Hogyan keverjünk lakkokat nanotöltőanyagokkal

A lakkgyártáshoz nagy teljesítményű keverőberendezésekre van szükség, amelyek képesek kezelni a nanorészecskéket és pigmenteket, amelyeket egyenletesen kell diszpergálni a készítményben. Az ultrahangos homogenizátorok rendkívül hatékony és megbízható diszpergálási technikát biztosítanak, amellyel a nanorészecskék homogénen oszlathatók el a polimerekben.

Lakkgyártás nagy teljesítményű ultrahangos keverőkkel

A lakk tiszta, átlátszó, kemény védőbevonatként vagy filmként írható le, amelyet gyantákból (pl. akril-, poliuretán-, alkidgyantából, sellakból), száradó olajból, fémtartalmú száradásgyorsítóból és illékony oldószerekből (pl. naftából, lakkbenzinből vagy hígítóból) állítanak össze. A lakk száradásakor a benne lévő oldószer elpárolog, a megmaradó összetevők pedig oxidálódnak vagy polimerizálódnak, és tartós, átlátszó filmet képeznek. A lakkokat elsősorban fafelületek, festmények és különféle dísztárgyak védőbevonataként használják, míg az UV-fényre térhálósodó lakkokat az autóipari bevonatokban, a kozmetikai és élelmiszeriparban, a tudományban és más területeken alkalmazzák.

Nanoszilícium-dioxid ultrahangos diszpergálása lakkban

Az ultrahangos diszpergálás gyakori példája a kolloid szilícium-dioxidok bekeverése, amelyeket általában azért adnak a lakkokhoz, hogy tixotróp tulajdonságokkal ruházzák fel őket.
Például a nanoszilícium-dioxiddal töltött poliéterimid lakk élettartama egy szokványos lakkéhoz képest akár harmincszorosára is növekedhet. A nanoszilícium-dioxid javítja a lakk olyan tulajdonságait, mint az elektromos vezetőképesség, az egyen- és váltakozó feszültséggel szembeni átütési szilárdság és a tapadási szilárdság. Az ultrahangos diszpergálókat ezért széles körben használják elektromosan vezető bevonatok előállítására.
Más szilikátásványok, például a wollasztonit, a talkum, a csillám, a kaolin, a földpát és a nefelinszienit olcsó töltőanyagok, amelyeket széles körben alkalmaznak úgynevezett töltőpigmentként a bevonatok reológiájának (viszkozitásának), ülepedési stabilitásának és filmszilárdságának módosítására.

Az ultrahangos készülékek kutatásokkal igazolt fölénye a nanotöltőanyagok diszpergálásában

Monteiro és munkatársai (2014) a titán-dioxid (TiO2, anatáz) diszpergálásának hatékonysága szempontjából hasonlították össze az elterjedt diszpergálási technológiákat – nevezetesen a rotor–sztátor keverőt, a Cowles-keverőtárcsát és a szondás ultrahangos diszpergálót. A hagyományos Na-PAA polielektrolit alkalmazásával az ultrahangos kezelés bizonyult a leghatékonyabbnak a nanorészecskék vízben történő diszpergálására, és jelentősen felülmúlta a rotor–sztátor keverővel vagy Cowles-keverőtárcsával végzett keverést.
A vizsgálat részletei: Különböző diszpergálási technikákat hasonlítottak össze annak megállapítására, hogy melyik a leghatékonyabb a megfelelően deagglomerált, vizes nano-TiO2-szuszpenzió létrehozásában. Referencia-diszpergálószerként a poliakrilsav nátriumsóját (Na-PAA) használták, amelyet az iparban hagyományosan alkalmaznak vizes TiO2-diszperziókhoz. Az 1. ábra a Cowles-diszpergálóval (30 min, 2000 rpm), rotor–sztátor keverővel (30 min, 14 000 rpm) és szondás ultrahangos kezeléssel (Hielscher UIP1000hdT, 2 min, 50%-os amplitúdó) kapott, térfogat szerinti részecskeméret-eloszlásokat (PSD) mutatja. „A Cowles-diszpergáló használatakor a részecskeméretek három különböző tartományba estek: 40–100 nm, 350–1000 nm és 1200–4000 nm. Az eloszlásban egyértelműen a nagyobb agglomerátumok dominálnak, ami azt mutatja, hogy ez a technika nem hatékony. A rotor–sztátor keverő szintén nem kielégítő eredményeket adott, függetlenül attól, hogy a nanorészecskéket egyszerre vagy a keverés során fokozatosan adagolták. A Cowles eredményében megfigyelt fő különbség a középső csúcs nagyobb részecskeméretek felé történő eltolódásához kapcsolódik, amely részben összeolvad a jobb szélső csúccsal. Az ultrahang alkalmazása viszont sokkal jobb eredményt adott: egy keskeny csúcsot 0,1 nm-nél, valamint két sokkal kisebb csúcsot a 150–280 nm és a 380–800 nm tartományban.”

