Ultraljud i Beläggningsformulering

Olika komponenter, såsom pigment, fyllmedel, kemiska tillsatser, bindemedel och reologi modifierare gå in beläggning och färg formuleringar. Ultraljud är ett effektivt medel för spridning och emulgering, deagglomeration och fräsning av sådana komponenter i beläggningar.

Ultraljud används vid formulering av beläggningar för:

Beläggningar faller i två breda kategorier: vattenburna och lösningsmedelsbaserade hartser och beläggningar. Varje typ har sina egna utmaningar. Anvisningar som kräver VOC-minskning och höga lösningsmedelspriser stimulerar tillväxten inom vattenburen hartsbeläggningsteknik. Användningen av ultraljud kan förbättra prestanda för sådana miljövänliga system.

Förbättrad beläggning formulering på grund av ultraljud

Ultraljud kan hjälpa formulerare av arkitektoniska, industriella, fordons- och träbeläggningar för att förbättra beläggningsegenskaperna, såsom färgstyrka, repa, spricka och UV-beständighet eller elektrisk ledningsförmåga. Några av dessa beläggningsegenskaper uppnås genom inkludering av material i nanostorlek, t.ex. metalloxider (TiO2, Kiseldioxid, Ceria, ZnO, …).

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Ultraljud dispersion system av 2x UIP1000hdT med totalt 2kW ultraljud processorkraft för spridning av beläggningar.

Ultraljudssystem med 2x 1000 watt ultraljudsdispersorer i ett rensningsbart skåp.

Ultraljud hjälper ytterligare vid skumdämpning (instängda bubblor) och avgasning (upplöst gas) av mycket viskösa produkter. Läs mer om ultraljud de-luftning och avgasning av vätskor!

Eftersom ultraljudsdisperseringsteknik kan användas på labb-, bänk-topp- och industriell produktionsnivå, vilket möjliggör genomströmningshastigheter över 10 ton / timme tillämpas den i R&D scen och i den kommersiella produktionen. Processresultat kan skalas upp enkelt och linjärt.

Den övergripande energieffektiviteten är viktig för ultraljudsbehandling av vätskorHielscher ultrasonic enheter är mycket energieffektiva. Enheterna omvandlar cirka 80 till 90% av den elektriska ingångseffekten till mekanisk aktivitet i vätskan. Detta leder till betydligt lägre bearbetningskostnader.

Genom att följa länkarna nedan kan du läsa mer om användningen av högpresterande ultraljud för

Emulsionspolymerisation med ultraljudsbehandling

Traditionella beläggningsformuleringar använder grundläggande polymerkemi. Övergången till vattenbaserad beläggningsteknik påverkar råvaruval, egenskaper och formuleringsmetoder.

I konventionell emulsionspolymerisation, t ex för vattenburna beläggningar, byggs partiklarna från centrum till deras yta. Kinetiska faktorer påverkar partikel homogenitet och morfologi.

Ultraljud bearbetning kan användas på två sätt generera polymer emulsioner.

  • Uppifrån och ned: emulgerande/spridning av större polymerpartiklar för att generera mindre partiklar efter storleks reduktion
  • Nerifrån och upp: Användning av ultraljud före eller under partikelpolymerisation

 

I den här videon visar vi dig ett ultraljudssystem på 2 kilowatt för inline-drift i ett rensningsbart skåp. Hielscher levererar ultraljud utrustning till nästan alla industrier, såsom kemisk industri, läkemedel, kosmetika, petrokemiska processer samt för lösningsmedelsbaserade extraktionsprocesser. Detta rengöringsbara skåp i rostfritt stål är konstruerat för drift i farliga områden. För detta ändamål kan det förseglade skåpet rensas av kunden med kväve eller frisk luft för att förhindra att brandfarliga gaser eller ångor kommer in i skåpet.

2x 1000 watt ultrasonicators i rensningsskåp för installation i farliga områden

 

Nanopartikelpolymerer i Miniemulsioner

Partiklar som erhållits genom polyaddition i miniemulsionerPolymerisationen av partiklar i miniemulsioner möjliggör tillverkning av dispergerade polymerpartiklar med god kontroll över partikelstorlek. Syntesen av nanopartikulära polymerpartiklar i miniemulsioner (även kända som nanoreaktorer), som presenteras av K. Landfester (2001), är en utmärkt metod för bildning av polymera nanopartiklar. Detta tillvägagångssätt använder det stora antalet små nanokomponenter (dispergeringsfas) i en emulsion som nanoreaktorer. I dessa syntetiseras partiklarna på ett mycket parallellt sätt i de enskilda, begränsade dropparna. I sin uppsats presenterar Landfester (2001) polymerisationen i nanoreaktorer i hög perfektion för generering av mycket identiska partiklar av nästan enhetlig storlek. Bilden ovan visar partiklar erhållna genom ultraljudsassisterad polyaddition i miniemulsioner.

Små droppar som genereras genom applicering av hög skjuvning (ultraljud) och stabiliseras av stabiliseringsmedel (emulgeringsmedel), kan härdas genom efterföljande polymerisation eller genom temperaturminskning vid lågtemperatursmältande material. Eftersom ultraljud kan producera mycket små droppar av nästan enhetlig storlek i batch och produktionsprocess, möjliggör det en god kontroll över den slutliga partikelstorleken. För polymerisation av nanopartiklar kan hydrofila monomerer emulgeras till en organisk fas och hydrofoba monomerer i vatten.

Partikelstorleks inverkan på ytanVid minskning av partikelstorleken ökar den totala partikelytan samtidigt. Bilden till vänster visar korrelationen mellan partikelstorlek och ytarea vid sfäriska partiklar. Därför ökar mängden ytaktivt medel som behövs för att stabilisera emulsionen nästan linjärt med den totala partikelytan. Typen och mängden ytaktivt ämne påverkar droppstorleken. Droppar på 30 till 200 nm kan erhållas med användning av anjoniska eller katjoniska ytaktiva ämnen.

Pigment i beläggningar

Organiska och oorganiska pigment är en viktig komponent i beläggningsformuleringar. För att maximera pigmentets prestanda behövs god kontroll över partikelstorleken. Vid tillsats av pigmentpulver till vattenburna, lösningsmedelsburna eller epoxisystem tenderar de enskilda pigmentpartiklarna att bilda stora agglomerat. Högskjuvningsmekanismer, såsom rotor-statorblandare eller omrörarpärlverk används konventionellt för att bryta sådana agglomerat och för att slipa ner de enskilda pigmentpartiklarna. Ultraljud i ett extremt effektivt alternativ för detta steg i tillverkningen av beläggningar.

Graferna nedan visar effekten av ultraljudsbehandling på storleken på en pärlglanspigment. Ultraljudet slipar de enskilda pigmentpartiklarna genom höghastighetsinterpartikelkollision. Den framträdande fördelen med ultraljud är den höga effekten av kavitationsskjuvkrafter, vilket gör användningen av slipmedel (t.ex. pärlor, pärlor) onödig. När partiklarna accelereras av extremt snabba vätskestrålar på upp till 1000 km / tim kolliderar de våldsamt och splittras i små bitar. Partikelslitage ger de ultraljudsfrästa partiklarna en slät yta. Sammantaget resulterar ultraljudsfräsning och dispersion i en finstor och enhetlig partikelfördelning.

Ultraljudsfräsning och spridning av pärlglanspigment.

Ultraljudsfräsning och spridning av pärlglanspigment. Den röda grafen visar partikelstorleksfördelningen före ultraljudsbehandling, den gröna kurvan är under ultraljudsbehandling, den blå kurvan visar de slutliga pigmenten efter ultraljudsdispersion.

 

Ultraljud fräsning och spridning utmärker sig ofta höghastighetsblandare och media kvarnar som ultraljudsbehandling ger en mer konsekvent bearbetning av alla partiklar. I allmänhet producerar ultraljud mindre partikelstorlekar och en smal partikelstorleksfördelning (pigmentfräsningskurvor). Detta förbättrar den övergripande kvaliteten på pigmentdispersionerna, eftersom större partiklar vanligtvis stör bearbetningsförmågan, glansen, motståndet och det optiska utseendet.

Eftersom partikelfräsning och slipning är baserad på interpartikelkollision som ett resultat av ultraljudskavitation, kan ultraljudsreaktorer hantera ganska höga fasta koncentrationer (t.ex. mastersatser) och fortfarande producera bra storleksminskningseffekter. Tabellen nedan visar bilder på våtfräsningen av TiO2.

Ultraljudsfräst titandioxid TiO2-partiklar visar en drastiskt reducerad diameter och en smal storleksfördelning.

Kulfräst TiO2 före och efter ultraljudsfräsning

Titandioxid TiO2 partiklar efter ultraljudsfräsning visar en drastiskt minskad diameter och en smal storleksfördelning.

Spraytorkad TiO2 före och efter ultraljudsfräsning

Diagrammet nedan visar partikelstorleksfördelningskurvorna för deagglomeration av Degussa-anatas titandioxid genom ultraljud. Den smala formen av kurvan efter ultraljudsbehandling är ett typiskt inslag i ultraljudsbehandling.

Ultraljud dispergerad TiO2 (Degussa anatas) visar en smal partikelstorleksfördelning.

Ultraljud dispergerad TiO2 (Degussa anatas) visar en smal partikelstorleksfördelning.

Nanosize material i hög prestanda beläggningar

Nanoteknik är en framväxande teknik som tar sig in i många branscher. Nanomaterial och nanokompositer används i beläggningsformuleringar, t.ex. Den största utmaningen för tillämpningen i beläggningar är bevarandet av öppenhet, klarhet och glans. Därför har nanopartiklarna varit mycket små för att undvika störningar med det synliga spektrumet av ljuset. För många applikationer är detta betydligt lägre än 100nm.

Våtslipning av högpresterande komponenter till nanometerintervallet blir ett avgörande steg i formuleringen av nanotekniska beläggningar. Eventuella partiklar som stör det synliga ljuset, orsakar dis och förlust i transparens. Därför krävs mycket smala storleksfördelningar. Ultraljud är ett mycket effektivt medel för fin fräsning av fasta ämnen. Ultraljud / akustisk kavitation i vätskor orsakar höghastighetsinterpartikelkollisioner. Till skillnad från konventionella pärlkvarnar och stenkvarnar, smälter partiklarna själva varandra, vilket gör fräsmedel onödiga.

Företag, som Panadur (Tyskland) använda Hielscher ultrasonicators för spridning och deagglomeration av nanomaterial i in-mould beläggningar. Klicka här för att läsa mer om ultraljudsdispersion av in-mould beläggningar!

För ultraljudsbehandling av brandfarliga vätskor eller lösningsmedel i farliga miljöer finns ATEX-certifierade processorer tillgängliga. Läs mer om den Atex-certifierade ultrasonicator UIP1000-Exd!

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljud processorer, applikationer och pris. Vi kommer gärna att diskutera din process med dig och erbjuda dig ett ultraljudsdispersionssystem som uppfyller dina krav!









Observera att våra Integritetspolicy.


Videon visar ultraljud spridning av röd färg med up400st med en S24d 22mm sond.

Ultraljud röd färg dispersion med UP400St


Industriell ultraljud homogenisator för effektiv dispersion och fräsning av pigment.

MultiSonoReactor MSR-4 är en industriell inline homogenisator som är lämplig för industriell produktion av pigment- och polymerdispersioner.


Högpresterande ultraljud! Hielschers produktsortiment täcker hela spektrumet från den kompakta labb ultrasonicator över bänkenheter till fullindustriella ultraljudssystem.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljud homogenisatorer från Labb till industriell storlek.