעים וחוזק הסרט בציפויים.

מחקר הוכח עליונות של אולטראסוניקטורים לפיזור ננו-פילר

Monteiro et al. (2014) השוו טכנולוגיות פיזור נפוצות – כלומר מערבל רוטור-סטטור, מדחף Cowles, ומפזר מסוג בדיקה קולית – לגבי היעילות שלהם בפיזור דו תחמוצת טיטניום (TiO2, anatase). אולטרה-סאונד התגלה כיעיל ביותר לפיזור הננו-חלקיקים במים באמצעות פוליאלקטרוליט Na-PAA קונבנציונלי, והצטיין בערבוב עם רוטור-סטטור או אימפלר קאוולס באופן משמעותי.
פרטי המחקר: טכניקות פיזור שונות הושוו על מנת לזהות את היעילות ביותר ביצירת תרחיף מימי ננו-TiO2 מתפרק היטב. מלח נתרן של חומצה פוליאקרילית (Na-PAA), המשמש באופן קונבנציונלי בתעשייה לפיזורים מימיים של TiO2 שימש כמפזר ייחוס. איור 1 מציג את התפלגויות גודל חלקיקי הנפח (PSD) המתקבלות, באמצעות מפזר קאוולס (30 דקות ב-2000 סל"ד), מערבל רוטור-סטטור (30 דקות ב-14,000 סל"ד) ואולטרסאונד מסוג בדיקה (Hielscher UIP1000hdT2 דקות באמפליטודה של 50%)., “באמצעות פיזור קאוולס גדלי החלקיקים היו בשלושה טווחים שונים: 40–100 ננומטר, 350–1000 ננומטר ו-1200–4000 ננומטר. האגלומרטים הגדולים יותר שולטים בבירור בהתפלגות, ומראים כי טכניקה זו אינה יעילה. הרוטור-סטטור סיפק גם תוצאות לא משביעות רצון, ללא תלות בננו-חלקיקים שנוספו בבת אחת או בהדרגה לאורך זמן הערבוב. ההבדל העיקרי שנצפה בתוצאה של הקאוולס קשור להסטת הפסגה האמצעית לגודל החלקיקים הגבוה יותר, בחלקו מתמזג עם הפסגה הימנית ביותר. מצד שני, השימוש באולטרסאונד הניב תוצאה טובה בהרבה, עם שיא צר שמרכזו ב-0.1 ננומטר ושניים קטנים בהרבה בטווחים של 150–280 ננומטר ו-380–800 ננומטר.”

התפלגויות גודל חלקיקים של פיזורים מימיים ננו-TiO2 (10mgmL−1, pH = 9) שהוכנו באמצעות טכניקות פיזור שונות. אולטרה-סאונד נותן את הננו-חלקיקים הקטנים ביותר מסוג TiO2 ואת עקומות הפחתת גודל החלקיקים הצרות ביותר. כאשר נעשה שימוש בחומר פיזור (Na-PAA), היחס לננו-TiO2 היה 1:1.
(מחקר וגרפיקה: © מונטיירו ואחרים, 2014)

TiO2 מיובש בריסוס לפני ואחרי כרסום קולי

תוצאה זו מסכימה עם העבודה של Sato et al. (2008), המדווחת על תוצאות טובות יותר עם אולטרה-סאונד מאשר עם טכניקות אחרות לפיזור חלקיקי TiO2 ננומטריים במים. גלי ההלם הנוצרים על ידי קוויטציה אקוסטית / קולית מובילים להתנגשויות בין-חלקיקיות אינטנסיביות ביותר ולכרסום חלקיקים יעיל והפחתה לשברים ננומטריים אחידים.
(ראה: מונטיירו ואח', 2014)

הומוגנייזרים אולטראסוניים בעלי ביצועים גבוהים לייצור לכה

כאשר ננו-חלקיקים וננו-פילרים משמשים בתהליכי ייצור תעשייתיים כגון ייצור לכות וציפויים, יש לערבב אבקה יבשה באופן הומוגני לתוך פאזה נוזלית. פיזור ננו-חלקיקים דורש טכניקת ערבוב אמינה ויעילה, אשר מפעילה מספיק אנרגיה כדי לשבור אגלומרטים על מנת לשחרר את האיכויות של חלקיקים בקנה מידה ננומטרי. אולטראסוניקאטורים ידועים כמפזרים חזקים ואמינים, ולכן משמשים לפירוק והפצה של חומרים שונים כגון סיליקה, ננו-צינוריות, גרפן, מינרלים וחומרים רבים אחרים באופן הומוגני לפאזה נוזלית כגון שרפים, אפוקסי ואצוות מאסטר פיגמנט. Hielscher אולטרסוניקה מתכננת, מייצרת ומפיצה מפזרים קוליים בעלי ביצועים גבוהים עבור כל סוג של הומוגניזציה ויישומי deagglomeration.
כשמדובר בייצור של ננו פיזורים, בקרת סוניקציה מדויקת וטיפול קולי אמין של תרחיף ננו-חלקיקים הם חיוניים על מנת להשיג מוצרים בעלי ביצועים גבוהים. מעבדי Hielscher Ultrasonics נותנים לך שליטה מלאה על כל פרמטרי העיבוד החשובים כגון קלט אנרגיה, עוצמה קולית, משרעת, לחץ, טמפרטורה וזמן שמירה. ובכך, אתה יכול להתאים את הפרמטרים לתנאים אופטימליים, מה שמוביל לאחר מכן לפיזור ננו באיכות גבוהה כגון ננו-סיליקה או ננו-TiO2.

עבור כל אמצעי אחסון / קיבולת: Hielscher מציע ultrasonicators ופורטפוליו רחב של אביזרים. זה מאפשר את התצורה של המערכת הקולית האידיאלית עבור היישום שלך ואת כושר הייצור. מבקבוקונים קטנים המכילים כמה מיליליטר לזרמים בנפח גבוה של אלפי גלונים לשעה, Hielscher מציע את הפתרון הקולי המתאים לתהליך שלך.
צמיגות גבוהה: מערכות קוליות מוטבעות מעבדות בקלות פורמולציות דמויות הדבקה, למשל אצוות אב של פיגמנטים, שבהן פיגמנט מעורבב בהעמסת חלקיקים גבוהה באופן אחיד בתערובת של פלסטיקייזר, מונומר ופולימר.
חוסן: המערכות הקוליות שלנו חזקות ואמינות. כל ultrasonicators Hielscher בנויים עבור 24/7/365 פעולה ודורשים תחזוקה מעט מאוד.
ידידותיות למשתמש: תוכנה משוכללת של המכשירים הקוליים שלנו מאפשרת בחירה מראש ושמירה של הגדרות sonication עבור sonication פשוט ואמין. התפריט האינטואיטיבי נגיש בקלות באמצעות צג מגע בצבע דיגיטלי. השליטה מרחוק בדפדפן מאפשרת לך לפעול ולנטר באמצעות כל דפדפן אינטרנט. הקלטת נתונים אוטומטית שומרת את פרמטרי התהליך של כל sonication לרוץ על כרטיס SD מובנה.
יעילות אנרגטית מעולה: בהשוואה לטכנולוגיות פיזור חלופיות, אולטראסאונד Hielscher מצטיינים עם יעילות אנרגיה יוצאת דופן ותוצאות מעולות בהפצת גודל החלקיקים.
איכות גבוהה & חוסן: Hielscher אולטרסוניקאטורים מוכרים על איכותם, אמינותם וחוסנם. Hielscher אולטרסוניקה היא חברה מוסמכת ISO ולשים דגש מיוחד על ultrasonicators ביצועים גבוהים הכוללים טכנולוגיה חדישה וידידותיות למשתמש. כמובן, Hielscher אולטרסוניקאטורים הם תואמי CE ועומדים בדרישות של UL, CSA ו- RoHs.

הטבלה להלן נותן לך אינדיקציה של יכולת עיבוד משוער של ultrasonicators שלנו: