Kā sajaukt lakas ar nanopildvielām

Laku ražošanai nepieciešamas jaudīgas sajaukšanas iekārtas, kas spēj apstrādāt nanodaļiņas un pigmentus, kuri vienmērīgi jādisperģē sastāvā. Ultraskaņas homogenizatori ir ļoti efektīvs un uzticams disperģēšanas līdzeklis, kas nodrošina nanodaļiņu viendabīgu sadalījumu polimēros.

Laku ražošana ar augstas veiktspējas ultraskaņas maisītājiem

Laku raksturo kā dzidru, caurspīdīgu, cietu aizsargpārklājumu vai plēvi, ko veido no sveķiem (piemēram, akrila, poliuretāna, alkīda sveķiem, šellakas), žūstošas eļļas, metālu saturoša sikatīva un gaistošiem šķīdinātājiem (piemēram, ligroīna, vaitspirta vai atšķaidītāja). Lakai žūstot, tajā esošais šķīdinātājs iztvaiko, un atlikušās sastāvdaļas oksidējas vai polimerizējas, veidojot izturīgu, caurspīdīgu plēvi. Lakas galvenokārt izmanto kā aizsargpārklājumus koka virsmām, gleznām un dažādiem dekoratīviem priekšmetiem, savukārt UV starojumā cietējošas lakas izmanto automobiļu pārklājumos, kosmētikā, pārtikas nozarē, zinātnē un citās jomās.

Silīcija dioksīda nanodaļiņu disperģēšana lakā ar ultraskaņu

Izplatīts ultraskaņas disperģēšanas piemērs ir koloidālā silīcija dioksīda iestrādāšana, ko parasti pievieno, lai lakām piešķirtu tiksotropas īpašības.
Piemēram, ar silīcija dioksīda nanodaļiņām pildītas poliēterimīda lakas kalpošanas laiks ir līdz pat trīsdesmit reizēm ilgāks nekā standarta lakai. Silīcija dioksīda nanodaļiņas uzlabo tādas lakas īpašības kā elektrovadītspēja, elektriskā izturība līdzstrāvas un maiņstrāvas apstākļos un saķeres stiprība. Tāpēc ultraskaņas disperģētājus plaši izmanto elektrību vadošu pārklājumu ražošanā.
Citi silikātu minerāli – volastonīts, talks, vizla, kaolīns, laukšpats un nefelīna sienīts – ir lētas pildvielas, ko plaši izmanto kā tā sauktos pildpigmentus, kurus pievieno, lai mainītu pārklājumu reoloģiju (viskozitāti), sedimentācijas stabilitāti un plēves stiprību.

Pētījumos pierādīts ultraskaņas apstrādes ierīču pārākums nanopildvielu disperģēšanā

Monteiro et al. (2014) salīdzināja izplatītas disperģēšanas tehnoloģijas – proti, rotora un statora maisītāju, Cowles lāpstiņmaisītāju un zondes tipa ultraskaņas disperģētāju – pēc to efektivitātes titāna dioksīda (TiO2, anatāza) disperģēšanā. Apstrāde ar ultraskaņu izrādījās visefektīvākā nanodaļiņu disperģēšanai ūdenī, izmantojot parasto Na-PAA polielektrolītu, un ievērojami pārspēja sajaukšanu ar rotora un statora maisītāju vai Cowles lāpstiņmaisītāju.
Pētījuma detaļas: tika salīdzinātas dažādas disperģēšanas metodes, lai noteiktu visefektīvāko metodi labi deaglomerētas nano-TiO2 ūdens suspensijas iegūšanai. Poliakrilskābes nātrija sāls (Na-PAA), ko rūpniecībā parasti izmanto TiO2 ūdens dispersijām, tika izmantots kā atsauces disperģētājviela. 1. attēlā parādīti iegūtie daļiņu izmēru sadalījumi pēc tilpuma (PSD), izmantojot Cowles disperģētāju (30 min pie 2000 rpm), rotora un statora maisītāju (30 min pie 14 000 rpm) un apstrādi ar zondes tipa ultraskaņas ierīci (Hielscher UIP1000hdT, 2 min pie 50% amplitūdas). “Izmantojot Cowles disperģētāju, daļiņu izmēri bija trīs dažādos diapazonos: 40–100 nm, 350–1000 nm un 1200–4000 nm. Sadalījumā nepārprotami dominē lielākie aglomerāti, kas liecina, ka šī metode ir neefektīva. Arī rotora un statora maisītājs deva neapmierinošus rezultātus neatkarīgi no tā, vai nanodaļiņas tika pievienotas visas uzreiz vai pakāpeniski sajaukšanas laikā. Galvenā atšķirība, kas novērota Cowles rezultātā, ir saistīta ar vidējā maksimuma nobīdi uz lielāku daļiņu izmēru, daļēji saplūstot ar vistālāk pa labi esošo maksimumu. Savukārt ultraskaņas izmantošana deva daudz labāku rezultātu ar šauru maksimumu, kura centrs bija pie 0,1 nm, un diviem daudz mazākiem maksimumiem 150–280 nm un 380–800 nm diapazonos.”

Daļiņu izmēru sadalījumi nano-TiO2 dispersijās ūdenī (10mgmL−1, pH = 9), kas sagatavotas, izmantojot dažādas disperģēšanas metodes. Apstrāde ar ultraskaņu nodrošina vismazākās TiO2 nanodaļiņas un visšaurākās daļiņu izmēra samazināšanas līknes. Ja tika izmantots disperģētājs (Na-PAA), tā attiecība pret nano-TiO2 bija 1:1.
(pētījums un grafiks: © Monteiro et al., 2014)

Izsmidzinot žāvēts TiO2 pirms un pēc malšanas ar ultraskaņu

Šis rezultāts saskan ar Sato et al. (2008) darbu, kurā ziņots, ka nanometru izmēra TiO2 daļiņu disperģēšanā ūdenī ar ultraskaņu iegūti labāki rezultāti nekā ar citām metodēm. Akustiskās / ultraskaņas kavitācijas radītie triecienviļņi izraisa ļoti intensīvas daļiņu savstarpējas sadursmes un efektīvu daļiņu malšanu un deaglomerāciju, iegūstot vienmērīgus nanomēroga fragmentus.
(sal. Monteiro et al., 2014)

Augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatori laku ražošanai

Ja rūpnieciskajos ražošanas procesos, piemēram, laku un pārklājumu ražošanā, tiek izmantotas nanodaļiņas un nanopildvielas, sausais pulveris ir viendabīgi jāiemaisa šķidrajā fāzē. Nanodaļiņu disperģēšanai ir nepieciešama uzticama un efektīva sajaukšanas metode, kas pievada pietiekami daudz enerģijas, lai sašķeltu aglomerātus un tādējādi ļautu izpausties nanomēroga daļiņu īpašībām. Ultraskaņas aparāti ir plaši pazīstami kā jaudīgi un uzticami disperģēšanas aparāti, tādēļ tos izmanto dažādu materiālu, piemēram, silīcija dioksīda, nanocaurulīšu, grafēna, minerālu un daudzu citu materiālu deaglomerācijai un viendabīgai izkliedēšanai šķidrajā fāzē, piemēram, sveķos, epoksīdsveķos un pigmentu koncentrātos. Hielscher Ultrasonics projektē, ražo un izplata augstas veiktspējas ultraskaņas disperģēšanas aparātus visu veidu homogenizācijas un deaglomerācijas lietojumiem.
Nanodispersiju ražošanā precīza apstrādes ar ultraskaņu vadība un uzticama nanodaļiņu suspensijas apstrāde ar ultraskaņu ir būtiska, lai iegūtu produktus ar augstiem veiktspējas rādītājiem. Hielscher Ultrasonics apstrādes iekārtas nodrošina pilnīgu kontroli pār visiem svarīgajiem apstrādes parametriem, piemēram, pievadīto enerģiju, ultraskaņas intensitāti, amplitūdu, spiedienu, temperatūru un uzturēšanās laiku. Tādējādi jūs varat pielāgot parametrus optimizētiem apstākļiem, kas savukārt ļauj iegūt augstas kvalitātes nanodispersijas, piemēram, nanosilīcija dioksīda vai nano-TiO2 suspensijas.

Jebkuram tilpumam / ražībai: Hielscher piedāvā ultraskaņas aparātus un plašu piederumu klāstu. Tas ļauj konfigurēt ideālu ultraskaņas sistēmu jūsu lietojumam un ražošanas jaudai. No nelieliem flakoniem, kuros ir daži mililitri, līdz liela apjoma plūsmām ar tūkstošiem galonu stundā – Hielscher piedāvā jūsu procesam piemērotu ultraskaņas risinājumu.
Augsta viskozitāte: Ultraskaņas caurplūdes sistēmas viegli apstrādā pastveida maisījumus, piemēram, pigmentu koncentrātus, kuros pigments ar augstu daļiņu saturu tiek vienmērīgi iemaisīts plastifikatora, monomēra un polimēra maisījumā.
Izturība: Mūsu ultraskaņas sistēmas ir izturīgas un uzticamas. Visi Hielscher ultraskaņas aparāti ir paredzēti darbībai 24/7/365, un tiem nepieciešama ļoti neliela apkope.
Lietošanas ērtums: Mūsu ultraskaņas ierīču rūpīgi izstrādātā programmatūra ļauj iepriekš izvēlēties un saglabāt apstrādes ar ultraskaņu iestatījumus, lai nodrošinātu vienkāršu un uzticamu apstrādi ar ultraskaņu. Intuitīvajai izvēlnei var ērti piekļūt digitālajā krāsu skārienekrānā. Attālinātā vadība pārlūkprogrammā ļauj veikt vadību un uzraudzību, izmantojot jebkuru interneta pārlūkprogrammu. Automātiskā datu reģistrēšana saglabā katra apstrādes ar ultraskaņu cikla procesa parametrus iebūvētajā SD kartē.
Izcila energoefektivitāte: Salīdzinājumā ar alternatīvām disperģēšanas tehnoloģijām Hielscher ultraskaņas aparāti izceļas ar izcilu energoefektivitāti un labākiem rezultātiem daļiņu izmēru sadalījuma ziņā.
Augsta kvalitāte un izturība: Hielscher ultraskaņas ierīces ir pazīstamas ar savu kvalitāti, uzticamību un izturību. Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums, kas īpašu uzmanību pievērš augstas veiktspējas ultraskaņas ierīcēm ar vismodernākajām tehnoloģijām un ērtu lietošanu. Protams, Hielscher ultraskaņas ierīces atbilst CE prasībām un izpilda UL, CSA un RoHs prasības.

Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas ierīču aptuveno apstrādes ražīgumu: