ส่วนประกอบต่างๆเช่นสีสารเติมแต่งสารเคมีขวางและปรับเปลี่ยนการไหลไปลงในการเคลือบสีสูตร อัลตราซาวด์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสำหรับการกระจายตัวและผสม, deagglomeration และกัดขององค์ประกอบดังกล่าวในการเคลือบ

อัลตราซาวนด์ถูกนำมาใช้ในการกำหนดเคลือบสำหรับ:

• emulsification ของโพลิเมอร์ในระบบน้ำ
• การกระจายและมิลลิ่งที่ดีของเม็ดสี
• ลดขนาดของวัสดุนาโนในการเคลือบประสิทธิภาพสูง

สารเคลือบแบ่งออกเป็นสองประเภทกว้าง ๆ : เรซินและสารเคลือบที่ใช้น้ําและตัวทําละลาย แต่ละประเภทมีความท้าทายของตัวเอง ทิศทางเรียกร้องให้ลด VOC และราคาตัวทําละลายที่สูงกระตุ้นการเติบโตในเทคโนโลยีการเคลือบเรซินที่เกิดจากน้ํา การใช้ ultrasonication สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของระบบที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมดังกล่าว

สูตรการเคลือบผิวที่เพิ่มขึ้นเนื่องจาก Ultrasonication

อัลตร้าซาวด์สามารถช่วยผู้กําหนดสูตรการเคลือบสถาปัตยกรรมอุตสาหกรรมยานยนต์และไม้เพื่อเพิ่มลักษณะการเคลือบเช่นความแข็งแรงของสีรอยขีดข่วนรอยแตกและความต้านทานรังสียูวีหรือการนําไฟฟ้า ลักษณะการเคลือบเหล่านี้บางส่วนทําได้โดยการรวมวัสดุขนาดนาโนเช่นโลหะออกไซด์ (TiO)₂, ซิลิกา, Ceria, ซิงค์ออกไซด์, …)

อัลตร้าซาวด์ช่วยเพิ่มเติมในการ defoaming (ฟองกักขัง) และ degassing (ก๊าซละลาย) ของผลิตภัณฑ์ที่มีความหนืดสูง อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการลดอากาศอัลตราโซนิกและการ degassing ของของเหลว!

เนื่องจากเทคโนโลยีการกระจายอัลตราโซนิกสามารถใช้ในห้องปฏิบัติการระดับการผลิตบนม้านั่งและอุตสาหกรรมทําให้อัตราปริมาณงานมากกว่า 10 ตัน / ชั่วโมงถูกนําไปใช้ใน R&ขั้นตอน D และในการผลิตเชิงพาณิชย์ ผลลัพธ์ของกระบวนการสามารถปรับขนาดได้อย่างง่ายดายและเป็นเส้นตรง

อุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher ประหยัดพลังงานมาก อุปกรณ์แปลงประมาณ 80 ถึง 90% ของกําลังไฟฟ้าเข้าเป็นกิจกรรมทางกลในของเหลว สิ่งนี้นําไปสู่การลดต้นทุนการประมวลผลลงอย่างมาก

ตามลิงค์ด้านล่างคุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้อัลตร้าซาวด์ประสิทธิภาพสูงสําหรับ

• emulsification ของโพลิเมอร์ในระบบน้ำ,
• การกระจายและมิลลิ่งที่ดีของเม็ดสี,
• และ การลดขนาดของวัสดุนาโน.

อิมัลชันพอลิเมอไรเซชันโดยใช้ Sonication

สูตรการเคลือบแบบดั้งเดิมใช้เคมีพอลิเมอร์พื้นฐาน การเปลี่ยนแปลงเทคโนโลยีการเคลือบด้วยน้ํามีผลกระทบต่อการเลือกวัตถุดิบคุณสมบัติและวิธีการกําหนดสูตร

ในพอลิเมออิมัลชันธรรมดาเช่น สำหรับเคลือบน้ำอนุภาคที่ถูกสร้างขึ้นจากศูนย์กลางไปยังพื้นผิวของพวกเขา ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการเคลื่อนไหวสม่ำเสมอของอนุภาคและสัณฐานวิทยา

การประมวลผลอัลตราโซนิกสามารถนำมาใช้ในสองวิธีสร้างอิมัลชันลิเมอร์

• จากบนลงล่าง: ที่ตีไข่/กระจาย อนุภาคลิเมอร์ที่มีขนาดใหญ่ของการสร้างอนุภาคขนาดเล็กโดยการลดขนาด
• จากล่างขึ้นบน: การใช้อัลตร้าซาวด์ก่อนหรือระหว่างการเกิดพอลิเมอไรเซชันของอนุภาค

 

 

