Hur man blandar lack med nanofyllmedel

Lackproduktion kräver kraftfull blandningsutrustning som kan hantera nanopartiklar och pigment, som måste spridas jämnt i formuleringen. Ultraljud homogenisatorer är mycket effektiva och tillförlitliga dispergering teknik som ger en homogen fördelning av nanopartiklar i polymerer.

Lackproduktion med högpresterande ultraljudsblandare

En lack beskrivs som en klar transparent hård skyddande beläggning eller film, som är formulerad av hartser (t.ex. akryl, polyuretan, alkyd, schellack), torkolja, en metalltork och flyktiga lösningsmedel (t.ex. nafta, mineralsprit eller tunnare). När lack torkar avdunstar dess inneslutna lösningsmedel och de återstående beståndsdelarna oxiderar eller polymeriserar för att bilda en hållbar transparent film. Lack används mest som skyddande beläggningar för träytor, målningar och olika dekorativa föremål, medan UV-härdningslack används i bilbeläggningar, kosmetika, mat, vetenskap och andra grenar.

Ultraljud dispersion av nano-kiseldioxid i lack

Ett vanligt exempel för ultraljudsdispersion är införlivandet av kolloidala kiseldioxider, som vanligtvis tillsätts för att ge lacker tixotropa egenskaper.
Till exempel visar nano-kiseldioxidfylld polyeterimidlack en ökad livslängd upp till trettio gånger högre än en standard. Nano-kiseldioxid förbättrar lackegenskaperna som dess elektriska ledningsförmåga, dess DC- och AC-dielektriska styrkor och dess bindningsstyrka. Ultraljudsdispersorer används därför i stor utsträckning för produktion av elektriskt ledande beläggningar.
Andra silikatmineraler, wollastonit, talk, glimmer, kaolin, fältspat och nephelinsyenit är billiga fyllmedel och används ofta som så kallade extenderpigment, som tillsätts för att modifiera reologi (viskositet), sedimenteringsstabilitet och filmstyrka i beläggningar.

Forskning bevisad överlägsenhet av ultrasonicators för Nanofiller dispersion

(2014) jämförde vanliga spridningstekniker – nämligen rotor-stator mixer, Cowles pumphjul och ultraljud sond-typ disperser – om deras effektivitet vid dispergering av titandioxid (TiO2, anatas). Ultraljud visade sig vara den mest effektiva för att sprida nanopartiklarna i vatten med hjälp av konventionell Na-PAA polyelektrolyt, och utmärkte blandning med en rotor-stator eller Cowles pumphjul betydligt.
Detaljerna i studien: Olika dispersionstekniker jämfördes för att identifiera den mest effektiva för att skapa en väl deagglomererad nano-TiO2 vattenhaltig suspension. Natriumsalt av polyakrylsyra (Na-PAA), som vanligtvis används i industrin för TiO2-vattendispersioner, användes som referensdispergeringsmedel. 1 visar de erhållna volympartikelstorleksfördelningarna (PSD) med hjälp av Cowles disperser (30 min vid 2000 rpm), rotor-statorblandare (30 min vid 14000 rpm) och ultraljud av sondtyp (Hielscher UIP1000hdT, 2 min vid 50% amplitud). “Med hjälp av Cowles disperser var partikelstorlekarna i tre olika intervall: 40–100 nm, 350–1000 nm och 1200–4000 nm. De större agglomeraten dominerar tydligt distributionen, vilket visar att denna teknik är ineffektiv. Rotorstatorn gav också otillfredsställande resultat, oberoende av att nanopartiklarna tillsattes på en gång eller gradvis längs blandningstiden. Den största skillnaden som observerats i Cowles resultat är relaterad till förskjutningen av mellantoppen till den högre partikelstorleken, som delvis smälter samman med den högra toppen. Å andra sidan gav användningen av ultraljud ett mycket bättre resultat, med en smal topp centrerad vid 0,1 nm och två mycket mindre i intervallen 150–280 nm och 380–800 nm.”

