Hielscher ultraljud teknik

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 delas in i två breda kategorier: vattenburna och lösningsmedelsbaserade hartser och beläggningar. Varje typ har sina egna utmaningar. Riktningar som kräver VOC-reduktion och höga priser på lösnings medel stimulerar tillväxten i vattenburen harts beläggnings teknik. Användningen av ultraljud kan förbättra utförandet av sådana miljö vänliga system.

Enhanced Coating Formulation

Ultraljud kan hjälpa formulerare av arkitektoniska, industriella, fordons-och trä beläggningar för att förbättra beläggningen egenskaper, såsom färg styrka, scratch, spricka och UV-resistens eller elektrisk konduktivitet. Vissa av dessa beläggnings egenskaper uppnås genom inkluderande av nano-storlek material, t. ex. metall oxider (TiO2, Kiseldioxid, Ceria, ZnO, …).

Ultraljud hjälper ytterligare i Emulsionsbehandling (snärjande bubblor) och avgasning (upplöst gas) av högviskösa produkter.

Som ultraljud spridning teknik kan användas på Labb, bänk skiva och produktions nivå, vilket möjliggör genom strömnings hastigheter över 10 ton/timme tillämpas i R&D arrangerar och i reklamfilm produktionen. Process resultat kan skalas upp lätt (linjär).

Den övergripande energieffektiviteten är viktig för ultraljudsbehandling av vätskorHielscher Ultrasonic enheter är mycket Energieffektiva. Apparaterna konverterar ca. 80 till 90% av det elektriskt matar in driver in i mekanisk aktivitet i flyt anden. Detta leder till betydligt lägre bearbetnings kostnader.

Nedan kan du läsa om användningen av ultraljud i emulgering av polymerer i vatten system, den spridning och fin fräsning av pigment, och storleks reduktion av nanomaterial.

Emulsion polymerisation

Traditionella beläggnings formuleringar använder grundläggande polymerkemi. Den förändring till vattenbaserad beläggnings teknik påverkar råvaru urvalet, egenskaperna och formulerings metoderna.

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 partikel polymerisation

Nanopartikelpolymerer i Miniemulsioner

Partiklar som erhållits genom polyaddition i miniemulsioner

Polymerisation av partiklar i miniemulsioner möjliggör tillverkning av spridda polymerpartiklar med god kontroll över partikel storlek. Syntesen av nanopartikelpolymerpartiklar i miniemulsioner (“nanoreaktorer”), som presenteras av K. land fester är metod för bildandet av polymera nanopartiklar. Detta tillvägagångs sätt använder det stora antalet små nanofack (Disperse fas) i en emulsion som nanoreactors. I dessa syntetiseras partiklarna på ett mycket parallellt sätt i enskilda, slutna droppar. I hennes papper (Generationen på nanopartiklar i Miniemulsioner) Land fester presenterar polymerisation i nanoreactors i hög perfektion för generering av mycket identiska partiklar av nästan enhetlig storlek. Den bilden ovan visar partiklar erhållna genom Polyaddition i miniemulsioner.

Små droppar som genereras av tillämpningen av hög skjuvning (ultraljud) och stabiliseras genom stabiliserande medel (emulgeringsmedel), kan härdas genom efterföljande polymerisation eller genom temperatur minskning i fråga om låg temperatur-smältande material. Eftersom ultraljud kan producera mycket små droppar av nästan enhetlig storlek i parti-och produktions processen, gör det möjligt för en god kontroll över den slutliga partikel storlek. För polymerisation av nanopartiklar kan hydrofila monomerer emulsifieras i en organisk fas, och hydrofoba monomerer i vatten.

Partikelstorleks inverkan på ytanNär partikel storleken minskas ökar den totala partikel ytan samtidigt. Bilden till vänster visar sambandet mellan partikel storlek och ytarea i händelse av sfäriska partiklar (Klicka för större vy!). Därför ökar mängden ytaktiva som behövs för att stabilisera emulsionen nästan linjärt med den totala partikelytan. Typ och mängd ytaktiva påverkar droppstorleken. Droppar på 30 till 200nm kan erhållas med anjoniska eller katjoniska ytaktiva ämnen.

Pigment i beläggningar

Organiska och oorganiska pigment är en viktig komponent i beläggnings formuleringar. För att maximera pigment prestanda det behövs en god kontroll över partikel storleken. Vid tillsats av pigment pulver till vattenburna, solventa eller epoxisystem tenderar de enskilda pigment partiklarna att bilda stora agglomerater. Hög skjuvning mekanismer, såsom rotor-stator blandare eller omrörare pärla kvarnar är konventionellt används för att bryta sådana agglomeratbildare och att slipa ner de enskilda pigment partiklarna. Ultraljud i en extremt effektiv Alternativ för detta steg i tillverkningen av beläggningar.

Bilden till höger (Klicka för större vy!) visar effekten av ultraljudsbehandling på storleken av en pärla lyster pigment. Ultraljud slipar de enskilda pigment partiklarna genom hög hastighet mellan partikel kollision. Den framstående fördelen med

Ultraljud bearbetning över hög hastighet blandare, media kvarnar är mer konsekvent bearbetning av alla partiklar. Detta minskar problemet med “anrikning”. Som det kan ses på bilden, är fördelningen kurvor nästan flyttas till vänster. Generellt producerar ultraljudsbehandling extremt smala partikel storleks fördelning (pigment fräs kurvor). Detta förbättrar den övergripande kvaliteten på pigment dispersioner, som större partiklar vanligt vis stör bearbetning kapacitet, glans, motstånd och optiskt utseende.

Eftersom partikeln fräsning och slipning bygger på kollision mellan partikel till följd av ultraljud kavitationkan ultraljud reaktorer hantera ganska höga fasta koncentrationer (t. ex. masterpartier) och fortfarande ger bra storlek Reduktions effekter. Tabellen nedan visar bilder på våt fräsning av TiO2 (Klicka på bilderna för en större vy!).

Innan
Ultraljudsbehandling
Efter
Ultraljudsbehandling
TiO2 från bollkvarnen före ultraljudsbehandling TiO2 från kulkvarn spraytorkad TiO2 efter ultraljudsbehandling
TiO2 från bollkvarnen före ultraljudsbehandling Spraytorkad TiO2 spraytorkad TiO2 efter ultraljudsbehandling

partikelstorleksfördelningskurvor för deagglomeration av Degussa anatastiandioxid genom ultraljudBilden till höger (Klicka för större vy!) visar partikelstorleksfördelningskurvorna för deagglomeration av Degussa anatastitioxid genom ultraljud. Den smala formen av kurvan efter ultraljudsbehandling är ett typiskt inslag i ultraljud bearbetning.

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.

Den våta slipningen av högpresterande komponenter till nanometerområdet blir ett avgörande steg i utformningen av nanokonstruerade beläggningar. Alla partiklar som stör det synliga ljuset, orsakar dis och förlust i öppenhet. Därför krävs mycket smala storleksfördelningar. Ultraljud är ett mycket effektivt sätt för fin fräsning av fasta ämnen. ultraljud kavitation i vätskor orsakar hög hastighet mellan partikel kollisioner. Skiljer sig från konventionella pärla kvarnar och sten fabriker, partiklarna själva är Finfördela varandra, rendering fräsning Media onödiga.

Företag, som Panadur (Tyskland) använda Hielscher Ultrasonic enheter för spridning och deagglomeration av nanomaterial i mögel beläggningar. Klicka här för att läsa mer om detta.

För ultraljudsbehandling av brandfarliga vätskor eller lösnings medel i farliga miljöer FM och ATEX-certifierade deivces, såsom UIP1000-Exd finns tillgängliga.

Begär mer information om denna ansökan!

Vänligen använd formuläret nedan om du vill begära ytterligare information om denna ansökan. Vi kommer att vara glada att erbjuda dig ett ultraljud system som uppfyller dina krav.









Observera att våra Integritetspolicy.


Litteratur

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Påverkan av kontinuerlig fas viskositet på emulgering av ultraljud, i: Ultrasonics sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Behrend, O., Schubert, H. (2001): Inverkan av hydrostatiskt tryck och gas halt på kontinuerlig ultraljud emulgering, i: Ultrasonics sonochemistry 8 (2001) 271-276.

Land fester, K. (2001): Generering av nanopartiklar i Miniemulsioner; i: avancerade material 2001, 13, nr 10, May17th. Wiley-VCH.

Hielscher, T. (2005): Ultraljud produktion av nano-storlek dispersioner och emulsioner, i: förhandlingar om Europeiska nanosystem-konferensen ENS’05.