나노필러와 바니시를 혼합하는 방법

바니시 생산에는 배합물에 균일하게 분산되어야 하는 나노입자와 안료를 처리할 수 있는 강력한 혼합 장비가 필요합니다. 초음파 균질기는 나노입자를 고분자 내에 균일하게 분포시키는 매우 효율적이고 신뢰할 수 있는 분산 기술입니다.

고성능 초음파 혼합기를 이용한 바니시 생산

바니시는 맑고 투명하며 단단한 보호 코팅 또는 피막으로 설명되며, 수지(예: 아크릴, 폴리우레탄, 알키드, 셸락), 건성유, 금속계 건조제 및 휘발성 용매(예: 나프타, 미네랄 스피릿 또는 시너)를 배합하여 만듭니다. 바니시가 건조되면 함유된 용매가 증발하고 남은 성분이 산화되거나 중합되어 내구성 있는 투명 피막을 형성합니다. 바니시는 주로 목재 표면, 회화 작품 및 다양한 장식물의 보호 코팅으로 사용되며, UV 경화형 바니시는 자동차 코팅, 화장품, 식품, 과학 및 기타 분야에서 사용됩니다.

바니시 내 나노실리카의 초음파 분산

초음파 분산의 일반적인 예로는 콜로이드 실리카의 혼입이 있으며, 콜로이드 실리카는 일반적으로 바니시에 요변성을 부여하기 위해 첨가됩니다.
예를 들어, 나노실리카가 충전된 폴리에테르이미드 바니시는 표준 바니시보다 수명이 최대 서른 배 더 깁니다. 나노실리카는 전기 전도도, 직류 및 교류 절연 내력, 접착 강도와 같은 바니시의 특성을 개선합니다. 따라서 초음파 분산기는 전기 전도성 코팅 생산에 널리 사용됩니다.
다른 규산염 광물인 규회석, 활석, 운모, 카올린, 장석 및 하석 섬장암은 저렴한 충전재이며, 코팅의 유변 특성(점도), 침강 안정성 및 도막 강도를 조절하기 위해 첨가되는 이른바 체질 안료로 널리 사용됩니다.

연구로 입증된 나노필러 분산용 초음파 처리기의 우수성

Monteiro et al. (2014)은 일반적인 분산 기술인 로터–스테이터 혼합기, Cowles 임펠러 및 초음파 프로브형 분산기의 이산화티타늄(TiO2, 아나타제) 분산 효율을 비교했습니다. 초음파 처리는 기존 Na-PAA 고분자 전해질을 사용하여 나노입자를 물에 분산하는 데 가장 효율적인 것으로 나타났으며, 로터–스테이터 또는 Cowles 임펠러를 사용한 혼합보다 훨씬 우수한 성능을 보였습니다.
연구 세부 사항: 응집이 충분히 해체된 나노 TiO2 수성 현탁액을 만드는 데 가장 효과적인 분산 기술을 확인하기 위해 여러 분산 기술을 비교했습니다. 산업계에서 TiO2 수성 분산액에 통상적으로 사용하는 폴리아크릴산 나트륨염(Na-PAA)을 기준 분산제로 사용했습니다. 그림 1은 Cowles 분산기(2000 rpm에서 30 min), 로터–스테이터 혼합기(14,000 rpm에서 30 min) 및 프로브형 초음파 처리(Hielscher UIP1000hdT, 진폭 50%에서 2 min)를 사용하여 얻은 체적 기준 입도 분포(PSD)를 보여줍니다. “Cowles 분산기를 사용했을 때 입자 크기는 40–100 nm, 350–1000 nm 및 1200–4000 nm의 세 가지 서로 다른 범위에 분포했습니다. 큰 응집체가 분포에서 뚜렷하게 우세하여 이 기술이 비효율적임을 보여줍니다. 로터–스테이터 역시 나노입자를 한 번에 첨가하든 혼합하는 동안 점진적으로 첨가하든 관계없이 만족스럽지 못한 결과를 보였습니다. Cowles의 결과에서 관찰된 주요 차이는 중간 피크가 더 큰 입자 크기 쪽으로 이동하여 가장 오른쪽 피크와 부분적으로 합쳐지는 것과 관련이 있습니다. 반면 초음파를 사용했을 때는 0.1 nm를 중심으로 하는 좁은 피크와 150–280 nm 및 380–800 nm 범위의 훨씬 작은 두 피크가 나타나 훨씬 더 나은 결과를 얻었습니다.”

서로 다른 분산 기법으로 제조한 나노 TiO2 수분산액(10mgmL−1, pH = 9)의 입도 분포. 초음파 처리는 가장 작은 TiO2 나노입자와 가장 좁은 입도 감소 곡선을 제공합니다. 분산제(Na-PAA)를 사용한 경우, 나노 TiO2에 대한 비율은 1:1이었습니다.
(연구 및 그래픽: © Monteiro et al., 2014)

초음파 분쇄 전후의 분무 건조된 TiO2

이 결과는 나노 크기의 TiO2 입자를 물에 분산할 때 초음파 처리가 다른 기법보다 더 우수한 결과를 보였다고 보고한 Sato et al. (2008)의 연구와 일치합니다. 음향 / 초음파 캐비테이션으로 발생한 충격파는 매우 강력한 입자 간 충돌을 유발하여, 입자를 효율적으로 분쇄하고 응집체를 해체해 균일한 나노 크기의 조각으로 만듭니다.
(Monteiro et al., 2014 참조)

바니시 생산용 고성능 초음파 균질기

바니시 및 코팅제 생산과 같은 산업 제조 공정에서 나노입자와 나노충전제를 사용할 때는 건조 분말을 액상에 균일하게 혼합해야 합니다. 나노입자를 분산하려면 나노 크기 입자의 특성을 발휘할 수 있도록 응집체를 파괴하기에 충분한 에너지를 가하는 신뢰할 수 있고 효과적인 혼합 기법이 필요합니다. 초음파 처리기는 강력하고 신뢰할 수 있는 분산기로 잘 알려져 있어, 실리카, 나노튜브, 그래핀, 광물 및 그 밖의 다양한 물질의 응집체를 해체하고 수지, 에폭시 및 안료 마스터배치와 같은 액상에 균일하게 분포시키는 데 사용됩니다. Hielscher Ultrasonics는 모든 종류의 균질화 및 응집체 해체 용도를 위한 고성능 초음파 분산기를 설계, 제조 및 공급합니다.
나노분산액을 생산할 때 고성능 제품을 얻으려면 정밀한 초음파 처리 제어와 나노입자 현탁액의 신뢰할 수 있는 초음파 처리가 필수적입니다. Hielscher Ultrasonics의 처리기는 에너지 투입량, 초음파 강도, 진폭, 압력, 온도 및 체류 시간과 같은 모든 주요 공정 매개변수를 완전히 제어할 수 있게 해줍니다. 따라서 매개변수를 최적화된 조건으로 조정하여 나노실리카 또는 나노 TiO2 슬러리와 같은 고품질 나노분산액을 얻을 수 있습니다.

모든 부피 / 용량에 대응: Hielscher는 초음파 처리기와 폭넓은 부속품 제품군을 제공합니다. 이를 통해 용도와 생산 용량에 이상적인 초음파 시스템을 구성할 수 있습니다. 몇 밀리리터가 담긴 소형 바이알부터 시간당 수천 갤런의 대용량 흐름까지, Hielscher는 고객의 공정에 적합한 초음파 솔루션을 제공합니다.
고점도: 초음파 인라인 시스템은 안료 마스터배치와 같은 페이스트 형태의 제형을 손쉽게 처리합니다. 이러한 제형에서는 높은 입자 함량의 안료를 가소제, 단량체 및 중합물의 혼합물에 균일하게 혼합합니다.
견고성: 당사의 초음파 시스템은 견고하고 신뢰할 수 있습니다. 모든 Hielscher 초음파 처리기는 24/7/365 운전이 가능하도록 제작되며 유지보수 필요성이 매우 적습니다.
사용 편의성: 당사 초음파 장치의 정교한 소프트웨어를 통해 초음파 처리 설정을 미리 선택하고 저장할 수 있어 간편하고 신뢰할 수 있는 초음파 처리가 가능합니다. 디지털 컬러 터치 디스플레이를 통해 직관적인 메뉴에 손쉽게 접근할 수 있습니다. 원격 브라우저 제어를 통해 모든 인터넷 브라우저에서 장치를 조작하고 모니터링할 수 있습니다. 자동 데이터 기록 기능은 각 초음파 처리 실행의 공정 매개변수를 내장 SD 카드에 저장합니다.
탁월한 에너지 효율: 다른 분산 기술과 비교할 때, Hielscher 초음파 처리기는 뛰어난 에너지 효율과 우수한 입도 분포 결과를 제공합니다.
고품질 및 견고성: Hielscher 초음파 처리기는 품질, 신뢰성 및 견고성으로 인정받고 있습니다. Hielscher Ultrasonics는 ISO 인증 기업으로, 최첨단 기술과 사용자 편의성을 갖춘 고성능 초음파 처리기에 특별히 중점을 두고 있습니다. 물론 Hielscher 초음파 처리기는 CE 규정을 준수하며 UL, CSA 및 RoHs의 요구 사항을 충족합니다.

아래 표는 당사 초음파 처리기의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다: