Kako miješati lakove s nanofillerima

Proizvodnja laka zahtijeva snažnu opremu za miješanje koja može podnijeti nano-čestice i pigmente, koji se moraju ravnomjerno raspršiti u formulaciju. Ultrazvučni homogenizatori su vrlo učinkovita i pouzdana tehnika raspršivanja koja osigurava homogenu raspodjelu nanočestica u polimere.

Proizvodnja laka s ultrazvučnim mikserima visokih performansi

Lak je opisan kao prozirni prozirni tvrdi zaštitni premaz ili film, koji je formuliran od smola (npr. akril, poliuretan, alkid, shellac), ulja za sušenje, metalnog sušila i hlapljivih otapala (npr. Nafta, mineralni duh ili tanji). Kada se lak osuši, njegovo sadržano otapalo isparava, a preostali sastojci oksidiraju ili polimeriziraju kako bi stvorili izdržljiv prozirni film. Lakovi se uglavnom koriste kao zaštitni premazi za drvene površine, slike i razne ukrasne predmete, dok se UV lakovi za stvrdnjavanje koriste u automobilskim premazima, kozmetici, hrani, znanosti i drugim granama.

Ultrazvučna disperzija nano-silicijevog dioksida u laku

Čest primjer za ultrazvučno raspršivanje je ugradnja koloidnih silicijevih silicijevih dioksida, koji se obično dodaju za davanje lakovima tiksotropnih svojstava.
Na primjer, polietizimidni lak ispunjen nano-silicijevim dioksidom pokazuje povećani vijek trajanja do trideset puta veći od standardnog. Nano-silicijev dioksid poboljšava svojstva laka kao i njegovu električnu vodljivost, njegove dc i izmjenične dielektrične snage i čvrstoću lijepljenja. Ultrazvučni raspršivači se stoga široko koriste za proizvodnju električno vodljivih premaza.
Ostali silikatni minerali, wollastonit, talk, tinjac, kaolin, feldspat i nefelin sjenit jeftina su punila i široko se koriste kao takozvani pigmenti ekstendera, koji se dodaju za izmjenu reologije (viskoznost), stabilnosti sedimentacije i čvrstoće filma u premazima.

Istraživanje dokazalo superiornost Ultrasonicators za nanofiller disperziju

(2014) usporedio je uobičajene tehnologije raspršivanja – naime rotor-stator mikser, Cowles rotor i ultrazvučni raspršivač tipa sonde – o njihovoj učinkovitosti u raspršivanju titanovog dioksida (TiO2, anataza). Ultrasonication je otkriveno da je najučinkovitiji za raspršivanje nanočestica u vodi pomoću konvencionalnog Na-PAA polielektrolita, i briljirao miješanje s rotor-stator ili Cowles rotor rotor ili Cowles rotor rotor impeller značajno.
Detalji studije: Uspoređene su različite tehnike disperzije kako bi se identificirale najučinkovitije u stvaranju dobro deaglomerirane nano-TiO2 vodene suspenzije. Natrijeva sol poliakrilne kiseline (Na-PAA), konvencionalno korištena u industriji za vodene disperzije TiO2, korištena je kao referentni disperzant. Slika 1 prikazuje dobivene raspodjele veličine čestica volumena (PSD), pomoću cowles raspršivača (30 min pri 2000 o / min), miješalice rotora i statora (30 min pri 14000 o / min) i ultrazvuka tipa sonde (Hielscher UIP1000hdT, 2 min pri 50% amplitudi). “Koristeći Cowles raspršivač veličine čestica bile su u tri različita raspona: 40–100 nm, 350–1000 nm i 1200–4000 nm. Veći aglomerati jasno dominiraju distribucijom, pokazujući da je ova tehnika neučinkovita. Rotor-stator također je dao nezadovoljavajuće rezultate, neovisno o nanočesticama koje se dodaju odjednom ili postupno tijekom vremena miješanja. Glavna razlika uočena u rezultatu Cowlesa povezana je s pomicanjem srednjeg vrha na višu veličinu čestica, djelomično spajajući se s pravim vrhom. S druge strane, upotreba ultrazvuka dala je mnogo bolji rezultat, s uskim vrhom centriranim na 0,1 nm i dva mnogo manja u rasponu od 150–280 nm i 380–800 nm.”