Partikelstorleksfördelningar av nano-TiO2 vattenhaltiga dispersioner (10 mgml−1, pH = 9) framställda med användning av olika dispersionstekniker. Ultraljud ger de minsta TiO2 nanopartiklar och den smalaste partikelstorlek minskning kurvor. När dispergeringsmedel (Na-PAA) användes var förhållandet till nano-TiO2 1:1.
(studie och grafik: © Monteiro et al., 2014)

Spraytorkad TiO2 före och efter ultraljudsfräsning

Detta resultat överensstämmer med arbetet av Sato et al. (2008), som rapporterar bättre resultat med ultraljud än med andra tekniker för att sprida nanostora TiO2-partiklar i vatten. Chockvågorna som skapas av akustisk / ultraljud kavitation leder till mycket intensiva interpartikelkollisioner och effektiv partikelfräsning och deagglomeration till enhetliga nano-skala fragment.
(jfr Monteiro m.fl., 2014)

Högpresterande ultraljudshomogenisatorer för lackproduktion

När nanopartiklar och nanofyllmedel används i industriella tillverkningsprocesser som produktion av lacker och beläggningar måste torrt pulver blandas homogent i en vätskefas. Nanopartikeldispersion kräver en pålitlig och effektiv blandningsteknik, som tillämpar tillräckligt med energi för att bryta agglomerat för att frigöra egenskaperna hos partiklar i nanoskala. Ultrasonicators är välkända som kraftfulla och pålitliga dispersers, därför används för att deagglomerate och distribuera olika material såsom kiseldioxid, nanorör, grafen, mineraler och många andra material homogent i en flytande fas såsom hartser, epoxier och pigment master satser. Hielscher Ultrasonics designar, tillverkar och distribuerar högpresterande ultraljud dispersorer för någon form av homogenisering och deagglomeration applikationer.
När det gäller produktion av nano-dispersioner, exakt ultraljudsbehandling kontroll och en tillförlitlig ultraljud behandling av nanopartikel suspension är avgörande för att få högpresterande produkter. Hielscher Ultrasonics processorer ger dig full kontroll över alla viktiga bearbetningsparametrar som energiinmatning, ultraljudsintensitet, amplitud, tryck, temperatur och retentionstid. Därmed kan du justera parametrarna till optimerade förhållanden, vilket därefter leder till högkvalitativ nanodispersion som nanokiseldioxid eller nano-TiO2-uppslamningar.

För alla volymer/kapaciteter: Hielscher erbjuder ultraljudspumpar och en bred portfölj av tillbehör. Detta möjliggör konfigurationen av det perfekta ultraljudssystemet för din applikation och produktionskapacitet. Från små flaskor som innehåller några milliliter till strömmar med hög volym på tusentals gallon per timme erbjuder Hielscher den lämpliga ultraljudslösningen för din process.
Hög viskositet: Ultraljud inline system enkelt bearbeta pasta-liknande formuleringar, t.ex. pigment master batches, där ett pigment blandas vid hög partikelbelastning enhetligt i en blandning av mjukgörare, monomer och polymer.
Robusthet: Våra ultraljudssystem är robusta och pålitliga. Alla Hielscher ultrasonicators är byggda för 24/7/365 drift och kräver mycket lite underhåll.
Användarvänlighet: Utarbetad programvara av våra ultraljud enheter möjliggör förval och sparande av ultraljudsbehandling inställningar för en enkel och tillförlitlig ultraljudsbehandling. Den intuitiva menyn är lättillgänglig via en digital färgad pekskärm. Fjärrkontrollen låter dig styra och övervaka via vilken webbläsare som helst. Automatisk datainspelning sparar processparametrarna för all ultraljudsbehandling som körs på ett inbyggt SD-kort.
Utmärkt energieffektivitet: Jämfört med alternativa spridningstekniker utmärker sig Hielscher ultrasonicators med enastående energieffektivitet och överlägsna resultat i partikelstorleksfördelning.
Högkvalitativ & Robusthet: Hielscher ultrasonicators är kända för sin kvalitet, tillförlitlighet och robusthet. Hielscher Ultrasonics är ett ISO-certifierat företag och lägger särskild vikt vid högpresterande ultrasonicators med state-of-the-art teknik och användarvänlighet. Naturligtvis är Hielscher ultrasonicators CE-kompatibla och uppfyller kraven i UL, CSA och RoHs.

Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera: