ワニスとナノフィラーの混合方法

ワニスの製造には、ナノ粒子や顔料を扱える強力な混合装置が必要であり、それらを配合物に均一に分散させる必要があります。超音波ホモジナイザーは、ナノ粒子をポリマーに均一に分布させる、非常に効率的で信頼性の高い分散技術です。

高性能超音波ミキサーによるワニス製造

ワニスは、樹脂(アクリル、ポリウレタン、アルキド、シェラックなど)、乾性油、金属乾燥機、および揮発性溶剤(ナフサ、ミネラルスピリット、シンナーなど)から配合された、透明で透明な硬質保護コーティングまたはフィルムとして説明されています。ワニスが乾燥すると、その中に含まれている溶剤が蒸発し、残りの成分が酸化または重合して耐久性のある透明な膜を形成します。ワニスは主に木製の表面、絵画、さまざまな装飾品の保護コーティングとして使用され、UV硬化ワニスは自動車のコーティング、化粧品、食品、科学、その他の分野で使用されています。

ワニス中のナノシリカの超音波分散

超音波分散の一般的な例は、通常、ワニスにチキソトロピー特性を与えるために添加されるコロイダルシリカの組み込みである。
例えば、ナノシリカを充填したポリエーテルイミドワニスは、標準的なワニスに比べて最大30倍も寿命が延びています。ナノシリカは、電気伝導性、DCおよびAC絶縁強度、および接着強度などのワニス特性を向上させます。したがって、超音波分散器は導電性コーティングの製造に広く使用されています。
他のケイ酸塩鉱物、ウォラストナイト、タルク、雲母、カオリン、長石、および霞石閃長岩は安価な充填剤であり、コーティングのレオロジー(粘度)、沈降安定性、およびフィルム強度を変更するために添加される、いわゆるエクステンダー顔料として広く使用されています。

ナノフィラー分散のための超音波装置の研究証明された優位性

Monteiro et al. (2014) は、一般的な分散技術を比較しました – すなわち、ローターステーターミキサー、カウルズインペラー、超音波プローブ型分散機 – 二酸化チタン(TiO2、アナターゼ)の分散におけるそれらの効率について。超音波処理は、従来のNa-PAA高分子電解質を使用してナノ粒子を水中に分散させるのに最も効率的であることが明らかにされ、ローターステーターまたはカウルズインペラとの混合が大幅に優れていました。
研究の詳細:十分に解凝集されたナノTiO2水性懸濁液の作成に最も効果的なものを特定するために、さまざまな分散技術が比較されました。参照分散剤として、従来、TiO2水分散液として産業界で使用されていたポリアクリル酸ナトリウム塩(Na-PAA)を用いた。図1は、Cowles分散機(2000 rpmで30分)、ローターステーターミキサー(14000 rpmで30分)、およびプローブ型超音波処理(ヒールシャーUIP1000hdT、50%の振幅で2分)。 “Cowles分散機を使用した場合、粒子サイズは40〜100 nm、350〜1000 nm、1200〜4000 nmの3つの異なる範囲にありました。より大きな凝集体が明らかに分布を支配しており、この手法が非効率的であることを示しています。ローターステーターはまた、ナノ粒子が一度にまたは混合時間に沿って徐々に追加されるのとは無関係に、満足のいく結果を提供しませんでした。Cowlesの結果で観察された主な違いは、中央のピークがより高い粒子サイズにシフトし、部分的に右端のピークと合流することに関連しています。一方、超音波の使用は、0.1 nmを中心とした狭いピークと、150〜280 nmと380〜800 nmの範囲の2つのはるかに小さなピークで、はるかに優れた結果をもたらしました。”

異なる分散技術を用いて調製したナノTiO2水分散液(10mgmL−1、pH = 9)の粒度分布。超音波処理は、最小のTiO2ナノ粒子と最も狭い粒子サイズの縮小曲線を与えます。分散剤(Na-PAA)を使用した場合、ナノTiO2との比率は1:1でした。
(研究とグラフィック:© Monteiro et al.、2014)

超音波ミリング前後の噴霧乾燥TiO2

この結果は、Sato et al.(2008)の研究と一致しており、ナノサイズのTiO2粒子を水中に分散させるための他の技術よりも超音波処理でより良い結果を報告しています。音響/超音波キャビテーションによって生成される衝撃波は、非常に激しい粒子間衝突と効率的な粒子粉砕および均一なナノスケールの断片への解凝集につながります。
(Monteiro et al., 2014参照)

ワニス製造用の高性能超音波ホモジナイザー

ワニスやコーティング剤の製造などの工業製造プロセスでナノ粒子やナノフィラーを使用する場合、乾燥粉末を液相に均一に混合する必要があります。ナノ粒子分散には、ナノスケール粒子の品質を引き出すために凝集体を分解するのに十分なエネルギーを適用する、信頼性が高く効果的な混合技術が必要です。超音波処理装置は、強力で信頼性の高い分散器としてよく知られており、したがって、シリカ、ナノチューブ、グラフェン、鉱物、および樹脂、エポキシ、顔料マスターバッチなどの液相に均質に他の多くの材料などのさまざまな材料を解凝集および分布するために使用されます。ヒールシャー超音波は、あらゆる種類の均質化および解凝集用途向けの高性能超音波分散機を設計、製造、販売しています。
ナノ分散液の製造に関しては、高性能製品を得るためには、精密な超音波処理制御およびナノ粒子懸濁液の信頼性の高い超音波処理が不可欠である。ヒールシャー超音波のプロセッサは、エネルギー入力、超音波強度、振幅、圧力、温度、保持時間などのすべての重要な処理パラメータを完全に制御します。これにより、パラメータを最適な条件に調整することができ、その結果、ナノシリカやナノTiO2スラリーなどの高品質なナノ分散が可能になります。

任意のボリューム/容量の場合: ヒールシャーは超音波装置とアクセサリーの幅広いポートフォリオを提供しています。これにより、お客様のアプリケーションと生産能力に最適な超音波システムの構成が可能になります。数ミリリットルを含む小さなバイアルから毎時数千ガロンの大量の流れまで、ヒールシャーはあなたのプロセスに適した超音波ソリューションを提供します。
高粘度: 超音波インラインシステムは、顔料が可塑剤、モノマーおよびポリマーの混合物中で高粒子負荷で均一に混合される顔料マスターバッチのようなペースト状の製剤を容易に処理する。
丈夫： 当社の超音波システムは堅牢で信頼性があります。すべてのヒールシャー超音波装置は、24/7/365操作用に構築されており、メンテナンスをほとんど必要としません。
使いやすさ: 当社の超音波装置の精巧なソフトウェアは、シンプルで信頼性の高い超音波処理のための超音波処理設定の事前選択と保存を可能にします。直感的なメニューは、デジタルカラータッチディスプレイから簡単にアクセスできます。リモートブラウザコントロールを使用すると、任意のインターネットブラウザを介して操作および監視できます。自動データ記録は、内蔵SDカードに任意の超音波処理実行のプロセスパラメータを保存します。
優れたエネルギー効率: 代替の分散技術と比較すると、ヒールシャー超音波装置は、優れたエネルギー効率と粒度分布の優れた結果で優れています。
高品質 & 丈夫： ヒールシャー超音波装置は、その品質、信頼性および堅牢性で認められています。ヒールシャー超音波はISO認定企業であり、最先端の技術と使いやすさを特徴とする高性能超音波装置に特に重点を置いています。もちろん、ヒールシャー超音波装置はCEに準拠しており、UL、CSAおよびRoHsの要件を満たしています。

以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。