Hur man blandar lacker med nanofyllmedel
Lackproduktion kräver kraftfull blandningsutrustning som kan hantera nanopartiklar och pigment, som måste disperseras jämnt i formuleringen. Ultraljudshomogenisatorer är mycket effektiva och pålitliga dispergeringstekniker som ger en homogen fördelning av nanopartiklarna till 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, shellack), torkolja, en metalltork och flyktiga lösningsmedel (t.ex. nafta, mineralsprit eller thinner). När lack torkar avdunstar dess inneslutna lösningsmedel och de återstående beståndsdelarna oxiderar eller polymeriserar för att bilda en hållbar transparent film. Lacker används mest som skyddande beläggningar för träytor, målningar och olika dekorativa föremål, medan UV-härdande lacker används i bilbeläggningar, kosmetika, livsmedel, vetenskap och andra branscher.
Ultraljudsdispersion av nano-kiseldioxid i lack
Ett vanligt exempel på ultraljudsdispersion är inkorporeringen av kolloidala kiseldioxider, som vanligtvis tillsätts för att ge lacker tixotropa egenskaper.
Till exempel visar nano-kiseldioxidfylld polyeterimidlack en ökad livslängd som är upp till trettio gånger högre än en standard. Nano-kiseldioxid förbättrar lackens egenskaper som dess elektriska ledningsförmåga, dess DC- och AC-dielektriska styrkor och dess bindningsstyrka. Ultraljudsdispergeringsmedel används därför i stor utsträckning för tillverkning av elektriskt ledande beläggningar.
Andra silikatmineraler, wollastonit, talk, glimmer, kaolin, fältspat och nefelinsyenit är billiga fyllmedel och används ofta som så kallade extender pigment, som tillsätts för att modifiera reologi (viskositet), sedimentationsstabilitet och filmstyrka i beläggningar.
- Malning och deagglomerering av nanopartiklar
- Blandning av nanotillsatser
- Färgdispersioner
- pigmentdispersioner
- matta och glansiga dispersioner
- Skjuvförtunning och reologimodifiering
- Avgasning & Avluftning av lacker
Forskning bevisad överlägsenhet av ultraljudsapparater för Nanofiller dispersion
Monteiro et al. (2014) jämförde vanliga spridningstekniker – nämligen rotor-statorblandare, Cowles-pumphjul och dispergeringssystem av ultraljudssondtyp – när det gäller deras effektivitet när det gäller att dispergera 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 impeller betydligt.
Detaljerna i studien: Olika dispersionstekniker jämfördes för att identifiera de mest effektiva för att skapa en väl deagglomererad nano-TiO2 vattenhaltig suspension. Natriumsalt av polyakrylsyra (Na-PAA), som konventionellt används inom industrin för TiO2 vattenhaltiga dispersioner, användes som referensdispergeringsmedel. Fig. 1 visar de volympartikelstorleksfördelningar (PSD) som erhållits, med hjälp av Cowles dispersor (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 dispersor var partikelstorlekarna i tre olika intervall: 40–100 nm, 350–1000 nm och 1200–4000 nm. De större agglomeraten dominerar klart utbredningen, vilket visar att denna teknik är ineffektiv. Rotor-statorn gav också otillfredsställande resultat, oberoende av att nanopartiklarna tillsattes på en gång eller gradvis under blandningstiden. Den stora skillnaden som observerats i Cowles resultat är relaterad till förskjutningen av den mellersta toppen till den högre partikelstorleken, delvis sammansmältande med toppen längst till höger. 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.”
Detta resultat överensstämmer med arbetet av Sato et al. (2008), rapporterar bättre resultat med ultraljud än med andra tekniker för att sprida nanostorlek TiO2 partiklar i vatten. Chockvågorna som skapas av akustisk / ultraljudskavitation leder till mycket intensiva interpartikelkollisioner och effektiv partikelmalning och deagglomerering till enhetliga fragment i nanoskala.
(jfr Monteiro et al., 2014)
Högpresterande ultraljudshomogenisatorer för lackproduktion
När nanopartiklar och nanofyllmedel används i industriella tillverkningsprocesser som tillverkning av lacker och beläggningar, måste torrt pulver homogent blandas till en flytande fas. Dispersion av nanopartiklar kräver en tillförlitlig och effektiv blandningsteknik, som använder tillräckligt med energi för att bryta agglomerat och frigöra egenskaperna hos partiklar i nanoskala. Ultraljudsapparater är välkända som kraftfulla och pålitliga dispergeringsmedel, därför används för att deagglomerera och distribuera olika material som kiseldioxid, nanorör, grafen, mineraler och många andra material homogent i en flytande fas såsom hartser, epoxi och pigment master batcher. Hielscher Ultrasonics designar, tillverkar och distribuerar högpresterande ultraljudsdispergeringsmedel för alla typer av homogeniserings- och deagglomerationsapplikationer.
När det gäller produktion av nano-dispersioner, exakt ultraljudsbehandling kontroll och en tillförlitlig ultraljudsbehandling av nanopartikelsuspensionen är avgörande för att få högpresterande produkter. Hielscher Ultrasonics processorer ger dig full kontroll över alla viktiga bearbetningsparametrar som energitillförsel, ultraljudsintensitet, amplitud, tryck, temperatur och retentionstid. På så sätt kan du justera parametrarna till optimerade förhållanden, vilket i sin tur leder till högkvalitativ nanodispersion som nanokiseldioxid eller nano-TiO2-slurry.
För alla volymer/kapaciteter: Hielscher erbjuder ultraljudsapparater och en bred portfölj av tillbehör. Detta gör det möjligt att konfigurera det perfekta ultraljudssystemet för din applikation och produktionskapacitet. Från små flaskor som innehåller några milliliter till högvolymströmmar på tusentals liter per timme, Hielscher erbjuder den lämpliga ultraljudslösningen för din process.
Höga viskositeter: Ultraljud inline-system bearbetar enkelt pastaliknande formuleringar, t.ex. pigment master-batcher, där ett pigment blandas vid hög partikelbelastning jämnt i en blandning av mjukgörare, monomer och polymer.
Robusthet: Våra ultraljudssystem är robusta och pålitliga. Alla Hielscher ultraljudsapparater är byggda för 24/7/365 drift och kräver mycket lite underhåll.
Användarvänlighet: Utarbetad programvara för våra ultraljudsenheter gör det möjligt att välja och spara ultraljudsbehandling inställningar för en enkel och tillförlitlig ultraljudsbehandling. Den intuitiva menyn är lätt att komma åt via en digital pekskärm i färg. Fjärrkontrollen för webbläsaren gör att du kan använda och övervaka via vilken webbläsare som helst. Automatisk datainspelning sparar processparametrarna för alla ultraljudsbehandling körs på ett inbyggt SD-kort.
Utmärkt energieffektivitet: Jämfört med alternativa dispersionstekniker utmärker sig Hielscher ultraljudsapparater med enastående energieffektivitet och överlägsna resultat i partikelstorleksfördelning.
Högkvalitativ & Robusthet: Hielscher ultraljudsapparater är kända för sin kvalitet, tillförlitlighet och robusthet. Hielscher Ultrasonics är ett ISO-certifierat företag och lägger särskild vikt vid högpresterande ultraljudsapparater med den senaste tekniken och användarvänligheten. Naturligtvis är Hielscher ultraljudsapparater CE-kompatibla och uppfyller kraven i UL, CSA och RoHs.
- Hög effektivitet
- Toppmodern teknik
- tillförlitlighet & robusthet
- batch & Inline
- för alla volymer – från små ampuller till lastbilslaster per timme
- Vetenskapligt bevisad
- Intelligent programvara
- Smarta funktioner (t.ex. dataprotokoll)
- CIP (clean-in-place)
- Enkel och säker drift
- Enkel installation, lågt underhåll
- ekonomiskt fördelaktigt (mindre arbetskraft, bearbetningstid, energi)
Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:
Batchvolym | Flöde | Rekommenderade enheter |
---|---|---|
1 till 500 ml | 10 till 200 ml/min | UP100H |
10 till 2000 ml | 20 till 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 till 20L | 0.2 till 4L/min | UIP2000hdT |
10 till 100L | 2 till 10L/min | UIP4000hdT |
15 till 150L | 3 till 15 l/min | UIP6000hdT |
N.A. | 10 till 100 L/min | UIP16000 |
N.A. | Större | kluster av UIP16000 |
Kontakta oss! / Fråga oss!
Litteratur / Referenser
- S. Monteiro, A. Dias, A.M. Mendes, J.P. Mendes, A.C. Serra, N. Rocha, J.F.J. Coelho, F.D. Magalhães (2014): Stabilization of nano-TiO2 aqueous dispersions with poly(ethylene glycol)-b-poly(4-vinyl pyridine) block copolymer and their incorporation in photocatalytic acrylic varnishes. Progress in Organic Coatings, 77, 2014. 1741-1749.
- Vikash, Vimal Kumar (2020): Ultrasonic-assisted de-agglomeration and power draw characterization of silica nanoparticles. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 65, 2020.
- K. Sato, J.-G. Li, H. Kamiya, T. Ishigaki (2008): Ultrasonic dispersion of TiO2 nanoparticles in aqueous suspension. Journal of the American Ceramic Society 91, 2008. 2481– 2487.