Teknologi ultrasound Hielscher

Ultrasonik untuk Formulasi Coating

Berbagai komponen, pigmen, fillers, bahan kimia tambahan, crosslinkers dan reologi modifiers mengarah pada formulasi coating dan cat. USG adalah cara yang efektif untuk dispersi dan emulsifying, deagglomeration dan penggilingan dari komponen coating / lapaisan.

USG digunakan dalam formulasi coating, untuk:

Coating terbagi dalam dua kategori: larutan berbasis airb dan resin epoxy dan coating. Setiap jenis memiliki tantangan tersendiri. Trend-setting mengarahkan pengurangan VOC dan harga tinggi pelarut merangsang pertumbuhan pasar teknologi coating dan resin epoxy berbasis air. Penggunaan ultrasonication dapat meningkatkan kinerja seperti sistem ramah lingkungan.

Enhanced Coating Formulation

USG dapat membantu formulators lapisan arsitektur, industri, otomotif dan kayu untuk meningkatkan karakteristik lapisan, seperti warna kekuatan, awal, retak dan ketahanan UV, atau konduktivitas listrik. Beberapa karakteristik lapisan ini dicapai dengan inklusi bahan berukuran nano, misalnya logam oksida (TiO2, Silika, Ceria, ZnO, …).

USG sangat membantu dalam defoaming (penggelembungan) dan degassing (penghilanagn gas) untuk produk yang sangat kental.

Sebagai teknologi ultrasonic dispersing dapat digunakan pada laboratorium, Bench-Top dan berbagai macam produksi, memungkinkan untuk tkapasitas lebih dari 10 ton/jam, dan diterapkan di dalam R&D dan dalam produksi komersial. Hasil proses dapat ditingkatkan dengan mudah (linier).

Efisiensi energi secara keseluruhan penting bagi ultrasonikasi cairanHielscher ultrasonik perangkat yang sangat hemat energi. Perangkat mengkonversi sekitar 80-90% dari listrik yang tersedia menjadi aktivitas mekanis yang ditransmisikan ke dalam cairan. Hal ini menyebabkan biaya pengolahan yang sangat rendah.

Di bawah ini, Anda dapat membaca tentang penggunaan USG di emulis polimer dalam sistem larutan, serta dispersi dan fine milling dari pigmen, dan pengurangan ukuran nanomaterials.

Emulsi Polimerisasi

Formulasi coating tradisional menggunakan bahan kimia Polimer pada lapaisan dasar. Perubahan teknologi coating berbasis air memiliki dampak pada bahan baku yang pilih, karakteristik dan metode produksi.

Di polimerisasi emulsi konvensional, misalnya untuk lapisan berbasis air, partikel yang dibentuk dari inti ke permukaan. Fakto kinetik mempengaruhi keseragaman dan morfologi partikel.

Ultrasonik pengolahan dapat digunakan dalam dua cara untuk menghasilkan emulsi polimer.

  • Top-Down : Emulsifying/Dispersing / Penyebaran partikel polimer lebih besar untuk menghasilkan partikel yang lebih kecil dengan pengurangan ukuran
  • Bottom-Up: Penggunaan ultrasonik sebelum atau selama polimerisasi partikel

Nanoparticulate polimer di Miniemulsions

Partikel yang diperoleh dengan polyaddition dalam miniemulsions

Polimerisasi partikel di miniemulsions memungkinkan untuk pembuatan partikel polimer tersebar dengan kontrol yang lebih baik atas ukuran partikel. Sintesis partikel polimer nanopartikulat dalam miniemulsions (“nanoreaktor”), seperti yang disajikan oleh K. Landfester adalah metode untuk pembentukan Polimerik partikel nano. Pendekatan ini menggunakan tingginya jumlah nanocompartments kecil (tahap disperse) dalam emulsi seperti dalam nanoreactors. Dalam hal ini, setiap partikel disintesis menjadi tetesan individu terbatas. Dalam karyanya(The Generation on Nanoparticles in Miniemulsion) Landfester menyajikan polimerisasi nanoreactors dengan kesempurnaan tinggi untuk pembentukan partikel yang sangat identik dengan ukuran yang hampir seragam. gambar di atas menunjukkan partikel-partikel yang diperoleh oleh polyaddition di miniemulsions.

Tetesan kecil yang dihasilkan oleh penerapan pergesekan fisik yang sangat tinggi (ultrasonikasi) dan stabil dengan penambahan stabilizing (emulsifiers), dapat dikeraskan oleh polimerisasi atau penurunan suhu, misalnya dalam hal bahan yang mudah meleleh dalam suhu rendah. Ultrasonikasi dapat menghasilkan tetesan kecil serta ukuran hampir seragam dalam proses batch dan produksi, hal ini memungkinkan untuk mengontrol ukuran partikel akhir yang baik. Untuk polimerisasi partikel nano, monomer hidrofil dapat diemulsikan ke dalam fasa organik, dan hidrofobik monomer dalam air.

Dampak ukuran partikel pada luas permukaanKetika mengurangi ukuran partikel, total luas permukaan partikel meningkat pada saat yang sama. Gambar di sebelah kiri menunjukkan korelasi antara ukuran partikel dan luas permukaan dalam partikel sferis (Klik untuk tampilan lebih besar!). Oleh karena itu, jumlah surfaktan yang diperlukan untuk menstabilkan emulsi meningkat hampir linear dengan luas permukaan partikel total. Jenis dan jumlah surfaktan mempengaruhi ukuran tetesan. Tetesan dari 30 sampai 200nm dapat diperoleh dengan menggunakan surfaktan anionik atau kation.

Pigmen dalam Coating

Pigmen organik dan anorganik adalah komponen penting untuk formulasi lapisan. Untuk memaksimalkan kinerja pigmen kontrol baik atas ukuran partikel diperlukan. Ketika menambahkan pigmen bubuk ke dalam air, sistem pelarut berbasis air atau epoxy, partikel pigmen individu cenderung membentuk agglomerates besar. Tekanan gesekan mekanisme dag tinggi, seperti rotor-stator mixer atau pabrik penggilingan konvensional digunakan untuk memecahkan agglomerates tersebut dan menggiling setiap partikel pigmen. Ultrasonikasi merupakan alternatif yang sangat efektif untuk langkah pembuatan Coating.

Gambar (kanan)Klik untuk tampilan lebih besar!) menunjukkan dampak sonikasi pada ukuran pigmen pearl luster. USG menggiling setiap partikel pigmen melalui tabrakan antar-partikel yang berkecepatan tinggi. Keuntungan utama dari

Pengolahan ultrasonik melalui mixer kecepatan tinggi, pabrik media adalah pengolahan yang lebih konsisten dari semua partikel. Hal ini mengurangi masalah “tailing”. Seperti dapat dilihat pada gambar, kurva distribusi hampir bergeser ke kiri. Umumnya, ultrasonication tidak menghasilkan sangat distribusi ukuran partikel yang sangat keil (pigmen penggilingan kurva). Hal ini meningkatkan kualitas keseluruhan dispersi pigmen, karena partikel besar biasanya mengganggu kemampuan pengolahan, gloss, perlawanan dan penampilan optik.

Sejak partikel Milling dan grinding didasarkan pada tabrakan antar-partikel sebagai hasil dari Kavitasi ultrasonik, ultrasonik reaktor dapat menangani cukup konsentrasi padat yang tinggi (misalnya master batch) dan masih menghasilkan ukuran efek pengurangan yang baik. Tabel di bawah menunjukkan gambar penggilingan basah dari TiO2 (Klik pada gambar untuk tampilan lebih besar!).

sebelum
sonikasi
sesudah
sonikasi
TiO2 dari pabrik bola sebelum sonikasi TiO2 dari ball mill semprot kering TiO2 setelah sonikasi
TiO2 dari pabrik bola sebelum sonikasi semprot kering TiO2 semprot kering TiO2 setelah sonikasi

kurva distribusi ukuran partikel untuk deagglomeration Degussa Anatase Titanium Dioksida dengan ultrasonicationGambar ke kanan (klik untuk tampilan yang lebih besar!) menunjukkan kurva distribusi ukuran partikel untuk deagglomeration Degussa Anatase Titanium Dioksida oleh ultrasonication. Bentuk kurva yang sempit setelah sonikasi adalah fitur tipikal pengolahan ultrasonik.

Nanosize Materials pada High Performance Coatings

Nanoteknologi adalah teknologi yang muncul membuat jalan ke banyak industri. Nanomaterials dan nanocomposites sedang digunakan dalam formulasi coating, misalnya untuk meningkatkan abrasi dan tahan gores atau UV-stabilitas. Tantangan terbesar untuk aplikasi dalam Coating adalah retensi transparansi, kejelasan, dan gloss. Oleh karena itu, nanopartikel sangat kecil untuk menghindari gangguan dengan spektrum cahaya yang terlihat. Untuk banyak aplikasi, ini secara substansial lebih rendah dari 100nm.

Penggilingan basah komponen berkinerja tinggi untuk rentang nanometer menjadi langkah penting dalam perumusan pelapis nanoengineered. Setiap partikel yang mengganggu cahaya tampak, menyebabkan kabut dan kehilangan transparansi. Oleh karena itu, distribusi ukuran sangat sempit diperlukan. Ultrasonication adalah cara yang sangat efektif untuk penggilingan halus benda padat. Kavitasi ultrasonik dalam cairan menyebabkan kecepatan tinggi serta tabrakan antar-partikel. Berbeda dari konvensional manik pabrik dan pabrik kerikil, partikel sendiri adalah comminuting satu sama lain, mengubah media penggilingan tidak perlu.

Perusahaan, seperti Panadur (Jerman) menggunakan perangkat Hielscher ultrasonik untuk menyebar dan deagglomeration nanomaterials dalam lapisan dalam cetakan. Klik di sini untuk membaca lebih lanjut tentang hal ini.

Untuk sonication cairan yang mudah terbakar atau pelarut hazardous lingkungan FM dan bersertifikat ATEX deivces, seperti UIP1000-Exd available.

Meminta informasi lebih lanjut tentang aplikasi ini!

Silakan gunakan formulir di bawah ini, jika Anda ingin meminta informasi tambahan mengenai aplikasi ini. Kami akan senang untuk menawarkan Anda sebuah sistem ultrasonik yang memenuhi persyaratan.









Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.


Literatur

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Memberi efek berkesinambungan di fase viskositas pada saat emulsifikasi dengan USG, di: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Behrend, O., Schubert, H. (2001): Memberi pengaruh terhadap tekanan hidrostatik dan gas saat emulsifikasi USG terus-menerus, di: Ultrasonics Sonochemistry 8 (2001) 271-276.

Landfester, k. (2001): Pembentukan partikel nano di Miniemulsions; dalam: maju bahan 2001, 13, No 10, May17th. Wiley-VCH.

Han, t. (2005): Ultrasonik produksi berukuran Nano dispersi dan emulsi, di: Proceedings dari konferensi Nanosystems Eropa ENS’05.