Különböző diszpergálási technikákkal készített vizes nano-TiO2-diszperziók (10mgmL−1, pH = 9) részecskeméret-eloszlásai. Az ultrahangos kezelés eredményezi a legkisebb TiO2-nanorészecskéket és a legkeskenyebb részecskeméret-csökkentési görbéket. Diszpergálószer (Na-PAA) alkalmazásakor annak nano-TiO2-hoz viszonyított aránya 1:1 volt.
(tanulmány és ábra: © Monteiro és munkatársai, 2014)

Porlasztva szárított TiO2 ultrahangos őrlés előtt és után

Ez az eredmény összhangban van Sato és munkatársai (2008) munkájával, amely szerint a nanoméretű TiO2-részecskék vízben történő diszpergálásakor az ultrahangos kezelés jobb eredményeket ad más technikáknál. Az akusztikus / ultrahangos kavitáció által létrehozott lökéshullámok rendkívül intenzív részecskeközi ütközéseket idéznek elő, valamint hatékonyan őrlik és deagglomerálják a részecskéket egyenletes nanoméretű töredékekké.
(vö. Monteiro és munkatársai, 2014)

Nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok lakkgyártáshoz

Amikor ipari gyártási folyamatokban, például lakkok és bevonatok előállításakor nanorészecskéket és nanotöltőanyagokat használnak, a száraz port homogénen kell bekeverni egy folyadékfázisba. A nanorészecskék diszpergálásához megbízható és hatékony keverési technikára van szükség, amely elegendő energiát biztosít az agglomerátumok felbontásához, hogy a nanoméretű részecskék tulajdonságai érvényesülhessenek. Az ultrahangos készülékek nagy teljesítményű és megbízható diszpergálóként ismertek, ezért különféle anyagok, például szilícium-dioxid, nanocsövek, grafén, ásványok és számos más anyag deagglomerálására és homogén eloszlatására használják őket folyadékfázisokban, például gyantákban, epoxigyantákban és pigment-mesterkeverékekben. A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos diszpergálókat tervez, gyárt és forgalmaz mindenféle homogenizálási és deagglomerálási alkalmazáshoz.
Nanodiszperziók előállításakor az ultrahangos kezelés pontos szabályozása és a nanorészecske-szuszpenzió megbízható ultrahangos kezelése elengedhetetlen a kiváló teljesítményű termékek eléréséhez. A Hielscher Ultrasonics készülékei teljes körű szabályozást biztosítanak minden fontos feldolgozási paraméter felett, így az energiabevitel, az ultrahang-intenzitás, az amplitúdó, a nyomás, a hőmérséklet és a tartózkodási idő felett. Ezáltal a paramétereket az optimális körülményekhez igazíthatja, ami kiváló minőségű nanodiszperziókat, például nanoszilícium-dioxid- vagy nano-TiO2-szuszpenziókat eredményez.

Bármilyen térfogathoz / kapacitáshoz: A Hielscher ultrahangos készülékeket és tartozékok széles választékát kínálja. Ez lehetővé teszi az Ön alkalmazásához és termelési kapacitásához ideális ultrahangos rendszer összeállítását. A néhány millilitert tartalmazó kis fioláktól az óránként több ezer gallonos, nagy térfogatáramú folyadékáramokig a Hielscher megfelelő ultrahangos megoldást kínál az Ön folyamatához.
Nagy viszkozitás: Az ultrahangos inline rendszerek könnyedén feldolgozzák a pasztaszerű készítményeket, például a pigment-mesterkeverékeket, amelyekben a pigmentet nagy részecskekoncentráció mellett egyenletesen keverik el lágyító, monomer és polimer keverékében.
Robusztusság: Ultrahangos rendszereink robusztusak és megbízhatóak. Minden Hielscher ultrahangos készüléket 24/7/365 üzemre terveztek, és mindegyik nagyon kevés karbantartást igényel.
Felhasználóbarát működés: Ultrahangos készülékeink kifinomult szoftvere lehetővé teszi az ultrahangos kezelés beállításainak előzetes kiválasztását és mentését az egyszerű és megbízható ultrahangos kezelés érdekében. Az intuitív menü könnyen elérhető a digitális, színes érintőkijelzőn. A távoli böngészős vezérlés bármely internetböngészőn keresztül lehetővé teszi a működtetést és a felügyeletet. Az automatikus adatrögzítés minden ultrahangos kezelési ciklus folyamatparamétereit a beépített SD-kártyára menti.
Kiváló energiahatékonyság: Az alternatív diszpergálási technológiákkal összehasonlítva a Hielscher ultrahangos készülékei kiemelkedő energiahatékonyságukkal és a részecskeméret-eloszlás terén elért jobb eredményeikkel tűnnek ki.
Kiváló minőség és robusztusság: A Hielscher ultrahangos készülékei minőségükről, megbízhatóságukról és robusztusságukról ismertek. A Hielscher Ultrasonics ISO-tanúsítvánnyal rendelkező vállalat, amely különös hangsúlyt fektet a korszerű technológiát és felhasználóbarát működést kínáló, nagy teljesítményű ultrahangos készülékekre. A Hielscher ultrahangos készülékei természetesen megfelelnek a CE-előírásoknak, és teljesítik az UL, CSA és RoHs követelményeit.

Az alábbi táblázat ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását mutatja: