Como misturar vernizes com nanofillers

A produção de verniz requer equipamentos de mistura poderosos que podem lidar com nanopartículas e pigmentos, que devem ser uniformemente dispersos na formulação. Homogeneizadores ultrassônicos são uma técnica de dispersão altamente eficiente e confiável que fornece uma distribuição homogênea das nanopartículas em polímeros.

Produção de verniz com misturadores ultrassônicos de alto desempenho

Um verniz é descrito como um revestimento ou filme transparente e transparente, que é formulado a partir de resinas (por exemplo, acrílico, poliuretano, alquila, shellac), óleo de secagem, um secador de metal e solventes voláteis (por exemplo, nafta, espírito mineral ou mais fino). Quando o verniz seca, seu solvente contido evapora, e os demais constituintes oxidam ou polimerizam para formar uma película transparente durável. Vernizes são usados principalmente como revestimentos protetores para superfícies de madeira, pinturas e vários objetos decorativos, enquanto vernizes de cura UV são usados em revestimentos de automóveis, cosméticos, alimentos, ciência e outros ramos.

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Homogeneizador ultrassônico UIP1000hdT para dispersão de nanofiladores em vernizes.

Ultrassônico UIP1000hdT (1000 watts) dispersão de nanofiladores em vernizes

Dispersão Ultrassônica de Nano-Sílica em Verniz

Sílica fumegante ultrasonicamente dispersa 10wt% na água usando o ultrassônico UP400St. (estudo e gráfico: Vikash e Kumar, 2020)Um exemplo comum para dispersão ultrassônica é a incorporação de sílicas coloidais, que geralmente são adicionadas para dar vernizes propriedades thixotropic.
Por exemplo, o verniz de polietéire de polietéídubo cheio de nano-sílica mostra uma vida útil aumentada até trinta vezes maior do que um padrão. A nano-sílica melhora as propriedades de verniz à medida que sua condutividade elétrica, suas forças dielétricas DC e AC e sua força de ligação. Dispersores ultrassônicos são, portanto, amplamente utilizados para a produção de revestimentos eletricamente condutores.
Outros minerais silicatos, wollastonita, talco, mica, kaolina, feldspato e nefelina syenita são enchimentos baratos e amplamente utilizados como os chamados pigmentos extensores, que são adicionados para modificar reologia (viscosidade), estabilidade de sedimentação e força de filme em revestimentos.

O vídeo mostra a mistura ultrassônica e dispersão do grafite em 250mL de Resina Epóxi (Toolcraft L), utilizando um homogeneizador ultrassônico (UP400St, Hielscher Ultrasonics). Hielscher Ultrasonics faz equipamentos para dispersar grafite, grafeno, nanotubos de carbono, nanofios ou enchimentos no laboratório ou em processos de produção de alto volume. Aplicações típicas são os nanomatens e micro materiais dispersos durante o processo de funcionalização ou para dispersão em resinas ou polímeros.

Misture resina epóxi com enchimento de grafite usando homogeneizador ultrassônico UP400St (400 Watts)

Dipers ultrassônicos para formulação de verniz

  • moagem e desagglomeração de nanopartículas
  • mistura de nano-aditivos
  • dispersões de cores
  • dispersões de pigmento
  • dispersões foscas e brilhantes
  • modificação de corte e reologia
  • desgaseificação & dessaeração de vernizes
Dispersão ultrassônica de Nano-Sílica: O homogeneizador ultrassônico hielscher UP400St dispersa as nanopartículas de sílica rápida e eficientemente em uma nano-dispersão uniforme.

Dispersão ultrassônica de Nano-Sílica usando o ultrassônico UP400St

Pesquisa Comprovada Superioridade de Ultrasonicadores para Dispersão de Nanofiller

