Ultradźwięki w preparacie do powlekania

Różne części składowe, takie jak pigmenty, wypełniacze, środki sieciujące, dodatki chemiczne i modyfikatorów reologii, i przejść do powlekania farbą preparatów. Ultradźwięków jest skutecznym środkiem do dyspersji i emulgującego deaglomeracji i obróbce tych składników w powłokach.

USG jest stosowany w formułowaniu otuliny:

• emulgowanie polimerów w układach wodnych
• środki dyspergujące i drobne mielenie barwniki
• zmniejszenie wielkości Nanomateriały w powłokach o wysokiej wydajności

Powłoki można podzielić na dwie kategorie: żywice oparte wodorozcieńczalne i rozpuszczalnikowe i powłoki. Każdy typ ma swoje wyzwania. Kierunki wzywające do redukcja LZO i wysokie ceny rozpuszczalnik pobudzenia wzrostu w zakresie technologii powlekania żywicą wodorozcieńczalnych. Zastosowanie ultradźwięków mogą poprawić skuteczność takich systemy ekologiczne.

Ulepszona formuła powłoki

Ultradźwiękowa pomaga Preparatów architektonicznych, przemysłowe, powłoki samochodowe i drewna w celu zwiększenia właściwości powłokowe, takie jak wytrzymałość na kolor, na zarysowanie, odporność na pęknięcia i UV lub przewodnictwa elektrycznego. Niektóre z tych cech powłok są osiągane przez włączenie materiału nanocząstkiNp tlenki metali (Tio₂Krzemionkę, tlenek cerowy, ZnO …).

Ultradźwięki nie dalszej pomocy w pianotłumiące (Uwięzione pęcherzyki) i odgazowanie (Rozpuszczonego gazu) produktów o dużej lepkości.

Ponieważ technologia ultradźwiękowa rozpraszający może być używany na laboratorium, powierzchni roboczych i produkcjiPozwalając na przerobie ponad 10 ton / godzinę, to jest stosowane w R&Etap D, w produkcji przemysłowej. Wyniki procesu można łatwo skalowane (liniowy).

Hielscher ultradźwiękowe urządzenia są bardzo energooszczędne, Urządzenia konwersji ok. 80 do 90% energii elektrycznej wejściowe działaniu mechanicznemu w cieczy. Prowadzi to do znacznego obniżenia kosztów przetwarzania.

Poniżej można przeczytać o wykorzystaniu ultradźwięków w Emulgowanie polimerów w układach wodnychThe środki dyspergujące i drobne mielenie pigmentówOraz zmniejszenie wielkości nanomateriałów.

Polimeryzacja emulsyjna

Tradycyjne kompozycje powłokowe używać podstawowego chemii polimerów. zmieni się na bazie wody technologii powlekania Ma to wpływ na zużycie surowców selekcji, właściwości i metod formułowania.

W konwencjonalnej polimeryzacji emulsyjnej, na przykład dla powłok wodorozcieńczalnych, cząstki zbudowane są z centrum na ich powierzchni. czynniki kinetyczne wpływu na jednorodność cząstek i morfologię.

Przetwarzanie ultradźwięków można stosować na dwa sposoby generowania polimerowe emulsje.

• Top-Down: emulgacja/Dyspersacja większych cząstek polimeru w celu wytworzenia mniejszych cząstek przez zmniejszenie rozmiaru
• Oddolne: Zastosowanie ultrasonografii przed lub w trakcie polimeryzacja cząstki

Polimery nanocząstek w Miniemulsions

Polimeryzacja cząstek miniemulsions umożliwia wytwarzania cząstek polimeru rozproszonej dobrą kontrolę wielkości cząstek. Synteza nanocząsteczek polimeru w minemulsjach (“nanoreaktory”), przedstawione przez K. Landfester jest sposób tworzenia nanocząstek polimerowych. Podejście to korzysta z dużej liczby małych nanocompartments (faza rozproszona) w emulsji jako nanoreactors. W te cząstki są syntetyzowane w wysoce równoległy w Indywidualne uwięzione kropelki, W swoim artykule (Pokolenie na nanocząsteczek w Miniemulsions) Landfester przedstawia polimeryzację w nanoreactors w wysokiej doskonałości na wytwarzanie wysoce identycznych cząsteczek prawie jednakowej wielkości. powyższe zdjęcie ma cząstki otrzymywane przez poliaddycję w miniemulsions.

Małe kropelki generowane przez zastosowanie wysowkich sił ścinających (Ultrasonikacja), i stabilizowana przez środki stabilizujące (środki emulgujące), może być utwardzana za pomocą kolejnych polimeryzacji i przez spadek temperatury w przypadku materiałów o niskiej temperaturze topienia. Jak ultradźwięki mogą wytwarzać bardzo małe kropelki prawie jednolity rozmiar partiami lub w procesie produkcyjnym pozwala na dobrą kontrolę uziarnienia. Polimeryzacji nanocząstek, hydrofilowe monomery mogą być emulgowane w fazie organicznej i monomery hydrofobowe w wodzie.

