Hielscher Echografietechniek

Ultrasound in Coating-formulering

Verschillende componenten, zoals pigmenten, vulstoffen, chemische additieven, crosslinkers en reologie modifiers gaan in coating en verfformuleringen. Echografie is een effectief middel voor het dispergeren en emulgeren, deagglomeratie en frezen van dergelijke componenten in coatings.

Ultrageluid wordt gebruikt bij het formuleren van coatings voor:

Coatings vallen in twee brede categorieën: watergedragen en oplosmiddel gebaseerde harsen en coatings. Elk type heeft zijn eigen uitdagingen. Routebeschrijving opgeroepen tot VOS-reductie en hoge prijzen oplosmiddel stimuleert groei waterbasis harsbekleding technologieën. Het gebruik van ultrasone trillingen kunnen de prestaties van dergelijke verbeteren milieuvriendelijke systemen.

Enhanced Coating Formulation

Echografie kan formuleerders van architectonische, industriële, automotive en hout coatings helpen om de bekledingseigenschappen, zoals kleursterkte, krassen, scheuren en UV weerstand of geleidbaarheid te verbeteren. Sommige van deze coating kenmerken worden bereikt door de opneming van nano-groottematerialen, B.v. metaaloxiden (TiO2Silica, Ceria, Ceria, ZnO, …).

Ultrasound doet verder te helpen in het Ontschuimen (Ingesloten belletjes) en ontgassen (Opgelost gas) van hoogviskeuze producten.

Wanneer ultrasone dispergeren technologie kan worden gebruikt Laboratorium, Bench-Top en productieniveau, Waardoor doorvoersnelheden dan 10 ton / uur wordt toegepast in de R&O-fase en in de commerciële productie. Procesresultaten kunnen gemakkelijk (lineair) worden opgeschaald.

De totale energie-efficiëntie is belangrijk voor de ultrasone werking van vloeistoffen.Hielscher ultrasone apparaten zijn zeer energiezuinige. De apparaten om te zetten ong. 80 tot 90% van het elektrische ingangsvermogen in mechanische activiteit in de vloeistof. Dit leidt tot aanzienlijk lagere verwerkingskosten.

Hieronder kunt u lezen over het gebruik van ultrageluid in de emulsificatie van polymeren in waterige systemen, de dispergeren en fijn malen van pigmenten, en de verkleinen van nanomaterialen.

Emulsiepolymerisatie

Traditionele coating formuleringen gebruiken basispolymeer chemie. De veranderen naar watergedragen coating technologie heeft gevolgen voor grondstoffenselectie, eigenschappen en formulering methodologieën.

Bij gebruikelijke emulsiepolymerisatie, b.v. voor watergedragen coatings worden de deeltjes opgebouwd uit het centrum naar het oppervlak. Kinetic factoren van invloed deeltje homogeniteit en morfologie.

Ultrasone bewerking kan worden gebruikt op twee manieren genereren polymeeremulsies.

  • Ondersteboven: emulgeren/Dispergeren grotere polymeerdeeltjes kleinere deeltjes door verkleinen genereren
  • Onderkant boven: Gebruik van echografie vóór of tijdens polymerisatie particle

Nanodeeltjesvormige Polymers in mini-emulsies

Deeltjes verkregen door polyadditie in miniememulsies

De polymerisatie van deeltjes in mini-emulsies maakt de vervaardiging van gedispergeerde polymeerdeeltjes met goede controle over de deeltjesgrootte. De synthese van nanoparticulaire polymeerdeeltjes in miniemulsies (“nanoreactoren”), zoals gepresenteerd door K. Landfester is methode voor de vorming van polymere nanodeeltjes. Deze benadering maakt gebruik van het grote aantal kleine nanocompartments (disperse fase) in een emulsie nanoreactoren. Hierin worden de deeltjes gesynthetiseerd in een sterk parallelle wijze in de individu, beperkt druppeltjes. In haar paper (De Generation op nanodeeltjes in mini-emulsies) Landfester presenteert de polymerisatie nanoreactors hoge perfectie voor het genereren van zeer identieke deeltjes van bijna gelijke grootte. De afbeelding hierboven toont deeltjes verkregen door polyadditie in mini-emulsies.

Kleine druppeltjes gegenereerd door de toepassing van hoge afschuiving (Ultrasone trillingen) en gestabiliseerd door stabilisatoren (emulgatoren), kunnen worden gehard door latere polymerisatie of door temperatuurverlaging bij lage temperatuur smeltende materialen. Zoals ultrasone trillingen zeer kleine druppeltjes kan produceren bijna uniforme grootte in batch productieproces, het zorgt voor een goede controle over de uiteindelijke deeltjesgrootte. Voor de polymerisatie van nanodeeltjes kunnen hydrofiele monomeren worden geëmulgeerd in een organische fase en hydrofobe monomeren in water.

Effect van de deeltjesgrootte op het oppervlakWanneer de deeltjesgrootte verminderen, het totale deeltjesoppervlak neemt tegelijkertijd. De foto links toont het verband tussen de deeltjesgrootte en specifiek oppervlak in het geval van bolvormige deeltjes (Klik voor grotere weergave!). Daarom neemt de hoeveelheid oppervlakte-actieve stof die nodig is om de emulsie te stabiliseren bijna lineair toe met het totale deeltjesoppervlak. Het type en de hoeveelheid oppervlakte-actieve stof beïnvloedt de druppelgrootte. Druppels van 30 tot 200 nm kunnen worden verkregen met behulp van anionische of kationische oppervlakte-actieve stoffen.

Pigmenten in Coatings

Organische en anorganische pigmenten zijn een belangrijk onderdeel van bekledingsformuleringen. Met het oog op het maximaliseren pigment prestaties goede controle over de deeltjesgrootte vereist. Bij het toevoegen van pigment poeder watergedragen, oplosmiddelhoudende of epoxysystemen, de afzonderlijke pigmentdeeltjes de neiging te vormen grote agglomeraten. High-shear mechanismen, zoals rotor-stator-mengers of mixer kogelmolens worden gewoonlijk gebruikt om dergelijke agglomeraten te breken en afslijpen individuele pigmentdeeltjes. Ultrasone trillingen in een uiterst effectieve alternatief voor deze stap in de vervaardiging van bekledingen.

De foto rechts (Klik voor grotere weergave!) Tonen de impact van ultrasoonapparaat op de grootte van een parel glans pigment. De echografie maalt de individuele pigmentdeeltjes door hoge snelheid tussen de deeltjes botsing. De prominente voordeel van

Ultrasone verwerking over hoge snelheid mixers, media molens is de meer consistente verwerking van alle deeltjes. Dit vermindert het probleem van “het volgen van”. Zoals op de foto te zien is, zijn de distributiecurves bijna naar links verschoven. Over het algemeen produceert ultrasoon geluid wel degelijk zeer veel smalle deeltjesgrootteverdeling (Pigment frezen curves). Dit verbetert de algehele kwaliteit van het pigment dispersies, zoals grotere deeltjes typisch bemoeien met verwerkingscapaciteit, glans, weerstand en optische uitstraling.

Aangezien het deeltje frezen en malen is gebaseerd op inter-deeltjesbotsing als gevolg van ultrasone cavitatieUltrasone reactoren vrij verwerken hoge vaste stof concentraties (Bijvoorbeeld masterbatches) en nog steeds een goede werking verkleinen. Onderstaande tabel geeft foto's het nat malen van TiO2 (Klik op de foto voor een grotere weergave!).

voor
sonicatie
na
sonicatie
TiO2 van de kogelmolen vóór de sonificatie TiO2 van kogelmolen spray gedroogd TiO2 na sonicatie
TiO2 van de kogelmolen vóór de sonificatie gesproeidroogde TiO2 spray gedroogd TiO2 na sonicatie

deeltjesgrootteverdelingscurven voor de deagglomeratie van Degussa anataas-titaniumdioxide door middel van ultrasoonbehandelingDe foto rechts (Klik voor een grotere weergave!) toont de deeltjesgrootteverdelingscurves voor de deagglomeratie van Degussa anataas-titaniumdioxide door middel van ultrasoonbehandeling. De smalle vorm van de curve na de sonicatie is een typisch kenmerk van ultrasone verwerking.

Nanogrootte Materialen in High Performance Coatings

Nanotechnologie is een opkomende technologie die zijn weg vindt naar vele industrieën. Nanomaterialen en nanocomposieten worden gebruikt in coatingformuleringen, bijvoorbeeld om de slijtvastheid en krasvastheid of de UV-stabiliteit te verbeteren. De grootste uitdaging voor de toepassing in coatings is het behoud van transparantie, helderheid en glans. Daarom zijn de nanodeeltjes zeer klein om interferentie met het zichtbare spectrum van het licht te voorkomen. Voor veel toepassingen is dit aanzienlijk lager dan 100nm.

Het nat slijpen van hoogwaardige componenten tot nanometerbereik wordt een cruciale stap in de formulering van nanoengineered coatings. Deeltjes die het zichtbare licht verstoren, nevel en verlies aan transparantie veroorzaken. Daarom zijn er zeer smalle maatverdelingen nodig. Ultrasoon is een zeer effectief middel voor de fijnmalen vaste stoffen. ultrasone cavitatie in vloeistoffen veroorzaakt hoge snelheid tussen de deeltjes botsingen. Anders dan traditionele parelmolens en kiezel molens, de deeltjes zelf verbrijzelen elkaar, waardoor frezen media overbodig.

Bedrijven, zoals Panadur (Duitsland) Gebruik Hielscher ultrasone inrichtingen voor het dispergeren en deagglomeratie van nanomaterialen in in-mould coatings. Klik hier om meer over lezen.

Voor de ultrasoonapparaat van brandbare vloeistoffen of oplosmiddelen in gevaarlijke omgevingen FM en ATEX-gecertificeerde deivces, zoals de UIP1000-Exd zijn beschikbaar.

Vraag meer informatie over deze applicatie!

Gebruik het onderstaande formulier, als u meer informatie over deze toepassing te vragen. We zullen blij zijn om u een ultrasoon systeem aan uw wensen aan te bieden.









Let op onze Privacybeleid.


Literatuur

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Invloed van continue fase-viscositeit op emulsificatie door middel van ultrageluid, in: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Behrend, O., Schubert, H. (2001): Invloed van hydrostatische druk en gasinhoud op continue ultrasone emulgering, in: Ultrasonics Sonochemistry 8 (2001) 271-276.

Landfester, K. (2001): De generatie van nanodeeltjes in mini-emulsies; in: Advanced Materials 2001, 13, No 10, May17th. Wiley-VCH.

Hielscher, T. (2005): Ultrasone productie van dispersies en emulsies van nanoformaatIn: Proceedings van de Europese Nanosystems Conference ENS’05.