Dispersor ultrassônico pode ser usado em lote e modo de fluxo contínuo para misturar nanofiladores em varishes.Monteiro et al. (2014) compararam tecnologias comuns de dispersão – ou seja, misturador de rotor-estator, impulsor Cowles e dispersor ultrassônico tipo sonda – quanto à sua eficiência na dispersão do dióxido de titânio (TiO2, anatase). A ultrassonicação revelou ser a mais eficiente para dispersar as nanopartículas na água usando polieletrílito na-PAA convencional, e se destacou misturando-se com um rotor-esterão ou impulsor cowles significativamente.
Os detalhes do estudo: Diferentes técnicas de dispersão foram comparadas para identificar as mais eficazes na criação de uma suspensão aquosa nano-TiO2 bem desagglomerada. O sal de sódio do ácido poliacrílico (Na-PAA), convencionalmente utilizado na indústria para dispersões aquosas tiO2 foi usado como dispersante de referência. Fig. 1 mostra as distribuições de tamanho de partículas de volume (PSD) obtidas, utilizando dispersor Cowles (30 min a 2000 rpm), misturador de estator-estante rotor (30 min a 14000 rpm) e ultrassônica tipo sonda (Hielscher UIP1000hdT, 2 min a 50% de amplitude). “Usando o dispersor Cowles, os tamanhos das partículas estavam em três diferentes faixas: 40-100 nm, 350-1000 nm e 1200-4000 nm. Os aglomerados maiores dominam claramente a distribuição, mostrando que essa técnica é ineficiente. O rotor-estator também forneceu resultados insatisfatórios, independentemente das nanopartículas sendo adicionadas de uma só vez ou gradualmente ao longo do tempo de mistura. A maior diferença observada no resultado dos Cowles está relacionada com a mudança do pico médio para o tamanho mais alto das partículas, em parte fundindo-se com o pico mais certo. Por outro lado, o uso de ultrassons rendeu um resultado muito melhor, com um pico estreito centrado em 0,1 nm e dois muito menores nas faixas de 150-280 nm e 380-800 nm.”

Dispersor ultrassônico UIP1000hdT supera misturador de estator e misturador de cowles na dispersão de nano-TiO2.

Distribuições de tamanho de partículas de dispersões aquosas nano-TiO2 (10mgmL−1, pH = 9) preparadas com diferentes técnicas de dispersão. A ultrassônica dá as menores nanopartículas TiO2 e as curvas de redução de tamanho de partículas mais estreitas. Quando o dispersante (Na-PAA) foi utilizado, a razão para nano-TiO2 foi de 1:1.
(estudo e gráfico: © Monteiro et al., 2014)

Partículas de tio2 de dióxido de titânio após a fresagem ultrassônica mostram um diâmetro drasticamente reduzido e uma distribuição de tamanho estreito.

TiO2 seco com spray antes e depois da fresagem ultrassônica

Este resultado concorda com o trabalho de Sato et al. (2008), relatando melhores resultados com ultrassônica do que com outras técnicas para dispersão de partículas de TiO2 nanosized na água. As ondas de choque criadas pela cavitação acústica/ultrassônica levam a colisões interpartículas altamente intensas e moagem eficiente de partículas e desagglomeração a fragmentos uniformes de nanoescala.
(cf. Monteiro et al., 2014)

TiO2 ultrasonicamente disperso (Degussa anatase) mostra uma distribuição estreita do tamanho das partículas.

TiO2 ultrasonicamente disperso (Degussa anatase) mostra uma distribuição estreita do tamanho das partículas.

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Homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para produção de verniz

Quando nanopartículas e nanofiladores são usados em processos industriais de fabricação, como a produção de vernizes e revestimentos, o pó seco deve ser misturado de forma homogênea em uma fase líquida. A dispersão de nanopartículas requer uma técnica de mistura confiável e eficaz, que aplica energia suficiente para quebrar aglomerações a fim de liberar as qualidades das partículas nano-escala. Ultrassonicadores são bem conhecidos como dispersores poderosos e confiáveis, por isso usados para desagular e distribuir diversos materiais como sílica, nanotubos, grafeno, minerais e muitos outros materiais de forma homogênea em uma fase líquida, como resinas, epóxies e lotes mestres de pigmentos. Hielscher Ultrasonics projeta, fabrica e distribui dispersores ultrassônicos de alto desempenho para qualquer tipo de homogeneização e aplicações de desagregam.
Quando se trata da produção de nano-dispersões, o controle preciso da sônica e um tratamento ultrassônico confiável da suspensão de nanopartículas são essenciais para obter produtos de alto desempenho. Os processadores hielscher ultrasonics dão controle total sobre todos os parâmetros de processamento importantes, como entrada de energia, intensidade ultrassônica, amplitude, pressão, temperatura e tempo de retenção. Assim, você pode ajustar os parâmetros para condições otimizadas, o que leva posteriormente à nano-dispersão de alta qualidade, como nanosílica ou nano-TiO2.

Neste vídeo mostramos um sistema ultrassônico de 2 kilowatts para operação inline em um gabinete purgável. A Hielscher fornece equipamentos ultrassônicos para quase todas as indústrias, como indústria química, farmacêutica, cosmética, processos petroquímicos, bem como para processos de extração à base de solventes. Este armário de aço inoxidável expurgável é projetado para operação em áreas perigosas. Para isso, o armário selado pode ser purgado pelo cliente com nitrogênio ou ar fresco para evitar que gases ou vapores inflamáveis entrem no armário.

Ultrassonicadores 2x 1000 Watts em Gabinete Purgável para Instalação em Áreas Perigosas

Para qualquer volume/capacidade: A Hielscher oferece ultrassonicadores e um amplo portfólio de acessórios. Isso permite a configuração do sistema ultrassônico ideal para sua aplicação e capacidade de produção. Desde pequenos frascos contendo alguns mililitros até fluxos de alto volume de milhares de galões por hora, a Hielscher oferece a solução ultrassônica adequada para o seu processo.
Altas viscosidades: Sistemas inline ultrassônicos processam facilmente formulações semelhantes a pastas, por exemplo, lotes mestres de pigmento, onde um pigmento é misturado em alta partícula carregando uniformemente em uma mistura de plastificador, monômero e polímero.
Robustez: Nossos sistemas ultrassônicos são robustos e confiáveis. Todos os ultrassonicadores Hielscher são construídos para operação 24/7/365 e requerem muito pouca manutenção.
Simpatia do usuário: O software elaborado de nossos dispositivos ultrassônicos permite a pré-seleção e a economia de configurações de sônica para uma sônica simples e confiável. O menu intuitivo é facilmente acessível através de um touch-display de cor digital. O controle remoto do navegador permite que você opere e monitore através de qualquer navegador de internet. O registro automático de dados salva os parâmetros de processo de qualquer sonicação executada em um cartão SD embutido.
Excelente eficiência energética: Quando comparados com tecnologias alternativas de dispersão, os ultrassonicadores hielscher se destacam com excelente eficiência energética e resultados superiores na distribuição do tamanho das partículas.
Alta Qualidade & Robustez: Os ultrassonicadores hielscher são reconhecidos por sua qualidade, confiabilidade e robustez. Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada pela ISO e deu ênfase especial a ultrassonicadores de alto desempenho com tecnologia de ponta e simpatia pelo usuário. É claro que os ultrassonicadores hielscher são compatíveis com o CE e atendem aos requisitos de UL, CSA e RoHs.

A imagem mostra um resultado típico da dispersão ultrassônica da sílica fumegante na água.

Dispersão Ultrassônica de Sílica Fumed na Água. Homogeneizadores ultrassônicos podem produzir nanodispersões eficientes e confiáveis, por exemplo. Nanosílica.

Por Hielscher Ultrasonics?

  • alta eficiência
  • Tecnologia de ponta
  • confiabilidade & robustez
  • fornada & na linha
  • para qualquer volume – de pequenos frascos a caminhões por hora
  • Cientificamente Comprovado
  • software inteligente
  • recursos inteligentes (por exemplo, protocolos de dados)
  • CIP (clean-in-place)
  • operação simples e segura
  • fácil instalação, baixa manutenção
  • economicamente benéfico (menos mão de obra, tempo de processamento, energia)

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
1 a 500mL 10 a 200 mL / min UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000hdT
15 a 150L 3 a 15L/min UIP6000hdT
n / D. 10 a 100L / min UIP16000
n / D. maior aglomerado de UIP16000

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Homogeneizadores ultrassônicos de alta cisalhamento são usados em laboratório, bancada, piloto e processamento industrial.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratoria, piloto e industrial.


Ultrassônicos de alto desempenho! A gama de produtos da Hielscher abrange todo o espectro desde o ultrassônico de laboratório compacto sobre unidades de bancada até sistemas ultrassônicos industriais completos.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de Laboratório para tamanho industrial.