โพลีเมออนุภาคนาโนใน Miniemulsions

การเกิดพอลิเมอไรเซชันของอนุภาคใน miniemulsions ช่วยให้สามารถผลิตอนุภาคโพลีเมอร์ที่กระจายตัวด้วยการควบคุมขนาดอนุภาคได้ดี การสังเคราะห์อนุภาคพอลิเมอร์อนุภาคนาโนใน miniemulsions (หรือที่เรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์นาโน) ตามที่นําเสนอโดย K. Landfester (2001) เป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมสําหรับการก่อตัวของอนุภาคนาโนโพลีเมอร์ วิธีนี้ใช้นาโนคอมแพคเมนต์ขนาดเล็กจํานวนมาก (เฟสกระจายตัว) ในอิมัลชันเป็นเครื่องปฏิกรณ์นาโน ในสิ่งเหล่านี้อนุภาคจะถูกสังเคราะห์ในแบบคู่ขนานสูงในแต่ละหยดที่ จํากัด ในเอกสารของเธอ Landfester (2001) นําเสนอพอลิเมอไรเซชันในเครื่องปฏิกรณ์นาโนในความสมบูรณ์แบบสูงสําหรับการสร้างอนุภาคที่เหมือนกันสูงที่มีขนาดเกือบสม่ําเสมอ ภาพด้านบนแสดงอนุภาคที่ได้จาก polyaddition ช่วย ultrasonically ใน miniemulsions

หยดน้ําขนาดเล็กที่เกิดจากการใช้แรงเฉือนสูง (ultrasonication) และมีความเสถียรโดยสารทําให้เสถียร (อิมัลซิไฟเออร์) สามารถชุบแข็งได้โดยการทําให้พอลิเมอไรเซชันตามมาหรือโดยการลดลงของอุณหภูมิในกรณีของวัสดุหลอมที่อุณหภูมิต่ํา เนื่องจาก ultrasonication สามารถผลิตหยดน้ําขนาดเล็กมากที่มีขนาดเกือบสม่ําเสมอในชุดและกระบวนการผลิตจึงช่วยให้สามารถควบคุมขนาดอนุภาคสุดท้ายได้ดี สําหรับการเกิดพอลิเมอไรเซชันของอนุภาคนาโนโมโนเมอร์ที่ชอบน้ําสามารถถูกทําให้เป็นอิมัลชันเป็นเฟสอินทรีย์และโมโนเมอร์ที่ไม่ชอบน้ําในน้ํา

เมื่อลดขนาดอนุภาคพื้นที่ผิวของอนุภาคทั้งหมดจะเพิ่มขึ้นในเวลาเดียวกัน ภาพด้านซ้ายแสดงความสัมพันธ์ระหว่างขนาดอนุภาคและพื้นที่ผิวในกรณีของอนุภาคทรงกลม ดังนั้นปริมาณของสารลดแรงตึงผิวที่จําเป็นในการรักษาเสถียรภาพของอิมัลชันจึงเพิ่มขึ้นเกือบเป็นเส้นตรงกับพื้นที่ผิวของอนุภาคทั้งหมด ประเภทและปริมาณของสารลดแรงตึงผิวมีผลต่อขนาดหยดน้ํา หยดน้ํา 30 ถึง 200 นาโนเมตรสามารถรับได้โดยใช้สารลดแรงตึงผิวประจุลบหรือประจุบวก

เม็ดสีในการเคลือบสี

เม็ดสีอินทรีย์และอนินทรีย์เป็นองค์ประกอบสําคัญของสูตรการเคลือบ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเม็ดสีให้สูงสุดจําเป็นต้องมีการควบคุมขนาดอนุภาคที่ดี เมื่อเพิ่มผงสีลงในระบบน้ําตัวทําละลายหรืออีพ็อกซี่อนุภาคเม็ดสีแต่ละอนุภาคมักจะก่อตัวเป็นก้อนขนาดใหญ่ กลไกแรงเฉือนสูงเช่นเครื่องผสมโรเตอร์สเตเตอร์หรือโรงงานลูกปัดกวนจะถูกใช้ตามอัตภาพเพื่อทําลายกลุ่มก้อนดังกล่าวและบดอนุภาคเม็ดสีแต่ละอนุภาค Ultrasonication ในทางเลือกที่มีประสิทธิภาพมากสําหรับขั้นตอนนี้ในการผลิตสารเคลือบ

กราฟด้านล่างแสดงผลกระทบของ sonication ต่อขนาดของเม็ดสีมุกมันวาว อัลตร้าซาวด์บดอนุภาคเม็ดสีแต่ละอนุภาคโดยการชนกันระหว่างอนุภาคความเร็วสูง ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นของ ultrasonication คือผลกระทบสูงของแรงเฉือน cavitational ซึ่งทําให้การใช้สื่อบด (เช่นลูกปัดไข่มุก) ไม่จําเป็น เมื่ออนุภาคถูกเร่งด้วยไอพ่นของเหลวที่เร็วมากถึง 1,000 กม. / ชม. จึงชนกันอย่างรุนแรงและแตกเป็นชิ้นเล็ก ๆ การขัดถูของอนุภาคทําให้อนุภาคที่บดด้วยอัลตราโซนิกมีพื้นผิวเรียบ โดยรวมแล้วการกัดอัลตราโซนิกและการกระจายตัวส่งผลให้เกิดการกระจายอนุภาคที่มีขนาดละเอียดและสม่ําเสมอ

 

อัลตราโซนิกการกัดและการกระจายตัวมักจะ excels เครื่องผสมความเร็วสูงและโรงงานสื่อเป็น sonication ให้การประมวลผลที่สอดคล้องกันมากขึ้นของอนุภาคทั้งหมด โดยทั่วไป ultrasonication ผลิตขนาดอนุภาคที่เล็กลงและการกระจายขนาดอนุภาคแคบ (เส้นโค้งการกัดเม็ดสี) สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงคุณภาพโดยรวมของการกระจายตัวของเม็ดสีเนื่องจากอนุภาคขนาดใหญ่มักรบกวนความสามารถในการประมวลผลความเงางามความต้านทานและลักษณะทางแสง

เนื่องจากการกัดอนุภาคและการบดขึ้นอยู่กับการชนกันระหว่างอนุภาคอันเป็นผลมาจาก cavitation ล้ําเสียงเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกสามารถจัดการความเข้มข้นของแข็งค่อนข้างสูง (เช่นชุดต้นแบบ) และยังคงผลิตผลการลดขนาดที่ดี ตารางด้านล่างแสดงภาพการกัดแบบเปียกของ TiO2

พล็อตด้านล่างแสดงเส้นโค้งการกระจายขนาดอนุภาคสําหรับ deagglomeration ของ Degussa anatase ไทเทเนียมไดออกไซด์โดย ultrasonication รูปร่างที่แคบของเส้นโค้งหลังจาก sonication เป็นคุณสมบัติทั่วไปของการประมวลผลอัลตราโซนิก

วัสดุ nanosize ในการเคลือบที่มีประสิทธิภาพสูง

นาโนเป็นเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่ทำให้วิธีการในหลายอุตสาหกรรม Nanomaterials และ nanocomposites จะถูกใช้ในสูตรเคลือบเช่นเพื่อเพิ่มการขัดถูและความต้านทานรอยขีดข่วนหรือรังสียูวี-ความเสถียร ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดสำหรับการประยุกต์ใช้ในการเคลือบคือการเก็บรักษาของความโปร่งใสคมชัดและเงา ดังนั้นเก็บกักมีขนาดเล็กมากเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนกับสเปกตรัมที่มองเห็นของแสง สำหรับการใช้งานจำนวนมากนี้มีนัยสำคัญต่ำกว่า100nm

การเจียรเปียกของส่วนประกอบที่มีประสิทธิภาพสูงจนถึงช่วงนาโนเมตรกลายเป็นขั้นตอนสําคัญในการกําหนดสารเคลือบนาโนวิศวกรรม อนุภาคใด ๆ ที่รบกวนแสงที่มองเห็นได้ทําให้เกิดหมอกควันและสูญเสียความโปร่งใส ดังนั้นจึงจําเป็นต้องมีการกระจายขนาดที่แคบมาก Ultrasonication เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากสําหรับการกัดละเอียดของแข็ง อัลตราโซนิก / อะคูสติก cavitation ในของเหลวทําให้เกิดการชนกันระหว่างอนุภาคความเร็วสูง แตกต่างจากโรงสีลูกปัดทั่วไปและโรงสีกรวดอนุภาคเองก็กําลังรวมตัวกันทําให้สื่อการกัดไม่จําเป็น

บริษัท เช่น Panadur (เยอรมนี) ใช้ ultrasonicators Hielscher สําหรับการกระจายตัวและ deagglomeration ของวัสดุนาโนในการเคลือบในแม่พิมพ์ คลิกที่นี่เพื่ออ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการกระจายอัลตราโซนิกของการเคลือบในแม่พิมพ์!

สําหรับ sonication ของของเหลวไวไฟหรือตัวทําละลายในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตรายโปรเซสเซอร์ที่ได้รับการรับรองจาก ATEX มีให้ เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องอัลตราโซนิกที่ได้รับการรับรองจาก Atex UIP1000-Exd!