Hielscher ultralydteknologi

Ultralyd i Coating Formulering

Forskjellige komponenter, som pigmenter, fyllstoffer, kjemiske tilsetningsstoffer, tverrbindere og reologimodifikatorer går inn i beleggings- og malingsformuleringer. Ultralyd er et effektivt middel for dispersjon og emulgering, deagglomerering og fresing av slike komponenter i belegg.

Ultralyd brukes i formuleringen av belegg for:

Belegg faller inn i to brede kategorier: vannbasert og løsningsmiddelbasert harpiks og belegg. Hver type har sine egne utfordringer. Veibeskrivelse ringer for VOC reduksjon og høye løsningsmiddelpriser stimulerer veksten i vannbårne harpiksbeleggsteknologier. Bruken av ultralydbehandling kan forbedre ytelsen til slike miljøvennlige systemer.

Ultralyd kan hjelpe formulatorer av arkitektoniske, industrielle, bil- og trebelegg for å forbedre belegningsegenskapene, som fargestyrke, riper, sprekk og UV-motstand eller elektrisk ledningsevne. Noen av disse belegningsegenskapene oppnås av Inkludering av nanostørrelsesmaterialer, f.eks. metalloksider (TiO2, Silika, Ceria, ZnO, …).

Ultralyd hjelper videre i avskum (innesluttede bobler) og avgassing (oppløst gass) av høyviskøse produkter.

Som ultralyd dispergeringsteknologi kan brukes på Lab, benk ​​topp og produksjonsnivå, slik at gjennomstrømningshastigheter over 10 tonn / time blir brukt i R&D stadium og i kommersiell produksjon. Prosessresultater kan enkelt oppskaleres (lineær).

(Klikk for større bilde!) Den totale energieffektiviteten er viktig for ultralydbehandling av væsker. Effektiviteten beskriver hvor mye kraften overføres fra støpselet til væsken. Våre sonication-enheter har en total effektivitet på over 80%.Hielscher ultralyd enheter er veldig energieffektiv. Enhetene konverterer ca. 80 til 90% av den elektriske inngangseffekten i mekanisk aktivitet i væsken. Dette fører til betydelig lavere prosesskostnader.

Nedenfor kan du lese om bruk av ultralyd i emulgering av polymerer i vandige systemer, den spredning og fin formaling av pigmenter, og Størrelsesreduksjon av nanomaterialer.

Emulsjonspolymerisering

Tradisjonelle beleggformuleringer bruker grunnleggende polymerkjemi. De Bytt til vannbasert beleggteknologi har innvirkning på valg av råmaterialer, egenskaper og formuleringsmetoder.

Ved konvensjonell emulsjonspolymerisering, f.eks. For vannbårne belegg, er partiklene bygget fra sentrum til overflaten. Kinetiske faktorer påvirker partikkel homogenitet og morfologi.

Ultralydbehandling kan brukes på to måter som genererer polymeremulsjoner.

  • Ovenfra og ned: emulgering/spre av større polymerpartikler for å generere mindre partikler ved størrelsesreduksjon
  • Opp ned: Bruk av ultralyd før eller under partikkelpolymerisering

Nanopartikulære polymerer i miniemulsjoner

(Klikk for større visning!) Partikler oppnådd ved polyaddisjon i miniemulsjoner

Polymerisasjonen av partikler i miniemulsjoner tillater fremstilling av dispergerte polymerpartikler med god kontroll over partikkelstørrelsen. The synthesis of nanoparticulate polymer particles in miniemulsions ("nanoreactors"), as presented by K. Landfester er metode for dannelse av polymere nanopartikler. Denne tilnærmingen bruker det høye antall små nanokompartmenter (dispergeringsfasen) i en emulsjon som nanoreaktorer. I disse syntetiseres partiklene på en svært parallell måte i individuelle, begrensede dråper. I hennes papir (Generasjonen på nanopartikler i Miniemulsions) Landfester presenterer polymeriseringen i nanoreaktorer i høy perfeksjon for generering av svært identiske partikler med nesten ensartet størrelse. De bildet ovenfor viser partikler oppnådd ved polyaddisjon i miniemulsjoner.

Små dråper som genereres ved anvendelsen av høy skjær (ultralyd) og stabilisert av stabiliseringsmidler (emulgeringsmidler), kan herdes ved etterfølgende polymerisering eller ved temperaturreduksjon i tilfelle lavtemperatursmeltende materialer. Som ultralyd kan produsere svært små dråper av nesten jevn størrelse I batch- og produksjonsprosessen gir det god kontroll over den endelige partikkelstørrelsen. For polymerisering av nanopartikler kan hydrofile monomerer emulgeres i en organisk fase og hydrofobe monomerer i vann.

Når partikkelstørrelsen reduseres, øker den totale partikkeloverflate på samme tid. Bildet til venstre viser korrelasjonen mellom partikkelstørrelse og overflateareal ved sfæriske partikler (Klikk for større visning!). Derfor er mengden av overflateaktivt middel som trengs for å stabilisere emulsjon øker nesten lineært med den totale partikkel areal. Typen og mengden overflateaktivt middel påvirker dråpestørrelsen. Dråper på 30 til 200 NM kan fås ved hjelp av anioniske eller kationiske overflateaktive midler.

Pigmenter i belegg

Organiske og uorganiske pigmenter er en viktig komponent i beleggingsformuleringer. For å maksimere pigment ytelse god kontroll over partikkelstørrelsen er nødvendig. Når pigmentpulver tilsettes med vannbårne, løsningsmiddelbaserte eller epoksysystemer, har de enkelte pigmentpartiklene en tendens til å danne store agglomerater. Skjæringsmekanismer, så som rotor-statorblandere eller omrøringsbjelkvarmer, blir vanligvis brukt til å bryte slike agglomerater og å male ned de enkelte pigmentpartiklene. Ultralyd i en ekstremt effektiv alternativ for dette trinnet i produksjon av belegg.

Bildet til høyre (Klikk for større visning!) viser effekten av sonikering på størrelsen på et perlelusterpigment. Ultralydet griner de enkelte pigmentpartiklene ved høyhastighets interpartikkelkollisjon. Den fremtredende fordelen med

Ultrasonic processing over high speed mixers, media mills is the more consistent processing of all particles. This reduces the problem of "tailing". As it can be seen on the picture, the distribution curves are almost shifted to the left. Generally, ultrasonication does produce extremely smal partikkelstørrelsesfordeling (pigmentfrøkurver). Dette forbedrer den generelle kvaliteten av pigmentdispersjonene, da større partikler vanligvis forstyrrer bearbeidingskapasitet, glans, motstand og optisk utseende.

Siden partikkelen fresing og sliping er basert på inter-partikkel kollisjon som et resultat av Ultralydkavitasjon, ultralyd reaktorer kan håndtere ganske høye faste konsentrasjoner (f.eks. masterbatcher) og produserer fortsatt god størrelse reduksjonseffekter. Tabellen under viser bilder av den våte fresingen av TiO2 (Klikk på bildene for en større visning!).

før

lydbehandling
etter

lydbehandling

Tio2 fra kulmølle

spraytørket TiO2

Bildet til høyre (Klikk for større visning!) viser partikkelstørrelsesfordelingen kurver for deagglomerering av Degussa anatase titandioksid ved ultralydbehandling. Den smale formen på kurven etter sonikering er et typisk trekk ved ultralydbehandling.

Nanosize Materialer i High Performance Coatings

Nanoteknologi er en ny teknologi som gjør sin vei inn i mange bransjer. Nanomaterialer og nanokompositter blir brukt i belegg formuleringer, for eksempel for å forbedre slitasje og ripe motstand eller UV-stabilitet. Den største utfordringen for programmet i belegg er oppbevaring av åpenhet, klarhet og glans. Derfor har nanopartikler vært svært små for å unngå interferens med det synlige spekteret av lys. For mange bruksområder er dette vesentlig lavere enn 100nm.

Den våte sliping av høy ytelse komponenter til nanometer området blir et avgjørende skritt i utformingen av nanotekniske belegg. Eventuelle partikler som forstyrrer det synlige lyset, forårsaker tåke og tap i åpenhet. Derfor er svært smal størrelse distribusjoner nødvendig. Ultralydbehandling er et svært effektivt middel for fin fresing av faste stoffer. Ultralydkavitasjon i væsker forårsaker høyhastighets inter-partikkel kollisjoner. Forskjellig fra konvensjonelle perlefabrikker og pebble mills, partikler seg selv comminuting hverandre, noe som gjør fresemedier unødvendig.

Bedrifter, som Panadur (Tyskland) bruk Hielscher ultralyd utstyr for dispergering og deagglomerering av nanomaterialer i in-mold belegg. Klikk her for å lese mer om dette.

For sonikering av brannfarlige væsker eller løsemidler i farlige miljøer FM og ATEX-sertifiserte deivser, for eksempel UIP1000-EXD er tilgjengelig.

Be om mer informasjon om denne applikasjonen!

Vennligst bruk skjemaet nedenfor hvis du ønsker å be om ytterligere informasjon om dette programmet. Vi vil gjerne tilby deg en ultralyd system møte dine behov.









Vær oppmerksom på at Personvernregler.


Litteratur

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Påvirkning av kontinuerlig faseviskositet ved emulgering ved ultralyd, i: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Behrend, O., Schubert, H. (2001): Påvirkning av hydrostatisk trykk og gassinnhold på kontinuerlig ultralydemulgering, i: Ultrasonics Sonochemistry 8 (2001) 271-276.

Landfester, K. (2001): Genereringen av nanopartikler i Miniemulsions; i: Advanced Materials 2001, 13, No 10, May17th. Wiley-VCH.

Hielscher, T. (2005): Ultralyd Produksjon av Nano-Size Dispersjoner og Emulsjoner, i: Prosedyrene for European Nanosystems Conference ENS’05.