Ультразвук у складі покриття

Різні компоненти, такі як пігменти, наповнювачі, хімічні добавки, зшивачі та реологічні модифікатори, надходять у композиції для покриття та фарбування. Ультразвук є ефективним засобом для дисперсії та емульгування, деагломерації та фрезерування таких компонентів у покритті.

Ультразвук використовується при формуванні покриттів для:

• емульгування полімерів у водних системах
• диспергування і тонкого фрезерування Пігменти
• зменшення розміру Наноматеріали у високоефективних покриттях

Покриття належать до двох основних категорій: смоли на основі води та на основі розчинників та покриттів. Кожен тип має свої власні проблеми. Напрямки, що вимагають Зменшення ЛОС і високі ціни на плавці стимулюють зростання технологій покриттів покриттів водяною смолою. Використання ультразвуку може підвищити ефективність таких екологічно чисті системи.

Enhanced Coating Formulation

Ультразвук може допомогти формувальникам архітектурних, промислових, автомобільних та дерев'яних покриттів покращити характеристики покриттів, таких як колірна міцність, подряпини, тріщини та ультрафіолетовий опір або електропровідність. Деякі з цих характеристик покриття досягаються за допомогою включення нанорозмірних матеріалів, наприклад, оксиди металів (TiO₂, Кремнезем, Ceria, ZnO, …)

Ультразвук допомагає в подальшому Defoaming (захоплені бульбашки) і дегазація (розчинений газ) високо в'язких продуктів.

В якості технології диспергування ультразвуку можна використовувати Лабораторія, стенд-вершина і рівень виробництва, що дозволяє пропускну здатність понад 10 тонн на годину, застосовується в R&D етап і в комерційному виробництві. Результати процесу можна легко збільшити (лінійно).

Hielscher ультразвукові пристрої дуже енергоефективними. Пристрої перетворюють прибл. Від 80 до 90% електричної вхідної потужності в механічну активність у рідині. Це призводить до значно нижчих витрат на обробку.

Нижче ви можете прочитати про використання ультразвукового дослідження в емульгування полімерів у водних системах, the диспергування та тонкого фрезерування пігментів, і зменшення розміру наноматеріалів.

Емульсійна полімеризація

Традиційні композиції покриття використовують основну хімію полімеру. The зміна технології покриття на водній основі впливає на вибір сировини, властивості та методологію формування.

У звичайній емульсійній полімеризації, наприклад, для водовідних покриттів, частинки побудовані від центру до їхньої поверхні. Кінетичні фактори впливають на однорідність і морфологію частинок.

Ультразвукова обробка може бути використана двома способами генерування полімерних емульсій.

• З верху до низу: Емульгування/Розсіювання більших частинок полімеру, щоб генерувати менші частки за зменшенням розміру
• Знизу вгору: Використання ультразвуку до або під час полімеризація частинок

Наночастинкові полімери в Miniemulsions

Полімеризація часток у мінемалюсіях дозволяє проводити виготовлення дисперсних частинок полімеру з гарний контроль за розміром частинок. Синтез частинок nanoparticulate полімерів в мініемульсій (“нанореактори”), як представив К. Лендфестер це метод формування полімерних наночастинок. Цей підхід використовує велику кількість малих нанокомплексів (дисперсної фази) в емульсії як нанореакторах. У них частинки синтезуються в дуже паралельній формі індивідуальні, обмежені краплі. У своїй роботі (Покоління наночастинок в мінемалюзах) Landfester представляє полімеризацію в нанореакторах у високій досконалості для одержання дуже тотожних частинок майже рівномірного розміру. The зображення вище показує частинки, отримані шляхом поліадiацiї в мiнiммульсіях.

Невеликі краплі, породжені нанесенням високий зсув (ультразвукове дослідження) і стабілізуються стабілізаторами (емульгаторами), можуть бути загартовані шляхом подальшої полімеризації або зниження температури у випадку низькотемпературних плавлених матеріалів. Оскільки ультразвук може виробляти дуже маленькі крапельки майже рівномірний розмір у партійному та виробничому процесі, це дозволяє добре контролювати розмір кінцевих частинок. Для полімеризації наночастинок гідрофільні мономери можуть бути емульговані у органічну фазу, а гідрофобні мономери у воді.

При зменшенні розміру частинок загальна площа поверхні частинок збільшується одночасно. Зображення зліва показує співвідношення між розміром частинок і площею поверхні у випадку сферичних частинок (Натисніть для збільшення!). Тому обсяг Сурфактант, необхідний для стабілізації емульсії, збільшується майже лінійно з загальною площею поверхні частинок. Тип і кількість Сурфактант впливає на розмір дроплета. Краплі від 30 до 200 Нм можуть бути отримані за допомогою Аніонові або катіонної поверхнево.

Пігменти в покритті

Органічні та неорганічні пігменти є важливим компонентом композицій для покриття. Для максимального збільшення пігментна продуктивність потрібний хороший контроль за розміром частинок. При додаванні пігментного порошку до води, що містить розчинник, або епоксидних систем, часто утворюються окремі частинки пігменту великі агломерати. Звичайні механізми з високим ступенем зсуву, такі як змішувачі ротор-статор або мішалки для перемішування, традиційно застосовуються для розриву таких агломератів та для подрібнення окремих частинок пігменту. Ультразвукова сигналізація в надзвичайно ефективному стані альтернатива для цього етапу при виготовленні покриттів.

Картина вправо (Натисніть для збільшення!) показують вплив ультразвукової обробки на розмір перламутрового пігменту. Ультразвук шліфує окремі частинки пігменту шляхом високошвидкісного міжчастинкового зіткнення. Видатна перевага Росії

Ультразвукова обробка на високошвидкісних змішувачів, медіа-млини є більш послідовною обробкою всіх частинок. Це зменшує проблему “хвостосховищ”. Як видно на малюнку, криві розподілу майже зміщені ліворуч. Як правило, ультралікація робить виробництво надзвичайно вузький розподіл розмірів частинок (криві пігментного фрезерування). Це покращує загальну якість дисперсій пігменту, оскільки більша частина, як правило, перешкоджає обробці, глянці, стійкості та оптичному вигляду.

Оскільки частка фрезерування і шліфування базується на міжчастинковий зіткнення як результат ультразвукова кавітація, ультразвукові реактори можуть справлятися справедливо високі тверді концентрації (наприклад, основні партії) і все ще виробляють хороші ефекти зменшення розміру. У наведеній нижче таблиці показані зображення мокрого фрезерування TiO₂ (Клацніть на картинках для збільшення!).

Зображення вправо (натисніть для більшого зору!) показує, розмір частинок розподілу кривих для деагломерації Дегідратацій анатоз двоокису титану шляхом ультралікації. Вузька форма кривої після сонкації є типовою особливістю ультразвукової обробки.

Нанорозмірні матеріали у високоефективних покриттях

Нанотехнологія є нові технології, що робить свій шлях у багатьох галузях промисловості. Наноматеріали і нанокомпозити використовуються при фарбувальні склади, наприклад, для підвищення стирання та опору подряпин або УФ-стабільності. Найбільшим викликом для застосування в покриттів є збереження прозорості, ясності, і блиск. Тому Наночастки дуже малі, щоб уникнути втручання видимого спектру світла. Для багатьох застосувань, це істотно нижче, ніж 100 нм.

Дуже важливим етапом у формулюванні наноінженерії покриттів стає мокре шліфування високопродуктивних компонентів до нанометра. Будь-які частинки, які заважають видимого світла, викликають серпанок і втрату прозорості. Тому потрібно дуже вузький розмір розподілів. Ультраефективний засіб для точне фрезерування твердих речовин. ультразвукова кавітація у рідинах викликає високошвидкісні міжчастинкові зіткнення. На відміну від звичайних бридових млинів та галькових млинів, самі частинки містять один одного, перетворюючи фрезерні середовища на ненужну.

Компанії, як Панадур (Німеччина) використовуйте ультразвукові прилади Хілешер для диспергування та деагломерації наноматеріалів у покривах у формі. Натисніть тут, щоб дізнатись більше про це.

Для ультразвукової обробки легкозаймистих рідин або розчинників у шкідливих середовищах FM та ATEX-сертифіковані живи, такі як UIP1000-Exd доступні.

Література

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Вплив в'язкості безперервної фази на емульгування за допомогою ультразвуку, в: Ультрасоніка Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Behrend, O., Schubert, H. (2001): Вплив гідростатичного тиску та вмісту газу на неперервну емульгування ультразвуку в: Ultrasonics Sonochemistry 8 (2001) 271-276.

Landfester, К. (2001): Генерація наночастинок в мінемалюзах; in: Advanced Materials 2001, 13, No 10, May 17th. Вілей-ВЧ

Хєльшер, Т. (2005): Ультразвукове виробництво нанорозмірних дисперсій та емульсій, в: Матеріали Європейської конференції наносистем ENS’05