Raspodjele veličine čestica nano-TiO2 vodenih disperzija (10mgmL−1, pH = 9) pripremljene različitim tehnikama disperzije. Ultrasonication daje najmanje TiO2 nanočestice i najuže krivulje smanjenja veličine čestica. Kada je korišten disperzant (Na-PAA), omjer nano-TiO2 bio je 1:1.
(studija i grafika: © Monteiro i sur., 2014))

TiO2 sušen u spreju prije i nakon ultrazvučnog glodanja

(2008), izvještavajući o boljim rezultatima s ultrazvukom nego s drugim tehnikama za raspršivanje nanosiziranih čestica TiO2 u vodi. Udarni valovi stvoreni akustičkom / ultrazvučnom kavitacijom dovode do vrlo intenzivnih međučestečastih sudara i učinkovitog glodanja čestica i deaglomeracije do ujednačenih fragmenata nano-ljestvice.
(usp. Monteiro i dr., 2014.)

Ultrazvučni homogenizatori visokih performansi za proizvodnju lakova

Kada se nanočestice i nanofilleri koriste u industrijskim proizvodnim procesima kao što je proizvodnja lakova i premaza, suhi prah mora se homogeno pomiješati u tekuću fazu. Disperzija nano-čestica zahtijeva pouzdanu i učinkovitu tehniku miješanja, koja primjenjuje dovoljno energije za razbijanje aglomerata kako bi se oslobodile kvalitete čestica nano-skale. Ultrasonicators su dobro poznati kao snažni i pouzdani raspršivači, stoga se koriste za deaglomeraciju i distribuciju različitih materijala kao što su silicijev dioksid, nanocjevčice, grafen, minerali i mnogi drugi materijali homogeno u tekuću fazu kao što su smole, epoksi i pigmentne glavne serije. Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučne raspršivače visokih performansi za bilo koju vrstu homogenizacije i primjene deaglomeracije.
Što se tiče proizvodnje nano-disperzija, precizna kontrola ultrazvukom i pouzdan ultrazvučni tretman suspenzije nanočestica su neophodni za dobivanje proizvoda visokih performansi. Hielscher Ultrasonics procesori daju vam potpunu kontrolu nad svim važnim parametrima obrade kao što su unos energije, ultrazvučni intenzitet, amplituda, tlak, temperatura i vrijeme zadržavanja. Time možete prilagoditi parametre optimiziranim uvjetima, što kasnije dovodi do visokokvalitetne nano-disperzije kao što su nanosilica ili nano-TiO2 kaše.

Za bilo koji volumen / kapacitet: Hielscher nudi ultrasonicators i širok portfelj pribora. To omogućuje konfiguraciju idealnog ultrazvučnog sustava za vašu primjenu i proizvodne kapacitete. Od malih bočica koje sadrže nekoliko mililitara do potoka velikog volumena tisuća galona na sat, Hielscher nudi prikladno ultrazvučno rješenje za vaš proces.
Visoke viskoznosti: Ultrazvučni inline sustavi lako obrađuju formulacije slične pasti, npr. matrice pigmenta, gdje se pigment miješa pri visokom opterećenju čestica ravnomjerno u mješavini plastifikatora, monomera i polimera.
Robusnost: Naši ultrazvučni sustavi su robusni i pouzdani. Svi Hielscher ultrasonikatori su izgrađeni za 24/7/365 rad i zahtijevaju vrlo malo održavanja.
Prijateljstvo: Razrađeni softver naših ultrazvučnih uređaja omogućuje predodaberavanje i spremanje postavki sonikacije za jednostavnu i pouzdanu sonikaciju. Intuitivni izbornik lako je dostupan putem digitalnog zaslona osjetljivog na dodir. Daljinski upravljač preglednika omogućuje vam upravljanje i praćenje putem bilo kojeg internetskog preglednika. Automatsko bilježenje podataka sprema procesne parametre bilo kojeg sonikacije na ugrađenoj SD-kartici.
Izvrsna energetska učinkovitost: U usporedbi s alternativnim tehnologijama disperzije, Hielscher ultrasonicators ističu se izvanrednom energetskom učinkovitošću i vrhunskim rezultatima u distribuciji veličine čestica.
Visoka kvaliteta & Robusnost: Hielscher ultrasonicators su prepoznati po svojoj kvaliteti, pouzdanosti i robusnosti. Hielscher Ultrasonics je tvrtka s ISO certifikatom i poseban naglasak stavlja na ultrazvučne uređaje visokih performansi s najsuvremenijom tehnologijom i prilagođenošću korisnicima. Naravno, Hielscher ultrasonicators su CE sukladni i zadovoljavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.

Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja: