Ультразвуковая технология Хильшера

Ультразвук в препарате для нанесения покрытий

Различные компоненты, такие как пигменты, наполнители, химические добавки, сшивающие агенты и модификаторы реологии, входят в состав покрытий и красок. Ультразвук является эффективным средством для диспергирования и эмульгирования, деагломерации и измельчения таких компонентов в покрытиях.

Ультразвук используется при составлении покрытий для:

Покрытия делятся на две широкие категории: смолы и покрытия на водной основе и на основе растворителей. У каждого типа есть свои проблемы. Направления, требующие Сокращение ЛОС и высокие цены на растворители стимулируют рост технологий водопоглощающего покрытия. Использование ультразвука может повысить эффективность таких экологически чистые системы,

Ультразвук может помочь разработчикам архитектурных, промышленных, автомобильных и деревянных покрытий для улучшения характеристик покрытия, таких как прочность цвета, царапины, трещины и устойчивость к УФ-излучению или электропроводность. Некоторые из этих характеристик покрытия достигаются с помощью включение наноразмерных материалов, например оксиды металлов (TiO2, Диоксид кремния, Ceria, ZnO, …).

Ультразвук еще больше помогает в пеноудаляющий (захваченные пузырьки) и дегазация (растворенного газа) из высоковязких продуктов.

Поскольку технология ультразвукового диспергирования может использоваться на лаборатория, стендовая а также уровень производства, с учетом пропускной способности более 10 тонн / час, он применяется в R&D и в промышленном производстве. Результаты процесса можно легко масштабировать (линейно).

(Нажмите, чтобы увеличить его!) Общая эффективность использования энергии имеет важное значение для ультразвуковой обработки жидкостей. Эффективность описывает, как большая часть мощности передается от штепсельной вилки в жидкость. Наш Ультразвук устройство имеет общий КПД более 80%.Ультразвуковые приборы Hielscher очень энергетически эффективный, Устройства преобразуют ок. От 80 до 90% электрической мощности в механическую активность в жидкости. Это приводит к значительно меньшим затратам на обработку.

Ниже вы можете прочитать об использовании ультразвука в эмульгирование полимеров в водных системах, диспергирование и тонкое измельчение пигментов, и уменьшение размера наноматериалов,

Эмульсионная полимеризация

Традиционные составы покрытий используют основную химию полимера. изменение технологии нанесения покрытий на водной основе оказывает влияние на выбор сырья, свойства и методологии формулирования.

В обычной эмульсионной полимеризации, например, для водоразбавляемых покрытий, частицы создаются из центра на их поверхность. Кинетические факторы влияют на однородность и морфологию частиц.

Ультразвуковая обработка может быть использована двумя способами для получения полимерных эмульсий.

  • Низходящий: ЭМУЛЬГИРУЮЩЕЕ/Диспергирование более крупных частиц полимера для получения меньших частиц путем уменьшения размера
  • Вверх дном: Использование ультразвука до или во время полимеризация частиц

Полимерные наночастицы в мини-эмульсиях

(Щелкните для увеличения!) Частицы, полученные полиприсоединением в миниэмульсиях

Полимеризация частиц в миниэмульсиях позволяет получать диспергированные полимерные частицы с хороший контроль над размером частиц. The synthesis of nanoparticulate polymer particles in miniemulsions ("nanoreactors"), as presented by К. Ландфестер является способ образования полимерных наночастиц. Этот подход использует большое количество малых нанокомпозитов (дисперсной фазы) в эмульсии в качестве нанореакторов. В этих случаях частицы синтезируются весьма параллельным образом в отдельные, ограниченные капли, В своей работе (Поколение на наночастицах в миниэмульсиях) Landfester представляет полимеризацию в нанореакторах в высоком совершенстве для получения сильно идентичных частиц почти однородного размера. изображение выше показывает частицы, полученные полиприсоединением в миниэмульсиях.

Небольшие капли, генерируемые применением при высокой скорости сдвига (ультразвук) и стабилизируется стабилизирующими агентами (эмульгаторами), может быть упрочнена путем последующей полимеризации или понижением температуры в случае материалов с низкой температурой плавления. Поскольку ультразвук может давать очень маленькие капли почти одинаковый размер в серийном и производственном процессах, это позволяет хорошо контролировать конечный размер частиц. Для полимеризации наночастиц гидрофильные мономеры можно эмульгировать в органическую фазу и гидрофобные мономеры в воде.

При уменьшении размера частиц общая площадь поверхности частиц увеличивается одновременно. На рисунке слева показана корреляция между размером частиц и площадью поверхности в случае сферических частиц (Нажмите, чтобы увеличить его!). Таким образом, количество сурфактанта, необходимого для стабилизации эмульсии, увеличивается почти линейно с общей площадью поверхности частицы. Тип и количество сурфактанта влияет на размер капли. Капли от 30 до 200 нм можно получить с помощью анионических или катионных сурфактантов.

Пигменты в покрытиях

Органические и неорганические пигменты являются важным компонентом составов покрытий. Чтобы максимизировать пигментная производительность необходим хороший контроль размера частиц. При добавлении пигментного порошка к водорастворимым, растворяющим или эпоксидным системам отдельные частицы пигмента имеют тенденцию к образованию крупные агломераты, Механизмы с высоким сдвигом, такие как смесители ротора-статора или мешалки-мешалки, обычно используются для разрушения таких агломератов и измельчения отдельных частиц пигмента. Ультразвук в чрезвычайно эффективном альтернатива для этого этапа в производстве покрытий.

Картинка вправо (Нажмите, чтобы увеличить его!) показывают влияние ультразвука на размер пигмента жемчужного блеска. Ультразвук размалывает отдельные частицы пигмента высокоскоростным межчастичным столкновением. Значительное преимущество

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 узкое распределение частиц по размерам (кривые измельчения пигмента). Это улучшает общее качество дисперсий пигмента, поскольку более крупные частицы обычно препятствуют технологическим возможностям, блеску, сопротивлению и оптическому виду.

Поскольку частица фрезерование и шлифование основано на межчастичное столкновение в результате Ультразвуковая кавитация, ультразвуковые реакторы могут справляться высокие концентрации твердых веществ (например, мастер-партии) и по-прежнему обеспечивают хорошие эффекты уменьшения размера. В приведенной ниже таблице показаны снимки мокрого измельчения TiO2 (Нажмите на фотографии для увеличения!).

до

разрушение ультразвуком
после

разрушение ультразвуком

Tio2 из шаровой мельницы

высушенный распылением TiO2

Изображение справа (Нажмите для большего просмотра!) показывает кривые распределения размеров частиц для deagglomeration диоксида титана Degussa anatase путем ультразвукового. Узкая форма кривой после звуковой обработки является типичной особенностью ультразвуковой обработки.

Наноразмерные материалы в высокоэффективных покрытиях

Нанотехнологии – это новая технология, продающаяся во многих отраслях промышленности. Наноматериалы и нанокомпозиты используются в составе покрытия, например, для повышения сабры и сопротивления царапин или УФ-стабильности. Самой большой проблемой для применения в покрытиях является сохранение прозрачности, ясности и блеска. Таким образом, наночастицы очень малы, чтобы избежать вмешательства в видимый спектр света. Для многих приложений, это значительно ниже, чем 100nm.

Влажная шлифовка высокопроизводительных компонентов в диапазоне нанометров становится важным шагом в разработке наноинженерных покрытий. Любые частицы, которые мешают видимому свету, вызывают дымку и потерю прозрачности. Поэтому требуется очень узкое распределение размеров. Ультразвуковая защита является очень эффективным средством мелкозернистая обработка твердых тел. Ультразвуковая кавитация в жидкостях вызывает высокоскоростные межчастичные столкновения. В отличие от обычных шаровых мельниц и галечных мельниц, сами частицы измельчают друг друга, делая ненужными фрезерные среды.

Компании, как Панадур (Германия) использовать ультразвуковые устройства Hielscher для диспергирования и деагломерации наноматериалов в покрытиях в форме. Нажмите здесь, чтобы узнать больше об этом.

Для обработки ультразвуком легковоспламеняющихся жидкостей или растворителей во взрывоопасных средах, сертифицированных FM и ATEX, например, UIP1000-Exd доступны.

Запросить дополнительную информацию об этом приложении!

Пожалуйста, используйте форму ниже, если вы хотите запросить дополнительную информацию относительно этого заявления. Мы будем рады предложить Вам ультразвуковые системы, отвечающей вашим требованиям.









Пожалуйста, обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Литература

Беренд, О., Шуберт, Х. (2000): Влияние непрерывной фазовой вязкости на эмульгирование ультразвуком, в: Ультразвуковая сонохимия 7 (2000) 77-85.

Беренд, О., Шуберт, Х. (2001): Влияние гидростатического давления и содержания газа на непрерывную ультразвуковую эмульсию, в: Ультразвуковая сонохимия 8 (2001) 271-276.

Ландфестер, К. (2001 г.): Генерация наночастиц в миниэмульсиях; в: Advanced Materials 2001, 13, No 10, May17th. Wiley-VCH.

Хильшер, Т. (2005 г.): Ультразвуковое производство наноразмерных дисперсий и эмульсий, в: Материалы Европейской конференции по наносистемам ENS’05.00.