Ultraschall bei der Formuléierung vu Beschichtungen

Verschidde Komponenten, wéi Pigmenter, Fëllstoffer, cheemesch Zousazstoffer, Vernetzungsmëttel a Rheologiemodifikateuren, ginn a Beschichtungs- a Faarfformuléierungen agesat. Ultraschall ass en effikast Mëttel fir d’Dispersioun an d’Emulgéierung, d’Desagglomeratioun an d’Muele vun esou Komponenten a Beschichtungen.

Ultraschall gëtt bei der Formuléierung vu Beschichtunge fir follgend Zwecker agesat:

• Emulgéiere vu Polymeren a waasserhaltege Systemer
• Dispergéieren a Feinmuele vu Pigmenter
• Zerklengere vun Nanomaterialien an Héichleeschtungsbeschichtungen

Beschichtunge loossen sech an zwou grouss Kategorien andeelen: waasserbaséiert an op Léisungsmëttel baséierend Harzer a Beschichtungen. All Typ huet seng eegen Erausfuerderungen. Virgaben, déi eng Reduktioun vu VOC verlaangen, an héich Léisungsmëttelpräisser fërderen de Wuesstem vun den Technologië fir waasserbaséiert Harzbeschichtungen. Den Asaz vun Ultraschall kann d’Leeschtung vun esou ëmweltfrëndleche Systemer verbesseren.

Verbessert Formuléierung vu Beschichtungen duerch Ultraschallbehandlung

Ultraschall kann de Formulateure vu Beschichtunge fir Gebaier, d’Industrie, d’Automobilindustrie an Holz hëllefen, d’Eegenschafte vun de Beschichtungen ze verbesseren, wéi d’Faarfstäerkt, d’Beständegkeet géint Kratzer, Rëss an UV-Stralung oder d’elektresch Leetfäegkeet. E puer vun dëse Beschichtungseegenschafte ginn duerch d’Abezéie vu Materialien an Nanogréisst erreecht, z. B. Metalloxiden (TiO₂, Siliziumdioxid, Ceroxid, ZnO, …).

Ultraschall hëlleft och beim Entschaumen (ageschlosse Blosen) a beim Entgasen (geléiste Gas) vun héichviskose Produkter. Liest méi iwwer d’Entlëften an d’Entgase vu Flëssegkeete mat Ultraschall!

Well d’Ultraschalldispersiounstechnologie am Labo, mat Dëschapparater an an der industrieller Produktioun agesat ka ginn an dobäi Duerchsätz vun iwwer 10 Tonnen/Stonn erméiglecht, gëtt si an der Fuerschungs- an Entwécklungsphas an an der kommerzieller Produktioun agesat. D’Prozessresultater kënnen einfach a linear op e méi grousse Moossstaf iwwerdroe ginn.

Hielscher Ultraschallapparater si ganz energieeffizient. D’Apparater wandelen ongeféier 80 bis 90% vun der zougeféierter elektrescher Leeschtung a mechanesch Aktivitéit an der Flëssegkeet ëm. Dat féiert zu däitlech méi niddrege Veraarbechtungskäschten.

Iwwer d’Linken hei drënner kënnt Dir méi iwwer den Asaz vun Héichleeschtungsultraschall fir follgend Zwecker liesen:

• Emulgéiere vu Polymeren a waasserhaltege Systemer,
• Dispergéieren a Feinmuele vu Pigmenter,
• an Zerklengere vun Nanomaterialien.

Emulsiounspolymerisatioun mat Ultraschallbehandlung

Traditionell Beschichtungsformuléierunge benotze grondleeënd Polymercheemie. Den Iwwergank op waasserbaséiert Beschichtungstechnologie huet en Afloss op d’Auswiel vun de Réistoffer, d’Eegenschaften an d’Formuléierungsmethoden.

Bei der konventioneller Emulsiounspolymerisatioun, z. B. fir waasserbaséiert Beschichtungen, ginn d’Partikele vum Zentrum bis un hir Uewerfläch opgebaut. Kinetesch Facteure beaflossen d’Homogenitéit an d’Morphologie vun de Partikelen.

D’Ultraschallbehandlung kann op zwou Manéieren agesat ginn, fir Polymeremulsiounen hierzestellen.

