A lakkgyártáshoz erőteljes keverőberendezésre van szükség, amely képes kezelni a nanorészecskéket és a pigmenteket, amelyeket egyenletesen kell eloszlatni a készítményben. Az ultrahangos homogenizátorok rendkívül hatékony és megbízható diszpergálási technikák, amelyek biztosítják a nanorészecskék homogén eloszlását polimerekké.

Lakkgyártás nagy teljesítményű ultrahangos keverőkkel

A lakk tiszta, átlátszó, kemény védőbevonat vagy -fólia, amely gyantákból (pl. akril, poliuretán, alkid, sellak), szárítóolajból, fémszárítóból és illékony oldószerekből (pl. nafta, ásványpárlat vagy hígító) készül. Amikor a lakk megszárad, a benne lévő oldószer elpárolog, és a fennmaradó összetevők oxidálódnak vagy polimerizálódnak, hogy tartós átlátszó fóliát képezzenek. A lakkokat többnyire fafelületek, festmények és különféle dekoratív tárgyak védőbevonataként használják, míg az UV-pácoló lakkokat autóbevonatokban, kozmetikumokban, élelmiszerekben, tudományban és más ágakban 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 nagyobb, mint egy normál. A nano-szilícium-dioxid javítja a lakk tulajdonságait, mint az elektromos vezetőképességét, az egyenáramú és váltakozó áramú dielektromos szilárdságát és a kötési szilárdságát. Az ultrahangos diszpergálószereket ezért széles körben használják elektromosan vezető bevonatok gyártásához.
Más szilikát ásványok, wollastonit, talkum, csillám, kaolin, földpát és nefelin-szienit olcsó töltőanyagok, és széles körben használják úgynevezett hosszabbító pigmentekként, amelyeket hozzáadnak a reológia (viszkozitás), az ülepedési stabilitás és a filmszilárdság módosításához a bevonatokban.

Kutatás bizonyított fölénye az ultrahangos készülékek nanofiller diszperzió

Monteiro et al. (2014) összehasonlította a közös diszpergáló technológiákat – nevezetesen a rotor-állórész keverő, a Cowles járókerék és az ultrahangos szonda típusú diszpergáló – a titán-dioxid (TiO2, anatáz) diszpergálásának hatékonyságáról. Ultrasonication kiderült, hogy a leghatékonyabb diszpergálni a nanorészecskék vízben a hagyományos Na-PAA polielektrolit, és kiválóan keverni egy rotor-állórész vagy Cowles járókerék jelentősen.
A tanulmány részletei: Különböző diszperziós technikákat hasonlítottunk össze annak érdekében, hogy azonosítsuk a leghatékonyabbat egy jól deagglomerált nano-TiO2 vizes szuszpenzió létrehozásában. Referencia diszpergálószerként a poliakrilsav nátriumsóját (Na-PAA) használtuk, amelyet hagyományosan az iparban használtak TiO2 vizes diszperziókhoz. Az 1. ábra a térfogat-részecskeméret-eloszlásokat (PSD) mutatja, amelyeket Cowles diszpergálóval (30 perc 2000 fordulat / percnél), rotor-állórész keverővel (30 perc 14000 fordulat / percnél) és szonda típusú ultrahangos kezeléssel (Hielscher UIP1000hdT, 2 perc 50%-os amplitúdóval). “A Cowles diszpergálószer 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 alatt. A Cowles eredményében megfigyelt fő különbség a középső csúcsnak a nagyobb részecskeméretre való eltolódásával függ össze, részben összeolvadva a jobb szélső csúcsgal. Másrészt az ultrahangok használata sokkal jobb eredményt hozott, egy keskeny csúcs 0,1 nm-es középpontú, két sokkal kisebb pedig a 150–280 nm-es és a 380–800 nm-es tartományban.”

Különböző diszperziós technikákkal előállított nano-TiO2 vizes diszperziók (10mgmlL−1, pH = 9) szemcseméret-eloszlása. Hozzákeverésével a legkisebb TiO2 nanorészecskék és a legszűkebb részecskeméret-csökkentési görbék. Diszpergálószer (Na-PAA) alkalmazásakor a nano-TiO2-höz viszonyított arány 1:1 volt.
(tanulmány és grafika: © Monteiro et al., 2014)

Permetezett szárított TiO2 ultrahangos marás előtt és után

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

Nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok lakkgyártáshoz

Ha nanorészecskéket és nanokitöltőket használnak ipari gyártási folyamatokban, például lakkok és bevonatok gyártásában, a száraz port homogén módon folyékony fázisba kell keverni. A nanorészecskék diszperziója megbízható és hatékony keverési technikát igényel, amely elegendő energiát alkalmaz az agglomerátumok megszakításához a nanoméretű részecskék tulajdonságainak felszabadítása érdekében. Az ultrahangos készülékek jól ismertek, mint erős és megbízható diszpergálók, ezért használják deagglomeráció és elosztás különböző anyagok, mint például szilícium-dioxid, nanocsövek, grafén, ásványi anyagok és sok más anyag homogén módon egy folyékony fázisba, mint például gyanták, epoxik és pigment mester tételek. A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos diszpergálószereket tervez, gyárt és forgalmaz bármilyen homogenizálási és deagglomerációs alkalmazáshoz.
Amikor a nano-diszperziók előállításáról van szó, a pontos ultrahangos szabályozás és a nanorészecske-szuszpenzió megbízható ultrahangos kezelése elengedhetetlen a nagy teljesítményű termékek előállításához. A Hielscher Ultrasonics' processzorok teljes ellenőrzést biztosítanak az összes fontos feldolgozási paraméter, például az energiabevitel, az ultrahangos intenzitás, az amplitúdó, a nyomás, a hőmérséklet és a retenciós idő felett. Ezáltal a paramétereket az optimalizált körülményekhez igazíthatja, ami később kiváló minőségű nano-diszperzióhoz vezet, mint például a nanoszilika vagy a nano-TiO2 szuszpenziók.

Bármilyen térfogatra / kapacitásra: A Hielscher ultrahangos sugárzókat és kiegészítők széles portfólióját kínálja. Ez lehetővé teszi az ideális ultrahangos rendszer konfigurációját az alkalmazáshoz és a termelési kapacitáshoz. A néhány millilitert tartalmazó kis injekciós üvegektől az óránként több ezer gallon nagy térfogatú áramlatokig a Hielscher megfelelő ultrahangos megoldást kínál az Ön folyamatához.
Nagy viszkozitás: Az ultrahangos inline rendszerek könnyen feldolgozzák a pasztaszerű készítményeket, pl. pigment mester tételeket, ahol a pigmentet nagy részecskéknél keverik össze, egyenletesen töltve lágyítószer, monomer és polimer keverékében.
Robosztussági: Ultrahangos rendszereink robusztusak és megbízhatóak. Minden Hielscher ultrasonicators épülnek 24/7/365 működés és nagyon kevés karbantartást igényel.
Felhasználóbarát: Kidolgozott szoftver ultrahangos készülékek lehetővé teszi az előválogatás és mentés szonikálás beállítások egy egyszerű és megbízható szonikálás. Az intuitív menü könnyen elérhető digitális színes érintőképernyővel. A távoli böngésző vezérlés lehetővé teszi, hogy bármilyen internetböngészőn keresztül működjön és figyeljen. Az automatikus adatrögzítés menti a beépített SD-kártyán futtatott szonikálás folyamatparamétereit.
Kiváló energiahatékonyság: Összehasonlítva az alternatív diszperziós technológiákkal, a Hielscher ultrahangosok kiemelkedő energiahatékonysággal és kiváló eredményekkel kiemelkednek a részecskeméret eloszlásában.
Kiváló minőségű & Robosztussági: A Hielscher ultrahangos készülékeket minőségük, megbízhatóságuk és robusztusságuk miatt ismerik el. A Hielscher Ultrasonics egy ISO tanúsítvánnyal rendelkező vállalat, és különös hangsúlyt fektet a nagy teljesítményű ultrahangos készülékekre, amelyek a legmodernebb technológiával és felhasználóbarátsággal rendelkeznek. Természetesen a Hielscher ultrasonicators CE-kompatibilisek és megfelelnek az UL, CSA és RoHs követelményeinek.

Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi: