Hielscher Ultrasonics
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Dispersão ultrassônica de sílica (SiO2)

A sílica, também conhecida como SiO2, nano-sílica ou micro-sílica é usada em pasta de dente, cimento, borracha sintética, polímero de alto desempenho ou em produtos alimentícios como espessante, adsorvente, agente antiaglomerante ou transportador de fragrâncias e sabores. Abaixo, você aprenderá mais sobre os usos da nanosílica e da microssílica e como os efeitos sonomecânicos do ultrassom podem melhorar a eficiência do processo e o desempenho do produto final, fazendo melhores suspensões de sílica e facilitando a síntese de nanopartículas de sílica.

Vantagens da dispersão ultrassônica de nano sílica (SiO2)

A sílica está disponível em uma ampla gama de formas hidrofílicas e hidrofóbicas e tem um tamanho de partícula extremamente fino de alguns micrômetros até alguns nanômetros. Normalmente, a sílica não é bem dispersa após o umedecimento. Ele também adiciona muitas microbolhas à formulação do produto. A ultrassonografia é uma tecnologia de processo eficaz para dispersar microssílica e nanosílica e remover gás dissolvido e microbolhas da formulação.

A dispersão ultrassônica é uma técnica que utiliza ondas ultrassônicas de alta intensidade e baixa frequência para dispersar e desaglomerar partículas em meio líquido. Quando se trata da dispersão de sílica e nano-sílica, a dispersão ultrassônica oferece várias vantagens:
 

  • Dispersão aprimorada: As ondas ultrassônicas criam intensa cavitação e fluxo acústico no meio líquido, o que ajuda a quebrar os aglomerados ou aglomerados de partículas de sílica. Isso resulta em melhor dispersão e redução no tamanho das partículas, levando a uma distribuição mais homogênea das partículas no líquido.
  • Estabilidade aprimorada: Ao obter uma melhor dispersão, o tratamento ultrassônico ajuda a evitar a reaglomeração ou sedimentação de partículas. As partículas de sílica menores e bem dispersas têm maior estabilidade, o que é crucial para aplicações em que a aglomeração de partículas pode levar a problemas de desempenho.
  • Aumento da área de superfície: A dispersão ultrassônica reduz efetivamente o tamanho das partículas de sílica e nano-sílica, resultando em uma área de superfície específica mais alta. O aumento da área de superfície pode oferecer vantagens em várias aplicações, como reatividade aprimorada, maior capacidade de adsorção e propriedades mecânicas aprimoradas.
  • Dispersor ultrassônico MultiSonoReactor com capacidade de dispersão de 16.000 watts para a produção de suspensões de nano-sílica

    Sistema de dispersão ultrassônica para a produção industrial de suspensões de nano-sílica

  • Mistura eficiente: A dispersão ultrassônica promove a mistura eficiente de partículas no meio líquido. A energia acústica gerada pelas ondas ultrassônicas induz microstreaming e fluxo turbulento, facilitando a dispersão e mistura uniforme das partículas. Isso é particularmente benéfico para a distribuição homogênea em materiais compósitos ou revestimentos.
  • Economia de tempo e energia: A dispersão ultrassônica geralmente requer tempos de processamento mais curtos em comparação com outros métodos de dispersão. A dispersão rápida e eficiente alcançada por meio da ultrassonografia reduz o tempo total de processamento, levando ao aumento da produtividade. Além disso, muitas vezes pode ser realizado à temperatura ambiente, eliminando a necessidade de aquecimento excessivo ou o uso de dispersantes químicos.
  • Operação simples e segura: Os dispersores ultrassônicos são simples e seguros de operar e podem ser facilmente integrados às instalações de produção existentes. O controle preciso sobre os ultrasonicadores permite ajustar os parâmetros do processo a formulações específicas de sílica e condições ideais de processo. Como a técnica de dispersão e desaglomeração ultrassônica não usa meios de moagem, como esferas e pérolas, a contaminação cruzada por meios de moagem e a separação intensa do trabalho são evitadas.
  • Versatilidade: A dispersão ultrassônica é uma técnica versátil que pode ser aplicada a uma ampla gama de meios líquidos, incluindo água, solventes e várias soluções químicas. Essa flexibilidade o torna adequado para diferentes aplicações e indústrias, como tintas, revestimentos, compósitos, eletrônicos e farmacêuticos.
  • Pedido de Informação







    Dispersão ultrassônica de nano-sílica: O homogeneizador ultrassônico Hielscher UP400St dispersa nanopartículas de sílica de forma rápida e eficiente em uma nanodispersão uniforme.

    Dispersão ultrassônica de nano-sílica usando o ultrassônico UP400St

    Miniatura do vídeo

    Dispersão ultrassônica de sílica pirogênica: O homogeneizador ultrassônico Hielscher UP400S dispersa o pó de sílica de forma rápida e eficiente em nanopartículas únicas.

    Dispersão de sílica pirogênica em água usando o UP400S

    Miniatura do vídeo

     

    A importância do tamanho das partículas da sílica

    Para muitas aplicações de sílica de tamanho nano ou micro, uma dispersão boa e uniforme é muito importante. Muitas vezes, é necessária uma suspensão de sílica monodispersa, por exemplo, para medição do tamanho das partículas. Em particular para uso em tintas ou revestimentos e polímeros para melhorar a resistência a arranhões, as partículas de sílica precisam ser pequenas o suficiente para não interferir na luz visível para evitar embaçamento e manter a transparência. Para a maioria dos revestimentos, as partículas de sílica precisam ser menores que 40 nm para atender a esse requisito. Para outras aplicações, a aglomeração de partículas de sílica impede que cada partícula de sílica individual interaja com o meio circundante.
    Os homogeneizadores ultrassônicos são mais eficazes na dispersão de sílica do que outros métodos de mistura de alto cisalhamento, como misturadores rotativos ou agitadores de tanque. A imagem abaixo mostra um resultado típico da dispersão ultrassônica de sílica pirogênica em água.

    A imagem mostra um resultado típico da dispersão ultrassônica de sílica pirogênica em água.

    Dispersão ultrassônica de sílica pirogênica em água

    Eficiência de processamento na redução do tamanho da sílica

    A dispersão ultrassônica de nano-sílica é superior a outros métodos de mistura de alto cisalhamento, como um IKA Ultra-Turrax. O ultrassom produz suspensões de um tamanho de partícula de sílica menor e o ultrassom é a tecnologia mais eficiente em termos de energia. Pohl e Schubert compararam a redução do tamanho das partículas do Aerosil 90 (2% em peso) em água usando um Ultra-Turrax (sistema rotor-estator) com a de um Hielscher UIP1000hd (dispositivo ultrassônico de 1kW). O gráfico abaixo mostra os resultados superiores do processo ultrassônico. Como resultado de seu estudo, Pohl concluiu que "Em energia específica constante, o ultrassom EV é mais eficaz do que o sistema rotor-estator". A eficiência energética e a uniformidade do tamanho das partículas de sílica são de extrema importância nos processos de produção, onde o custo de fabricação, a capacidade do processo e a qualidade do produto são importantes.

    Sistema de dispersão ultrassônica de 2x UIP1000hdT com um total de 2kW de potência de processamento de ultrassom para pigmentos nanométricos, como nano-sílica

    2x dispersores ultrassônicos de 1000 watts em um gabinete purgável para nandispersões, por exemplo, nano-sílica.

    Dispersão ultrassônica de nano-sílica em comparação com outros métodos de mistura de alto cisalhamento, como um IKA Ultra-Turrax

    Ultra-sônico vs. Ultra-turrax para dispersão de sílica

    As fotos abaixo mostram os resultados que Pohl obteve por pulverização sonicada de grânulos de sílica liofilizados.

    As partículas de sílica podem ser dispersas por ultrassom, desaglomeradas e modificadas (por exemplo, dopadas / funcionalizadas para aplicações catalíticas).

    Esquerda: Imagens REM de grânulos de sílica congelados por spray antes da desaglomeração ultrassônica
    Direita: TEM-imagens de fragmentos de sílica dispersos por ultrassom
    Estudo e imagens: Pohl e Schubert, 2004)

    Dispersores ultrassônicos de alto desempenho para formulações de sílica de alta qualidade

    A Hielscher Ultrasonics é uma empresa familiar alemã especializada no desenvolvimento, fabricação e fornecimento de homogeneizadores de ultrassom de alto desempenho para o tratamento de líquidos, suspensões e pastas com carga sólida. Os homogeneizadores ultrassônicos Hielscher processam de forma confiável pastas de sílica e outras nano-suspensões para obter qualquer especificação desejada. Mesmo formulações de produtos altamente sensíveis, abrasivos ou altamente viscosos podem ser eficientemente dispersas e desaglomeradas usando ultrassom. Nossos ultrassônicos avançados são extremamente versáteis e oferecem possibilidades sofisticadas de tratamento em lote e em linha. Padrões de alta qualidade confiáveis e resultados reprodutíveis são as principais características da dispersão ultrassônica de sílica.
    Os ultrassônicos de nível industrial de última geração da Hielscher apresentam um menu inteligente e fácil de usar, configurações programáveis, protocolo automático de dados em um cartão SD integrado, controle remoto do navegador e alta robustez.
    A amplitude é o parâmetro mais influente quando se trata de processamento ultrassônico. Amplitude refere-se ao deslocamento máximo ou movimento pico a pico de uma onda ultrassônica. Para dispersão ultrassônica, desaglomeração e moagem úmida, muitas vezes são necessárias altas amplitudes para aplicar energia suficiente para a redução do tamanho das partículas. Os processadores ultrassônicos industriais Hielscher podem fornecer amplitudes excepcionalmente altas. Amplitudes de até 200 μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana. Para amplitudes ainda maiores, estão disponíveis sonotrodos ultrassônicos personalizados.
    De pequeno e médio porte R&D e ultrassônicos piloto para sistemas industriais para fabricação comercial de sílica em modo contínuo, a Hielscher Ultrasonics tem o processador ultrassônico certo para atender às suas necessidades de processamento superior de sílica.

    Por que Hielscher Ultrasonics?

    • Alta eficiência
    • Tecnologia de ponta
    • fiabilidade & Robustez
    • Controle de processo preciso e ajustável
    • lote & Inline
    • para qualquer volume
    • software inteligente
    • recursos inteligentes (por exemplo, programável, protocolo de dados, controle remoto)
    • Fácil e seguro de operar
    • Baixa manutenção
    • CIP (limpeza no local)

    Projeto, Fabricação e Consultoria – Qualidade Made in Germany

    Os ultrassônicos Hielscher são conhecidos por seus mais altos padrões de qualidade e design. A robustez e a fácil operação permitem a integração suave de nossos ultrasonicadores em instalações industriais. Condições adversas e ambientes exigentes são facilmente manuseados pelos ultrassônicos Hielscher.

    A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada pela ISO e dá ênfase especial aos ultrassônicos de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de uso. Obviamente, os ultrassônicos Hielscher são compatíveis com CE e atendem aos requisitos da UL, CSA e RoHs.

    A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos:

    Volume do lote Vazão Dispositivos recomendados
    0.5 a 1,5mL n.a. VialTweeter
    1 a 500mL 10 a 200mL/min UP100H
    10 a 2000mL 20 a 400mL/min UP200Ht, UP400St
    0.1 a 20L 0.2 a 4L/min UIP2000hdT
    10 a 100L 2 a 10L/min UIP4000hdT
    15 a 150L 3 a 15L/min UIP6000hdT
    n.a. 10 a 100L/min UIP16000
    n.a. maior cluster de UIP16000

    Entre em contato conosco! / Pergunte-nos!

    Peça mais informações

    Use o formulário abaixo para solicitar informações adicionais sobre homogeneizadores e dispersores ultrassônicos, aplicações relacionadas à sílica e preços. Teremos o maior prazer em discutir seu processo de dispersão de sílica com você e oferecer um dispersor ultrassônico que atenda às suas necessidades!









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    A desaglomeração ultrassônica com o UP400S resulta em nanosílica dispersa de forma eficiente.

    Ultrassonicador UP400S para a desaglomeração de nanosílica.
    Estudo e gráficos: Vikash, 2020.



    O que é Sílica (SiO2, Dióxido de Silício)?

    A sílica é um composto químico composto de silício e oxigênio com a fórmula química SiO2, ou dióxido de silício. Existem muitas formas diferentes de sílica, como quartzo fundido, sílica pirogênica, gel de sílica e aerogéis. A sílica existe como um composto de vários minerais e como produto sintético. A sílica é mais comumente encontrada na natureza como quartzo e em vários organismos vivos. O dióxido de silício é obtido pela mineração e purificação do quartzo. As três principais formas de sílica amorfa são sílica pirogênica, sílica precipitada e sílica gel.

    Sílica pirogênica / Sílica pirogênica

    A queima de tetracloreto de silício (SiCl4) em uma chama de hidrogênio rica em oxigênio produz uma fumaça de SiO2 – sílica pirogênica. Alternativamente, a vaporização de areia de quartzo em um arco elétrico de 3000 °C também produz sílica pirogênica. Em ambos os processos, as gotículas microscópicas resultantes de sílica amorfa se fundem em partículas secundárias tridimensionais ramificadas, semelhantes a cadeias. Essas partículas secundárias então se aglomeram em um pó branco com densidade aparente extremamente baixa e área de superfície muito alta. O tamanho da partícula primária da sílica pirogênica não porosa está entre 5 e 50 nm. A sílica pirogênica tem um efeito espessante muito forte. Assim, a sílica pirogênica é usada como enchimento em elastômero de silicone e ajuste de viscosidade em tintas, revestimentos, adesivos, tintas de impressão ou resinas de poliéster insaturadas. A sílica pirogênica pode ser tratada para torná-la hidrofóbica ou hidrofílica para aplicações orgânicas líquidas ou aquosas. A sílica hidrofóbica é um componente antiespumante eficaz (agente antiespumante).
    Clique aqui para ler sobre desgaseificação e antiespumação ultrassônica.
    Sílica pirogênica Número CAS 112945-52-5

    Sílica Ativa / Microssílica

    A sílica ativa é um pó ultrafino e nanométrico, também conhecido como microssílica. A sílica ativa não deve ser confundida com a sílica pirogênica. O processo de produção, a morfologia das partículas e os campos de aplicação da sílica ativa são todos diferentes dos da sílica pirogênica. A sílica ativa é uma forma amorfa, não cristalina e polimorfa de SiO2. A sílica ativa consiste em partículas esféricas com um diâmetro médio de partícula de 150 nm. A aplicação mais proeminente da sílica ativa é como material pozolânico para concreto de alto desempenho. É adicionado ao concreto de cimento Portland para melhorar as propriedades do concreto, como resistência à compressão, resistência de união e resistência à abrasão. Além disso, a sílica ativa reduz a permeabilidade do concreto aos íons cloreto. Isso protege o aço de reforço do concreto da corrosão.
    Para saber mais sobre a mistura ultrassônica de cimento e sílica ativa, clique aqui!
    Sílica Ativa Número CAS: 69012-64-2, Sílica Ativa Número EINECS: 273-761-1

    Sílica precipitada

    A sílica precipitada é uma forma amorfa sintética em pó branco de SiO2. A sílica precipitada é usada como enchimento, amaciante ou melhoria de desempenho em plásticos ou borracha, por exemplo, pneus. Outros usos incluem agente de limpeza, espessamento ou polimento em cremes dentais.
    Para saber mais sobre a mistura ultrassônica na fabricação de pasta de dente, clique aqui!
    As partículas primárias de sílica pirogênica têm um diâmetro entre 5 e 100 nm, enquanto o tamanho do aglomerado é de até 40 μm e o tamanho médio dos poros é maior que 30 nm. Como a sílica pirogênica, a sílica precipitada não é essencialmente microporosa.
    A sílica pirogênica é produzida por precipitação de uma solução contendo sais de silicato. Após uma reação de uma solução de silicato neutro com um ácido mineral, as soluções de ácido sulfúrico e silicato de sódio são adicionadas simultaneamente com agitação, como agitação ultrassônica, à água. A sílica precipita em condições ácidas. Além de fatores como a duração da precipitação, a taxa de adição de reagentes, temperatura e concentração e pH, o método e a intensidade da agitação podem variar as propriedades da sílica. A agitação sonomecânica em uma câmara de reator ultrassônico é um método eficaz para produzir um tamanho de partícula consistente e uniforme. A agitação ultrassônica em temperaturas elevadas evita a formação de um estágio de gel.
    Para obter mais informações sobre a precipitação assistida por ultrassom de nanomateriais, como sílica precipitada, clique aqui!
    Sílica precipitada Número CAS: 7631-86-9

    Sílica coloidal / Sílica colóide

    A sílica coloidal é uma suspensão de partículas finas de sílica não porosa, amorfa, principalmente esféricas, em fase líquida.
    Os usos mais comuns dos colóides de sílica são como auxiliar de drenagem na fabricação de papel, abrasivo para polimento de wafer de silício, catalisador em processos químicos, absorvente de umidade, aditivo para revestimentos resistentes à abrasão ou surfactante para flocular, coagular, dispersar ou estabilizar.
    Para saber mais sobre a sílica coloidal em revestimentos de polímero resistentes à abrasão, clique aqui!

    A produção de sílica coloidal é um processo de várias etapas. A neutralização parcial de uma solução alcalina-silicato leva à formação de núcleos de sílica. As subunidades das partículas de sílica coloidal estão normalmente na faixa entre 1 e 5 nm. Dependendo das condições de polimerização, essas subunidades podem ser unidas. Ao reduzir o pH abaixo de 7 ou pela adição de sal, as unidades tendem a se fundir em cadeias, que geralmente são chamadas de sílica gel. Caso contrário, as subunidades permanecem separadas e crescem gradualmente. Os produtos resultantes são freqüentemente chamados de sóis de sílica ou sílica precipitada. Uma suspensão de sílica coloidal é estabilizada por ajuste de pH e depois concentrada, por exemplo, por evaporação.
    Para saber mais sobre os efeitos sonomecânicos em processos sol-gel, clique aqui!

    Risco à saúde da sílica

    O dióxido de silicone cristalino seco ou transportado pelo ar é um carcinógeno pulmonar humano que pode causar doenças pulmonares graves, câncer de pulmão ou doenças autoimunes sistêmicas. Quando o pó de sílica é inalado e entra nos pulmões, causa a formação de tecido cicatricial e reduz a capacidade dos pulmões de absorver oxigênio (silicose). O umedecimento e a dispersão de SiO2 em uma fase líquida, por exemplo, por homogeneização ultrassônica, eliminam o risco de inalação. Portanto, o risco de um produto líquido que contém SiO2 causar silicose é muito baixo. Por favor, use equipamento de proteção individual adequado ao manusear sílica na forma de pó seco!

    Literatura

    Os homogeneizadores ultrassônicos de alto 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 laboratorial, piloto e industrial.


    Ultrassom de alto desempenho! A linha de produtos Hielscher cobre todo o espectro, desde o ultrassônico compacto de laboratório, passando por unidades de bancada, até sistemas ultrassônicos totalmente industriais.

    A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de labrador Para tamanho industrial.

    Teremos o maior prazer em discutir seu processo.

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