• Vun uewen no ënnen: Emulgéieren/Dispergéieren vu gréissere Polymerpartikelen, fir duerch Zerklengerung méi kleng Partikelen hierzestellen
• Vun ënnen no uewen: Asaz vun Ultraschall virun oder wärend der Polymerisatioun vun de Partikelen

 

An dësem Video weise mir Iech en Ultraschallsystem mat 2 Kilowatt fir den Inline-Betrib an engem mat Gas spülbare Schaf. Hielscher liwwert Ultraschallapparater fir bal all Industrien, wéi d'cheemesch, d'pharmazeutesch an d'Kosmetikindustrie, fir petrocheemesch Prozesser souwéi fir Extraktiounsprozesser mat Léisungsmëttel. Dëse mat Gas spülbare Schaf aus Edelstol ass fir de Betrib an explosiounsgeféierte Beräicher entworf. Zu dësem Zweck kann de Client den ofgedichte Schaf mat Stéckstoff oder frëscher Loft spülen, fir ze verhënneren, datt entzündlech Gasen oder Dämp an de Schaf erakommen.

 

Nanopartikulär Polymeren a Miniemulsiounen

D’Polymerisatioun vu Partikelen a Miniemulsiounen erméiglecht d’Hierstellung vun dispergéierte Polymerpartikele mat gudder Kontroll iwwer d’Partikelgréisst. D’Synthees vun nanopartikuläre Polymerpartikelen a Miniemulsiounen (och als Nanoreaktere bekannt), wéi se vum K. Landfester (2001) virgestallt gëtt, ass eng exzellent Method fir d’Bildung vu polymere Nanopartikelen. Dës Approche benotzt déi grouss Zuel vu klengen Nanokompartimenter (dispers Phas) an enger Emulsioun als Nanoreakteren. An dëse ginn d’Partikelen a ganz héijem Mooss parallel an den eenzelen, ofgegrenzten Drëpsercher synthetiséiert. An hirer Publikatioun stellt Landfester (2001) d’Polymerisatioun an Nanoreaktere mat héijer Perfektioun fir d’Erzeugung vu Partikele vir, déi sech ganz staark gläichen a bal déiselwecht Gréisst hunn. D’Bild uewendriwwer weist Partikelen, déi duerch ultraschallënnerstëtzt Polyadditioun a Miniemulsioune gewonnen goufen.

Kleng Drëpsercher, déi duerch d’Uwendung vun héije Schéierkräften (Ultraschallbehandlung) erzeugt a mat Stabiliséierungsmëttelen (Emulgatoren) stabiliséiert ginn, kënnen duerch eng uschléissend Polymerisatioun oder, am Fall vu Materialie mat niddregem Schmëlzpunkt, duerch eng Temperaturofsenkung ausgehäert ginn. Well d’Ultraschallbehandlung am Chargebetrib an am Produktiounsprozess ganz kleng Drëpsercher vu bal eenheetlecher Gréisst produzéiere kann, erméiglecht si eng gutt Kontroll iwwer déi endgülteg Partikelgréisst. Fir d’Polymerisatioun vun Nanopartikele kënnen hydrophil Monomeren an eng organesch Phas an hydrophob Monomeren a Waasser emulgéiert ginn.

Wann d’Partikelgréisst reduzéiert gëtt, klëmmt gläichzäiteg déi gesamt Uewerfläch vun de Partikelen. D’Bild lénks weist den Zesummenhang tëscht der Partikelgréisst an der Uewerfläch bei kugelfërmege Partikelen. Dofir klëmmt d’Quantitéit un Tensid, déi fir d’Stabiliséierung vun der Emulsioun néideg ass, bal linear mat der gesamter Uewerfläch vun de Partikelen. D’Aart an d’Quantitéit vum Tensid beaflossen d’Gréisst vun den Drëpsercher. Mat anioneschen oder kationeschen Tenside kënnen Drëpsercher vun 30 bis 200nm gewonnen ginn.

Pigmenter a Beschichtungen

Organesch an anorganesch Pigmenter sinn e wichtege Bestanddeel vu Beschichtungsformuléierungen. Fir d’Leeschtung vun de Pigmenter ze maximéieren, ass eng gutt Kontroll iwwer d’Partikelgréisst néideg. Wann een Pigmentpolver a waasserbaséiert, léisungsmëttelbaséiert oder Epoxysystemer bäigëtt, tendéieren déi eenzel Pigmentpartikelen dozou, grouss Agglomerater ze bilden. Mechanisme mat héije Schéierkräften, wéi Rotor-Stator-Mëscher oder Réierwierkskugelmillen, ginn traditionell agesat, fir esou Agglomerater opzebriechen an déi eenzel Pigmentpartikele méi kleng ze muelen. D’Ultraschallbehandlung ass eng extrem effikass Alternativ fir dëse Schrëtt bei der Hierstellung vu Beschichtungen.

D’Grafiken hei drënner weisen den Afloss vun der Ultraschallbehandlung op d’Gréisst vun engem Pärelglanzpigment. Den Ultraschall zerklengert déi eenzel Pigmentpartikelen duerch Kollisiounen tëscht de Partikele mat héijer Vitess. De besonnesche Virdeel vun der Ultraschallbehandlung ass déi staark Wierkung vun de Schéierkräften, déi duerch Kavitatioun entstinn an den Asaz vu Muelkierperen (z. B. Kugelen, Pärelen) iwwerflësseg maachen. Well d’Partikelen duerch extrem séier Flëssegkeetsstrale vu bis zu 1000km/hr beschleunegt ginn, stousse si hefteg openeen a zerbriechen a kleng Stécker. D’Ofreiwung vun de Partikele gëtt de mat Ultraschall gemuelene Partikelen eng glat Uewerfläch. Insgesamt féieren d’Muelen an d’Dispergéiere mat Ultraschall zu enger Verdeelung vu feine Partikele mat eenheetlecher Gréisst.

 

D’Muelen an d’Dispergéiere mat Ultraschall iwwertrëfft dacks Héichvitessmëscher a Mille mat Muelkierperen, well d’Ultraschallbehandlung eng méi gläichméisseg Veraarbechtung vun alle Partikelen erméiglecht. Am Allgemenge féiert d’Ultraschallbehandlung zu méi klenge Partikelgréissten an enger enker Partikelgréissteverdeelung (Muelkurve vu Pigmenter). Dëst verbessert d’Gesamtqualitéit vun de Pigmentdispersiounen, well méi grouss Partikelen typescherweis d’Veraarbechtbarkeet, de Glanz, d’Widderstandsfäegkeet an d’optescht Erscheinungsbild beanträchtegen.

Well d’Muelen an d’Zerklengere vun de Partikelen op Kollisiounen tëscht de Partikele berout, déi duerch Ultraschallkavitatioun entstinn, kënnen Ultraschallreaktere relativ héich Feststoffkonzentratiounen (z. B. Masterbatchen) verschaffen an dobäi nach ëmmer eng gutt Gréisstreduktioun erreechen. D’Tabell hei drënner weist Biller vum Naassmuele vun TiO2.

D’Diagramm hei drënner weist d’Partikelgréissteverdeelungskurve fir d’Desagglomeratioun vun Degussa-Anatas-Titandioxid duerch Ultraschallbehandlung. Déi enk Form vun der Kurv no der Ultraschallbehandlung ass en typescht Merkmal vun der Ultraschallveraarbechtung.

Materialien an Nanogréisst an Héichleeschtungsbeschichtungen

D’Nanotechnologie ass eng opkomend Technologie, déi an ëmmer méi Industrien agesat gëtt. Nanomaterialien an Nanokompositte ginn a Beschichtungsformuléierungen agesat, z. B. fir d’Ofreiwungs- a Krazbeständegkeet oder d’UV-Stabilitéit ze verbesseren. Déi gréissten Erausfuerderung beim Asaz a Beschichtungen ass et, d’Transparenz, d’Kloerheet an de Glanz ze erhalen. Dofir mussen d’Nanopartikele ganz kleng sinn, fir Interferenze mam siichtbare Spektrum vum Liicht ze vermeiden. Fir vill Uwendunge läit dës Gréisst däitlech ënner 100nm.

D’Naassmuele vun Héichleeschtungskomponenten an den Nanometerberäich gëtt zu engem entscheedende Schrëtt bei der Formuléierung vu Beschichtungen, déi mat Nanotechnologie entwéckelt ginn. All Partikelen, déi mam siichtbare Liicht interferéieren, verursaachen Tréiwung an e Verloscht un Transparenz. Dofir si ganz enk Gréissteverdeelungen néideg. D’Ultraschallbehandlung ass e ganz effikast Mëttel fir d’Feinmuele vu Feststoffer. Ultraschallkavitatioun / akustesch Kavitatioun a Flëssegkeete verursaacht Kollisiounen tëscht de Partikele mat héijer Vitess. Am Ënnerscheed zu konventionelle Perlemillen a Kieselmillen zerklengeren d’Partikele sech géigesäiteg, wouduerch Muelkierperen iwwerflësseg ginn.

Firme wéi Panadur (Däitschland) benotzen Hielscher Ultraschallapparater fir d’Dispergéierung an d’Desagglomeratioun vun Nanomaterialien a Beschichtungen, déi an der Form opgedroe ginn. Klickt hei, fir méi iwwer d’Ultraschalldispergéierung vu Beschichtungen ze liesen, déi an der Form opgedroe ginn!

Fir d’Ultraschallbehandlung vu brennbare Flëssegkeeten oder Léisungsmëttelen a geféierlechen Ëmfeld stinn ATEX-zertifizéiert Prozessore zur Verfügung. Léiert méi iwwer den Atex-zertifizéierten Ultraschallapparat UIP1000-Exd!