Razni dijelovi, kao što su pigmenti, punila, sredstva za unakrsno povezivanje, kemijskih aditiva i reoloških modifikatora ući oblaganje i boje formulacije. Ultrazvuk je učinkovito sredstvo za disperziju i emulgiranje, raspršivanje i mljevenja tih komponenata u premazima.

Ultrazvuk se koristi u formulaciji premaza za:

• emulgacija polimera u vodenim sustavima
• disperziju i fino mljevenje pigmenata
• smanjenje veličine nanomaterijala u premazima visokih performansi

Premazi spadaju u dvije široke kategorije: smole i premaze na bazi vode i otapala. Svaka vrsta ima svoje izazove. Upute koje pozivaju na smanjenje HOS-a i visoke cijene otapala potiču rast tehnologija premazivanja smole koje se prenose vodom. Korištenje ultrazvuka može poboljšati performanse takvih ekološki prihvatljivih sustava.

Poboljšana formulacija premaza zbog ultrazvuka

Ultrazvuk može pomoći formulatorima arhitektonskih, industrijskih, automobilskih i drvenih premaza da poboljšaju karakteristike premaza, kao što su čvrstoća boje, ogrebotina, otpornost na pukotine i UV zračenje ili električna vodljivost. Neke od ovih karakteristika premaza postižu se uključivanjem materijala nano veličine, npr. metalnih oksida (TiO₂Silica, Cerij, ZnO, …).

Ultrazvuk dodatno pomaže u kleveti (zarobljeni mjehurići) i otplinjavanju (otopljeni plin) visoko viskoznih proizvoda. Pročitajte više o ultrazvučnom uklanjanju i otplinjavanju tekućina!

Kao ultrazvučna disperzijska tehnologija može se koristiti na laboratorijskoj, stolnoj i industrijskoj razini proizvodnje, omogućujući brzinu protoka preko 10 tona / sat, primjenjuje se u R&D faza iu komercijalnoj produkciji. Rezultati procesa mogu se lako i linearno povećati.

Hielscher ultrazvučni uređaji su vrlo energetski učinkoviti. Uređaji pretvaraju približno 80 do 90% električne ulazne snage u mehaničku aktivnost u tekućini. To dovodi do znatno nižih troškova obrade.

Slijedeći veze u nastavku, možete pročitati više o upotrebi ultrazvuka visokih performansi za

• emulgacija polimera u vodenim sustavima,
• disperziju i fino mljevenje pigmenata,
• i Smanjenje veličine nanomaterijala,

Emulzijska polimerizacija pomoću ultrazvukom

Tradicionalne formulacije premaza koriste osnovnu polimernu kemiju. Promjena tehnologije premazivanja na vodenoj osnovi utječe na odabir sirovina, svojstva i metodologije formulacije.

U uobičajenom polimerizacije emulzije, npr za plovila premaza, čestice izgrađene su iz centra na njihovoj površini. Kinetički čimbenici utječu na homogenost čestica i morfologijom.

Ultrazvučni obrade se može koristiti na dva načina generirati polimerne emulzije.

• Top-down: emulsifving/raspršivanje od većih čestica polimera za proizvodnju manjih čestica od smanjivanje veličine
• Odozdo prema gore: Upotreba ultrazvuka prije ili tijekom polimerizacije čestica

 

 

Nanočesticama Polimeri u Miniemulsions

Polimerizacija čestica u miniemulzijama omogućuje proizvodnju raspršenih polimernih čestica s dobrom kontrolom nad veličinom čestica. Sinteza nanopartilatnih polimernih čestica u miniemulzijama (poznatim i kao nanoreaktori), kako je predstavio K. Landfester (2001.), izvrsna je metoda za stvaranje polimernih nanočestica. Ovaj pristup koristi veliki broj malih nanokomplementa (disperzne faze) u emulziji kao nanoreaktore. U njima se čestice sintetiziraju na vrlo paralelan način u pojedinačnim, ograničenim kapljicama. U svom radu Landfester (2001) predstavlja polimerizaciju u nanoreaktorima u visokom savršenstvu za stvaranje visoko identičnih čestica gotovo ujednačene veličine. Gornja slika prikazuje čestice dobivene ultrazvučno potpomognutom poliadditacijom u miniemulzijama.

Male kapljice generirane primjenom visokog smicanja (ultrazvuka) i stabilizirane stabilizacijskim sredstvima (emulgatori), mogu se stvrdnuti naknadnom polimerizacijom ili smanjenjem temperature u slučaju materijala za taljenje niskih temperatura. Budući da ultrazvuka može proizvesti vrlo male kapljice gotovo ujednačene veličine u seriji i proizvodnom procesu, omogućuje dobru kontrolu nad konačnom veličinom čestica. Za polimerizaciju nanočestica hidrofilni monomeri mogu se emulgirati u organsku fazu, a hidrofobni monomeri u vodi.

Prilikom smanjenja veličine čestica, ukupna površina čestica se istovremeno povećava. Slika s lijeve strane prikazuje korelaciju između veličine čestica i površine u slučaju sfernih čestica. Stoga se količina površinski aktivne tvari potrebna za stabilizaciju emulzije gotovo linearno povećava s ukupnom površinom čestica. Vrsta i količina površinski aktivne tvari utječe na veličinu kapljica. Kapljice od 30 do 200nm mogu se dobiti pomoću anionskih ili kationskih površinski aktivnih tvari.

Pigmenti u premazima

Organski i anorganski pigmenti važna su komponenta formulacija premaza. Kako bi se maksimizirala učinkovitost pigmenta, potrebna je dobra kontrola veličine čestica. Prilikom dodavanja pigmentnog praha u vodotoksajne, solventne ili epoksidne sustave, pojedinačne čestice pigmenta imaju tendenciju stvaranja velikih aglomerata. Mehanizmi visokog smicanja, kao što su mješalice rotora i statora ili mlinovi za agitatorske kuglice, konvencionalno se koriste za razbijanje takvih aglomerata i mljevenje pojedinih čestica pigmenta. Ultrasonication u izuzetno učinkovitoj alternativi za ovaj korak u proizvodnji premaza.

Grafikoni u nastavku pokazuju utjecaj ultrazvukom na veličinu pigmenta bisernog sjaja. Ultrazvuk melje pojedinačne čestice pigmenta brzim sudarom među česticama. Istaknuta prednost ultrazvuka je visok utjecaj kavitacijskih sila smicanja, što čini korištenje brušenja medija (npr. Perle, biseri) nepotrebnim. Kako se čestice ubrzavaju ekstremnim brzim tekućim mlazovima do 1000 km/h, sudaraju se nasilno i razbijaju na male komadiće. Abrazija čestica daje ultrazvučno mljevenim česticama glatku površinu. Sveukupno, ultrazvučno glodanje i disperzija rezultira finom veličinom i ujednačenom raspodjelom čestica.

 

Ultrazvučno glodanje i raspršivanje često se ističe brzim mješalicama i medijskim mlinovima jer ultrazvukom osigurava dosljedniju obradu svih čestica. Općenito, ultrazvuka proizvodi manje veličine čestica i usku raspodjelu veličine čestica (krivulje mljevenja pigmenta). To poboljšava ukupnu kvalitetu pigmentnih disperzija, jer veće čestice obično ometaju sposobnost obrade, sjaj, otpornost i optički izgled.

Budući da se glodanje čestica i brušenje temelji na sudaru među česticama kao rezultat ultrazvučne kavitacije, ultrazvučni reaktori mogu podnijeti prilično visoke čvrste koncentracije (npr. Glavne serije) i još uvijek proizvesti dobre učinke smanjenja veličine. Tablica u nastavku prikazuje slike mokrog glodanja TiO2.

Donja parcela prikazuje krivulje raspodjele veličine čestica za deaglomeraciju Degussa anatase titanijevog dioksida ultrazvukom. Uski oblik krivulje nakon ultrazvukom tipična je značajka ultrazvučne obrade.

Nano-materijala u visokoj prevlaka performansi

Nanotehnologija je tehnologija u nastajanju koja ulazi u mnoge industrije. Nanomaterijali i nanokompoziti koriste se u formulacijama premaza, npr. Najveći izazov za primjenu u premazima je zadržavanje transparentnosti, jasnoće i sjaja. Stoga, nanočestice moraju biti vrlo male kako bi se izbjegle smetnje u vidljivom spektru svjetlosti. Za mnoge aplikacije, to je znatno niža od 100nm.

Mokro brušenje komponenti visokih performansi u raspon nanometara postaje ključan korak u formulaciji nanoinženjeriranih premaza. Sve čestice koje ometaju vidljivu svjetlost uzrokuju izmaglicu i gubitak prozirnosti. Stoga su potrebne vrlo uske raspodjele veličina. Ultrasonication je vrlo učinkovito sredstvo za fino glodanje krutih tvari. Ultrazvučna / akustična kavitacija u tekućinama uzrokuje sudare među česticama velike brzine. Za razliku od konvencionalnih mlinova za perle i mlinova za šljunak, same čestice se međusobno kompminiraju, čineći medije glodanja nepotrebnim.

Tvrtke poput Panadur (Njemačka) koristite Hielscher ultrasonicators za raspršivanje i deaglomeraciju nanomaterijala u in-plijesan premaza. Kliknite ovdje da biste pročitali više o ultrazvučnoj disperziji premaza u obliku plijesni!

Za ultrazvukom zapaljivih tekućina ili otapala u opasnim okruženjima dostupni su procesori s ATEX certifikatom. Saznajte više o Atex certificiranom ultrasonicator UIP1000-Exd!