Podczas zmniejszania rozmiaru cząstek, całkowita powierzchnia cząstek zwiększa się w tym samym czasie. Obraz po lewej stronie pokazuje zależność między wielkością cząstek i powierzchni w przypadku cząstek sferycznych (Kliknij aby powiększyć widok!). Dlatego ilość środka powierzchniowo czynnego potrzebnego do stabilizacji emulsji wzrasta niemal liniowo wraz z całkowitą powierzchnią cząstek. Rodzaj i ilość środka powierzchniowo czynnego wpływa na wielkość kropli. Przy użyciu anionowych lub kationowych środków powierzchniowo czynnych można uzyskać kropelki o długości od 30 do 200 nm.

Pigmenty w Coatings

pigmenty organiczne i nieorganiczne, to ważny składnik kompozycji powłokowych. W celu zmaksymalizowania korzyści wydajność pigment potrzebna jest dobra kontrola rozmiaru cząstek. Podczas dodawania proszku do systemów pigmentu na bazie wody, rozpuszczalnik lub epoksydowe, w której poszczególne cząstki pigmentu mają tendencję do tworzenia duże aglomeraty, mechanizmy wysokiej sile ścinającej, takiego jak mieszalniki typu rotor-stator lub mieszalnika młynów perełkowych są konwencjonalnie wykorzystywane do złamania tych aglomeratów i rozdrabniać poszczególne cząsteczki pigmentu. Ultradźwięki w niezwykle skuteczny alternatywny na tym etapie w produkcji powłok.

Na zdjęciu z prawej strony (Kliknij aby powiększyć widok!) Przedstawiają wpływ działania ultradźwiękami na wielkość pigment perłowy połysk. USG miele poszczególne cząsteczki pigmentu poprzez szybki kolizji między cząstek. Wybitny zaletą

Obróbka ultradźwiękowa w mieszalnikach o dużej prędkości obrotowej, młynach medialnych jest bardziej spójną obróbką wszystkich cząstek. Zmniejsza to problem “tailing”. Jak widać na zdjęciu, krzywe rozkładu są prawie przesunięte w lewo. Ogólnie rzecz biorąc, ultradźwięki wytwarzają niezwykle wąski rozkład wielkości cząstek (krzywe mielenia pigmentu). To poprawia ogólną jakość dyspersji pigmentu, ponieważ większe cząstki zwykle zakłóca zdolności przetwarzania, połysku, wytrzymałości i wyglądu optycznego.

Ponieważ cząstka Przemiał i opiera się na szlifowanie kolizji między cząsteczkami w wyniku Kawitacja ultradźwiękowaReaktory ultradźwiękowe może obsługiwać dość Wysokie stężenia stałe (przykład przedmieszki) i wciąż dają dobre działanie rozdrabniające. Poniższa tabela pokazuje zdjęcia z mokrego mielenia TiO₂ (Kliknij na zdjęcia dla większej widzenia!).

Na zdjęciu po prawej stronie (Kliknij, aby uzyskać większy widok!) pokazano krzywe rozkładu wielkości cząstek w przypadku dezaglomeracji dwutlenku tytanu anatazy Degussa za pomocą ultradźwięków. Charakterystyczną cechą obróbki ultradźwiękowej jest wąski kształt krzywej po sonicy.

Materiały nano-rozmiarze w Powłoki o wysokiej wydajności

Nanotechnologia jest nową technologią, która pojawia się w wielu gałęziach przemysłu. Nanomateriały i nanokompozyty są stosowane w recepturach powłok, np. w celu zwiększenia odporności na ścieranie i zarysowania lub odporności na promieniowanie UV. Największym wyzwaniem dla aplikacji w powłokach jest zachowanie przejrzystości, klarowności i połysku. Dlatego nanocząsteczki są bardzo małe, aby uniknąć zakłóceń w widmie światła widzialnego. Dla wielu zastosowań jest to znacznie mniej niż 100nm.

Szlifowanie na mokro wysokowydajnych komponentów do zakresu nanometrów staje się decydującym krokiem w tworzeniu powłok nanoinżynieryjnych. Wszelkie cząstki, które zakłócają światło widzialne, powodują zamglenie i utratę przezroczystości. Dlatego też wymagane są bardzo wąskie rozkłady wielkości. Ultrasonizacja jest bardzo skutecznym środkiem dla drobny przemiał ciał stałych. Kawitacja ultradźwiękowa cieczy powoduje wysokie prędkości kolizji między cząsteczkami. W odróżnieniu od konwencjonalnych młynach kulowych i żwir młynów, cząstki są same rozdrabnianie siebie, co powoduje mielący zbędne.

Przedsiębiorstw, jak Panadur (Niemcy) używać Hielscher ultradźwiękowe urządzenia do rozpraszania i deaglomeracji nanomateriałów w zgrzewane powłok. Kliknij tutaj, aby przeczytać więcej na ten temat.

Do sonikacji palnych cieczy lub rozpuszczalników w niebezpiecznych FM i ATEX certyfikat deivces, takich jak UIP1000-Exd są dostępne.

Literatura

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Influence of continuous phase viscosity on emulsification by ultrasound, in: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Behrend, O., Schubert, H. (2001): Influence of hydrostatic pressure and gas content on continuous ultrasound emulsification, in: Ultrasonics Sonochemistry 8 (2001) 271-276.

Landfester, K. (2001): Die Erzeugung von Nanopartikeln in Miniemulsions; in: Advanced Materials 2001, 13, Nr. 10, May17th. Wiley-VCH.

Han, T. (2005): Ultrasonic Production of Nano-Size Dispersions and Emulsions, in: Proceedings of European Nanosystems Conference ENS’05.