Ինչպես խառնել լաքերը նանոլցանյութերի հետ

Լաքերի արտադրությունը պահանջում է հզոր խառնիչ սարքավորումներ, որոնք կարող են մշակել նանոմասնիկներ և գունանյութեր, որոնք պետք է հավասարաչափ դիսպերսվեն բաղադրության մեջ։ Ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորները դիսպերսման բարձր արդյունավետությամբ և հուսալի միջոցներ են, որոնք ապահովում են նանոմասնիկների համասեռ բաշխումը պոլիմերների մեջ։

Լաքերի արտադրություն բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային խառնիչներով

Լաքը նկարագրվում է որպես պարզ, թափանցիկ, կարծր պաշտպանիչ ծածկույթ կամ թաղանթ, որի բաղադրության մեջ մտնում են խեժեր (օրինակ՝ ակրիլային, պոլիուրեթանային, ալկիդային, շելակ), չորացող յուղ, մետաղական սիկատիվ և ցնդող լուծիչներ (օրինակ՝ նաֆթա, ուայթ սպիրիտ կամ նոսրացուցիչ)։ Երբ լաքը չորանում է, դրա մեջ պարունակվող լուծիչը գոլորշիանում է, իսկ մնացած բաղադրիչներն օքսիդանում կամ պոլիմերացվում են՝ առաջացնելով դիմացկուն թափանցիկ թաղանթ։ Լաքերը հիմնականում օգտագործվում են որպես պաշտպանիչ ծածկույթներ փայտե մակերևույթների, նկարների և տարբեր դեկորատիվ առարկաների համար, մինչդեռ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթմամբ կարծրացող լաքերն օգտագործվում են ավտոմոբիլային ծածկույթներում, կոսմետիկայում, սննդի ոլորտում, գիտության մեջ և այլ ճյուղերում։

Նանոսիլիցիումի երկօքսիդի ուլտրաձայնային դիսպերսումը լաքի մեջ

Ուլտրաձայնային դիսպերսման տարածված օրինակ է կոլոիդային սիլիցիումի երկօքսիդների ներմուծումը, որոնք սովորաբար ավելացվում են լաքերին թիքսոտրոպ հատկություններ հաղորդելու համար։
Օրինակ՝ նանոսիլիցիումի երկօքսիդով լցված պոլիէթերիմիդային լաքի ծառայության ժամկետը մինչև երեսուն անգամ ավելի երկար է, քան սովորական լաքինը։ Նանոսիլիցիումի երկօքսիդը բարելավում է լաքի այնպիսի հատկություններ, ինչպիսիք են էլեկտրահաղորդականությունը, հաստատուն և փոփոխական հոսանքի պայմաններում դիէլեկտրական ամրությունը և կպչման ամրությունը։ Ուստի ուլտրաձայնային դիսպերսիչները լայնորեն օգտագործվում են էլեկտրահաղորդիչ ծածկույթների արտադրության համար։
Այլ սիլիկատային միներալները՝ վոլաստոնիտը, տալկը, փայլարը, կաոլինը, դաշտային սպաթը և նեֆելինային սիենիտը, էժան լցանյութեր են և լայնորեն օգտագործվում են որպես այսպես կոչված լցնող գունանյութեր, որոնք ավելացվում են ծածկույթների ռեոլոգիան (մածուցիկությունը), նստվածքագոյացման նկատմամբ կայունությունը և թաղանթի ամրությունը փոփոխելու համար։

Նանոլցանյութերի դիսպերսման համար ուլտրաձայնային սարքերի՝ հետազոտություններով ապացուցված գերազանցությունը

Monteiro և համահեղինակները (2014) համեմատել են դիսպերսման տարածված տեխնոլոգիաները՝ մասնավորապես ռոտոր–ստատորային խառնիչը, Cowles թևանիվը և զոնդային տիպի ուլտրաձայնային դիսպերսիչը՝ ըստ տիտանի երկօքսիդի (TiO2, անատազ) դիսպերսման արդյունավետության։ Պարզվել է, որ ուլտրաձայնային մշակումը ամենաարդյունավետն է ջրում նանոմասնիկները դիսպերսելու համար՝ սովորաբար կիրառվող Na-PAA պոլիէլեկտրոլիտի օգտագործմամբ, և զգալիորեն գերազանցում է ռոտոր–ստատորային խառնիչով կամ Cowles թևանիվով խառնումը։
Հետազոտության մանրամասները. համեմատվել են դիսպերսման տարբեր եղանակներ՝ լավ ապաագլոմերացված նանո-TiO2 ջրային սուսպենզիա ստանալու համար ամենաարդյունավետ եղանակը որոշելու նպատակով։ Որպես համեմատական դիսպերսացնող նյութ օգտագործվել է պոլիակրիլաթթվի նատրիումական աղը (Na-PAA), որն արդյունաբերության մեջ սովորաբար կիրառվում է TiO2 ջրային դիսպերսիաների համար։ Նկ. 1-ում ներկայացված են մասնիկների չափերի ծավալային բաշխումները (PSD), որոնք ստացվել են Cowles դիսպերսիչով (30 min՝ 2000 rpm արագությամբ), ռոտոր–ստատորային խառնիչով (30 min՝ 14 000 rpm արագությամբ) և զոնդային տիպի ուլտրաձայնային մշակմամբ (Hielscher UIP1000hdT, 2 min՝ 50% ամպլիտուդով)։ «Cowles դիսպերսիչն օգտագործելիս մասնիկների չափերը գտնվել են երեք տարբեր միջակայքերում՝ 40–100 nm, 350–1000 nm և 1200–4000 nm։ Ավելի խոշոր ագլոմերատները բաշխման մեջ ակնհայտորեն գերակշռում են՝ ցույց տալով, որ այս եղանակն անարդյունավետ է։ Ռոտոր–ստատորային խառնիչը նույնպես անբավարար արդյունքներ է տվել՝ անկախ նրանից, թե նանոմասնիկներն ավելացվել են միանգամից, թե աստիճանաբար՝ խառնման ընթացքում։ Cowles սարքով ստացված արդյունքում նկատված հիմնական տարբերությունը կապված է միջին պիկի՝ դեպի մասնիկների ավելի մեծ չափեր տեղաշարժի հետ, ինչի հետևանքով այն մասամբ միաձուլվում է ամենաաջ պիկին։ Մյուս կողմից՝ ուլտրաձայնի օգտագործումը տվել է շատ ավելի լավ արդյունք՝ 0,1 nm-ում կենտրոնացած նեղ պիկով և երկու շատ ավելի փոքր պիկերով՝ 150–280 nm և 380–800 nm միջակայքերում»։

Դիսպերսման տարբեր մեթոդներով պատրաստված նանո-TiO2 պարունակող ջրային դիսպերսիաների (10mgmL−1, pH = 9) մասնիկների չափերի բաշխումները։ Ուլտրաձայնային մշակումը տալիս է TiO2 ամենափոքր նանոմասնիկները և մասնիկների չափերի նվազեցման ամենանեղ կորերը։ Դիսպերսացնող նյութ (Na-PAA) օգտագործելու դեպքում դրա և նանո-TiO2 հարաբերակցությունը եղել է 1:1։
(հետազոտություն և գծապատկեր՝ © Monteiro et al., 2014)

Փոշեցրմամբ չորացված TiO2՝ ուլտրաձայնային աղացումից առաջ և հետո

Այս արդյունքը համահունչ է Sato et al. (2008) աշխատությանը, որտեղ հաղորդվում է, որ ջրում TiO2 նանոչափ մասնիկների դիսպերսման համար ուլտրաձայնային մշակումը տալիս է ավելի լավ արդյունքներ, քան մյուս մեթոդները։ Ակուստիկ / ուլտրաձայնային կավիտացիայի ստեղծած հարվածային ալիքները հանգեցնում են մասնիկների միջև խիստ ինտենսիվ բախումների և մասնիկների արդյունավետ աղացման ու ապաագլոմերացման՝ մինչև միատեսակ նանոչափ բեկորներ։
(տե՛ս Monteiro et al., 2014)

Բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ լաքերի արտադրության համար

Երբ նանոմասնիկներն ու նանոլցանյութերն օգտագործվում են արդյունաբերական արտադրական գործընթացներում, օրինակ՝ լաքերի և ծածկույթների արտադրության մեջ, չոր փոշին պետք է համասեռ կերպով խառնվի հեղուկ փուլին։ Նանոմասնիկների դիսպերսումը պահանջում է խառնման հուսալի և արդյունավետ մեթոդ, որը բավարար էներգիա է հաղորդում ագլոմերատները քայքայելու համար՝ նանոչափ մասնիկների հատկությունները լիարժեք դրսևորելու նպատակով։ Ուլտրաձայնային սարքերը հայտնի են որպես հզոր և հուսալի դիսպերսատորներ, ուստի օգտագործվում են տարբեր նյութեր, օրինակ՝ սիլիցիումի երկօքսիդը, նանոխողովակները, գրաֆենը, հանքանյութերը և բազմաթիվ այլ նյութեր ապաագլոմերացնելու և համասեռ կերպով բաշխելու համար հեղուկ փուլում, օրինակ՝ խեժերում, էպօքսիդային խեժերում և պիգմենտային խտանյութերում։ Hielscher Ultrasonics ընկերությունը նախագծում, արտադրում և մատակարարում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային դիսպերսատորներ՝ հոմոգենացման և ապաագլոմերացման ցանկացած տեսակի կիրառությունների համար։
Նանոդիսպերսիաների արտադրության ժամանակ բարձր արդյունավետության արտադրանք ստանալու համար էական նշանակություն ունեն ուլտրաձայնային մշակման ճշգրիտ կառավարումը և նանոմասնիկների կախույթի հուսալի ուլտրաձայնային մշակումը։ Hielscher Ultrasonics ընկերության մշակման սարքերը հնարավորություն են տալիս լիովին կառավարելու մշակման բոլոր կարևոր պարամետրերը, ինչպիսիք են ներմուծվող էներգիան, ուլտրաձայնի ինտենսիվությունը, ամպլիտուդը, ճնշումը, ջերմաստիճանը և պահման ժամանակը։ Այսպիսով, կարող եք պարամետրերը կարգավորել՝ օպտիմալ պայմաններ ապահովելու համար, ինչն իր հերթին հանգեցնում է բարձրորակ նանոդիսպերսիաների ստացմանը, օրինակ՝ նանոսիլիցիումի երկօքսիդի կամ նանո-TiO2 սուսպենզիաների։

Ցանկացած ծավալի / արտադրողականության համար՝ Hielscher ընկերությունն առաջարկում է ուլտրաձայնային սարքեր և օժանդակ պարագաների լայն տեսականի։ Սա հնարավորություն է տալիս կազմաձևելու ձեր կիրառությանն ու արտադրական հզորությանը կատարյալ համապատասխանող ուլտրաձայնային համակարգ։ Մի քանի միլիլիտր պարունակող փոքր սրվակներից մինչև ժամում հազարավոր գալոնների հասնող մեծածավալ հոսքեր՝ Hielscher ընկերությունն առաջարկում է ձեր գործընթացին համապատասխան ուլտրաձայնային լուծում։
Բարձր մածուցիկություններ՝ Ուլտրաձայնային ներհոսքային համակարգերը հեշտությամբ մշակում են մածուկանման բաղադրություններ, օրինակ՝ պիգմենտային խտանյութեր, որոնցում պիգմենտը մասնիկների բարձր պարունակությամբ համասեռ կերպով խառնվում է պլաստիֆիկատորի, մոնոմերի և պոլիմերի խառնուրդին։
Ամրություն՝ Մեր ուլտրաձայնային համակարգերն ամուր և հուսալի են։ Hielscher ընկերության բոլոր ուլտրաձայնային սարքերը նախատեսված են 24/7/365 աշխատանքի համար և պահանջում են շատ քիչ տեխնիկական սպասարկում։
Օգտագործման հարմարավետություն՝ Մեր ուլտրաձայնային սարքերի մշակված ծրագրային ապահովումը թույլ է տալիս նախապես ընտրել և պահպանել ուլտրաձայնային մշակման կարգավորումները՝ պարզ և հուսալի մշակում ապահովելու համար։ Հասկանալի ընտրացանկը հեշտությամբ հասանելի է թվային գունավոր սենսորային էկրանի միջոցով։ Դիտարկիչով հեռակառավարումը թույլ է տալիս աշխատեցնել և վերահսկել սարքը ցանկացած ինտերնետային դիտարկիչի միջոցով։ Տվյալների ավտոմատ գրանցումը ներկառուցված SD քարտի վրա պահպանում է ուլտրաձայնային մշակման յուրաքանչյուր գործարկման գործընթացային պարամետրերը։
Գերազանց էներգաարդյունավետություն՝ Դիսպերսման այլընտրանքային տեխնոլոգիաների համեմատ՝ Hielscher ընկերության ուլտրաձայնային սարքերն աչքի են ընկնում բացառիկ էներգաարդյունավետությամբ և մասնիկների չափերի բաշխման առումով գերազանց արդյունքներով։
Բարձր որակ և ամրություն՝ Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը ճանաչված են իրենց որակով, հուսալիությամբ և ամրությամբ։ Hielscher Ultrasonics ընկերությունը ISO հավաստագրված է և հատուկ ուշադրություն է դարձնում բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային սարքերին, որոնք առանձնանում են գերժամանակակից տեխնոլոգիայով և օգտագործման հարմարավետությամբ։ Իհարկե, Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը համապատասխանում են CE պահանջներին և բավարարում են UL, CSA և RoHs պահանջները։

Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մշակման մոտավոր արտադրողականության մասին։