Hogyan keverjük össze a lakkokat nanofillerekkel

A lakkgyártáshoz nagy teljesítményű keverőberendezésre van szükség, amely képes kezelni a nanorészecskéket és pigmenteket, amelyeket egyenletesen kell diszpergálni a készítménybe. Az ultrahangos homogenizátorok rendkívül hatékony és megbízható diszpergáló technika, amely a nanorészecskék homogén eloszlását biztosítja polimerekké.

Lakkgyártás nagy teljesítményű ultrahangos keverőkkel

A lakk tiszta, átlátszó, kemény védőbevonat vagy film, amelyet gyantákból (pl. akril, poliuretán, alkid, sellak), szárítóolajból, fémszárítóból és illékony oldószerekből (pl. Benzin, ásványi szeszes ital vagy hígító) állítanak elő. Amikor a lakk megszárad, a benne lévő oldószer elpárolog, és a fennmaradó összetevők oxidálódnak vagy polimerizálódnak, hogy tartós átlátszó filmet képezzenek. A lakkokat többnyire védőbevonatként használják fafelületekhez, festményekhez és különböző dekoratív tárgyakhoz, míg az UV-keményedő lakkokat autóbevonatokban, kozmetikumokban, élelmiszerekben, tudományban és más ágazatokban használják.

A nano-szilícium-dioxid ultrahangos diszperziója lakkban

Az ultrahangos diszpergálás gyakori példája a kolloid szilícium-dioxidok beépítése, amelyeket általában a lakkok tixotróp tulajdonságainak megadásához adnak hozzá.
Például a nano-szilícium-dioxiddal töltött poliéterimid lakk élettartama akár harmincszor hosszabb, mint egy szabványos. A nano-szilícium-dioxid javítja a lakk tulajdonságait, mint az elektromos vezetőképességét, DC és AC dielektromos szilárdságát és kötési szilárdságát. Az ultrahangos diszpergálószereket ezért széles körben használják elektromosan vezető bevonatok előállításához.
Más szilikát ásványok, a wollastonit, a talkum, a csillám, a kaolin, a földpát és a nefelin-szienit olcsó töltőanyagok, és széles körben használják úgynevezett extender pigmentekként, amelyeket hozzáadnak a reológia (viszkozitás), az üledékstabilitás és a bevonatok filmszilárdságának módosításához.

A kutatás bizonyította az ultrahangos készülékek fölényét a nanofiller diszperzióhoz

Monteiro et al. (2014) összehasonlította a szokásos diszpergáló technológiákat – nevezetesen rotor-állórész keverő, Cowles járókerék és ultrahangos szonda típusú diszpergáló – a titán-dioxid (TiO2, anatáz) diszpergálásának hatékonysága tekintetében. Az ultrahangos kezelés kiderült, hogy a leghatékonyabb a nanorészecskék vízben történő diszpergálására hagyományos Na-PAA polielektrolit használatával, és kiválóan keverte a rotor-állórészt vagy a Cowles járókereket jelentősen.
A vizsgálat részletei: Különböző diszperziós technikákat hasonlítottunk össze annak érdekében, hogy azonosítsuk a leghatékonyabbat egy jól deagglomerált nano-TiO2 vizes szuszpenzió létrehozásában. Referencia diszpergálószerként poliakrilsav nátriumsóját (Na-PAA) használtuk, amelyet hagyományosan TiO2 vizes diszperziókhoz használnak az iparban. Az 1. ábra a kapott térfogatrészecskeméret-eloszlást (PSD) mutatja Cowles diszpergáló (30 perc 2000 fordulat / perc), rotor-állórész keverő (30 perc 14000 fordulat / perc) és szonda típusú ultrahangozás (Hielscher UIP1000hdT, 2 perc 50%-os amplitúdóval). “A Cowles diszpergáló segítségével a részecskék mérete három különböző tartományban volt: 40–100 nm, 350–1000 nm és 1200–4000 nm. A nagyobb agglomerátumok egyértelműen uralják az eloszlást, ami azt mutatja, hogy ez a technika nem hatékony. A rotor-állórész szintén nem kielégítő eredményeket adott, függetlenül attól, hogy a nanorészecskéket egyszerre vagy fokozatosan adták hozzá a keverési idő során. A Cowles-féle eredményben megfigyelt legnagyobb különbség a középső csúcs nagyobb részecskeméretre való eltolódásával függ össze, részben összeolvadva a jobb szélső csúccsal. Másrészt az ultrahangok használata sokkal jobb eredményt hozott, egy keskeny csúcs 0,1 nm-en összpontosul, és két sokkal kisebb a 150–280 nm-es és a 380–800 nm-es tartományban.”

Nano-TiO2 vizes diszperziók (10mgml−1, pH = 9) részecskeméret-eloszlása különböző diszperziós technikákkal előállítva. Az ultrahangos kezelés a legkisebb TiO2 nanorészecskéket és a legszűkebb részecskeméret-csökkentési görbéket adja. Diszpergálószer (Na-PAA) használatakor a nano-TiO2 aránya 1:1 volt.
(tanulmány és grafika: © Monteiro et al., 2014)

Porlasztva szárított TiO2 ultrahangos marás előtt és után

Ez az eredmény megegyezik Sato et al. (2008) munkájával, amely jobb eredményeket jelentett ultrahangosítással, mint más technikákkal a nanoméretű TiO2 részecskék vízben történő diszpergálására. Az akusztikus / ultrahangos kavitáció által létrehozott lökéshullámok rendkívül intenzív részecske-ütközésekhez és hatékony részecskeőrléshez és deagglomerációhoz vezetnek egyenletes nanoméretű töredékekhez.
(vö. Monteiro et al., 2014)

Nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok lakkgyártáshoz

Ha nanorészecskéket és nanofillereket használnak ipari gyártási folyamatokban, például lakkok és bevonatok gyártásában, a száraz port homogén módon folyékony fázisba kell keverni. A nanorészecskék diszperziójához megbízható és hatékony keverési technikára van szükség, amely elegendő energiát alkalmaz az agglomerátumok lebontásához a nanoméretű részecskék tulajdonságainak felszabadítása érdekében. Az ultrahangos készülékek jól ismertek, mint erős és megbízható diszpergálószerek, ezért különböző anyagok, például szilícium-dioxid, nanocsövek, grafén, ásványi anyagok és sok más anyag homogén folyékony fázisba történő elosztására használják, például gyanták, epoxik és pigment mesterkeverékek. A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos diszpergálószereket tervez, gyárt és forgalmaz bármilyen homogenizációs és deagglomerációs alkalmazáshoz.
Amikor a nano-diszperziók előállításáról van szó, a nanorészecske-szuszpenzió pontos ultrahangos vezérlése és megbízható ultrahangos kezelése elengedhetetlen a nagy teljesítményű termékek előállításához. A Hielscher Ultrasonics processzorai teljes mértékben ellenőrzik az összes fontos feldolgozási paramétert, például az energiabevitelt, az ultrahangos intenzitást, az amplitúdót, a nyomást, a hőmérsékletet és a retenciós időt. Ezáltal a paramétereket optimalizált körülményekhez igazíthatja, ami később kiváló minőségű nano-diszperzióhoz, például nanoszilikához vagy nano-TiO2 szuszpenzióhoz vezet.

Bármilyen kötet / kapacitás esetén: A Hielscher ultrahangos készülékeket és kiegészítők széles portfólióját kínálja. Ez lehetővé teszi az ideális ultrahangos rendszer konfigurálását az alkalmazáshoz és a termelési kapacitáshoz. A néhány millilitert tartalmazó kis injekciós üvegektől a nagy mennyiségű, több ezer gallon / óra áramokig a Hielscher megfelelő ultrahangos megoldást kínál a folyamathoz.
Nagy viszkozitás: Az ultrahangos inline rendszerek könnyen feldolgozhatják a pasztaszerű készítményeket, pl. pigment mesterkeverékek, ahol a pigmentet nagy részecsketerheléssel egyenletesen keverjük össze lágyító, monomer és polimer keverékében.
Erőteljesség: Ultrahangos rendszereink robusztusak és megbízhatóak. Minden Hielscher ultrasonicators épített 24/7/365 működés és igényel nagyon kevés karbantartás.
Felhasználóbarát: Ultrahangos készülékeink kidolgozott szoftvere lehetővé teszi az ultrahangos beállítások előzetes kiválasztását és mentését egy egyszerű és megbízható szonikáláshoz. Az intuitív menü könnyen elérhető a digitális színes érintőképernyőn keresztül. A távoli böngészővezérlés lehetővé teszi bármely internetböngészőn keresztüli működtetést és felügyeletet. Az automatikus adatrögzítés elmenti a beépített SD-kártyán futó szonikálás folyamatparamétereit.
Kiváló energiahatékonyság: Az alternatív diszperziós technológiákkal összehasonlítva a Hielscher ultrasonicators kiemelkedő energiahatékonysággal és kiváló eredményekkel rendelkezik a részecskeméret-eloszlásban.
Kiváló minőség & Erőteljesség: A Hielscher ultrahangos készülékeket minőségükről ismerik el, megbízhatóság és robusztusság. Hielscher Ultrasonics egy ISO tanúsítvánnyal rendelkező cég, és különös hangsúlyt fektet a nagy teljesítményű ultrasonicatorokra, amelyek a legmodernebb technológiát és felhasználóbarátságot mutatják. Természetesen a Hielscher ultrasonicators CE-kompatibilis és megfelel az UL, CSA és RoHs követelményeinek.

Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását: