Qoplama formulalarini ishlab chiqishda ultratovush

Qoplama va boʻyoq formulalariga pigmentlar, toʻldiruvchilar, kimyoviy qoʻshimchalar, koʻndalang bogʻlovchi moddalar va reologiya modifikatorlari kabi turli komponentlar kiradi. Ultratovush qoplamalardagi bunday komponentlarni dispersiyalash va emulsiyalash, aglomeratlarini parchalash va maydalash uchun samarali vositadir.

Qoplama formulalarini ishlab chiqishda ultratovush quyidagi maqsadlarda qoʻllanadi:

• suvli tizimlarda polimerlarni emulsiyalash
• pigmentlarni dispersiyalash va mayin maydalash
• yuqori samarali qoplamalarda nanomateriallar oʻlchamini kichraytirish

Qoplamalar ikkita keng toifaga boʻlinadi: suv asosidagi va erituvchi asosidagi qatronlar va qoplamalar. Har bir tur oʻziga xos qiyinchiliklarga ega. Uchuvchan organik birikmalar (VOC) miqdorini kamaytirishni talab qiluvchi koʻrsatmalar va erituvchilarning yuqori narxlari suv asosidagi qatronli qoplama texnologiyalarining rivojlanishini ragʻbatlantiradi. Ultratovush bilan ishlov berishdan foydalanish bunday ekologik toza tizimlarning samaradorligini oshirishi mumkin.

Ultratovush bilan ishlov berish orqali qoplama formulalarini takomillashtirish

Ultratovush meʼmoriy, sanoat, avtomobil va yogʻoch qoplamalari formulalarini ishlab chiquvchilarga rang berish kuchi, tirnalishga, yorilishga va ultrabinafsha nurlarga chidamlilik yoki elektr oʻtkazuvchanlik kabi qoplama xususiyatlarini yaxshilashga yordam berishi mumkin. Ushbu qoplama xususiyatlarining ayrimlariga nanooʻlchamli materiallarni, masalan, metall oksidlarini (TiO₂, kremniy dioksidi, seriy dioksidi, ZnO, …) kiritish orqali erishiladi.

Ultratovush yuqori qovushqoqlikdagi mahsulotlarning koʻpigini yoʻqotish (ichida qolib ketgan pufakchalar) va ularni gazsizlantirishda (erigan gaz) ham yordam beradi. Suyuqliklarni ultratovush yordamida havosizlantirish va gazsizlantirish haqida batafsil oʻqing!

Ultratovushli dispersiyalash texnologiyasidan laboratoriya, stol usti va sanoat ishlab chiqarishi miqyosida foydalanish mumkinligi hamda uning soatiga 10 tonnadan ortiq mahsulotga ishlov berish imkonini berishi sababli, u ilmiy tadqiqot va ishlanmalar bosqichida ham, tijoriy ishlab chiqarishda ham qoʻllanadi. Jarayon natijalarini oson va chiziqli tarzda kattaroq miqyosga oʻtkazish mumkin.

Hielscher ultratovush qurilmalari juda yuqori energiya samaradorligiga ega. Qurilmalar kiruvchi elektr quvvatining taxminan 80 dan 90% gacha qismini suyuqlikdagi mexanik faollikka aylantiradi. Bu ishlov berish xarajatlarini sezilarli darajada kamaytiradi.

Quyidagi havolalar orqali yuqori samarali ultratovushdan quyidagi maqsadlarda foydalanish haqida batafsil oʻqishingiz mumkin:

• suvli tizimlarda polimerlarni emulsiyalash,
• pigmentlarni dispersiyalash va mayin maydalash,
• va nanomateriallar oʻlchamini kichraytirish.

Ultratovush bilan ishlov berish yordamida emulsion polimerlanish

Anʼanaviy qoplama formulalarida polimer kimyosining asosiy tamoyillaridan foydalaniladi. Suv asosidagi qoplama texnologiyasiga oʻtish xomashyo tanloviga, xususiyatlariga va formulalarni ishlab chiqish usullariga taʼsir qiladi.

Anʼanaviy emulsion polimerlanishda, masalan, suv asosidagi qoplamalar uchun, zarrachalar markazidan sirtiga tomon hosil boʻladi. Kinetik omillar zarrachalarning bir jinsliligi va morfologiyasiga taʼsir qiladi.

Polimer emulsiyalarini hosil qilish uchun ultratovush bilan ishlov berishdan ikki usulda foydalanish mumkin.

• Yuqoridan pastga: Emulsiyalash/dispersiyalash orqali yirikroq polimer zarrachalari oʻlchamini kichraytirib, kichikroq zarrachalar hosil qilish
• Pastdan yuqoriga: Zarrachalar polimerlanishidan oldin yoki polimerlanish paytida ultratovushdan foydalanish

 

Ushbu videoda gaz bilan purkaladigan shkaf ichida oqimda ishlash uchun mo‘ljallangan 2 kilovattli ultratovush tizimini ko‘rsatamiz. Hielscher deyarli barcha sanoat tarmoqlari, jumladan, kimyo, farmatsevtika, kosmetika, neft-kimyo jarayonlari hamda erituvchilar asosidagi ekstraksiya jarayonlari uchun ultratovush uskunalarini yetkazib beradi. Gaz bilan purkaladigan ushbu zanglamaydigan po‘lat shkaf xavfli hududlarda ishlash uchun mo‘ljallangan. Shu maqsadda buyurtmachi yonuvchan gazlar yoki bug‘larning shkaf ichiga kirishiga yo‘l qo‘ymaslik uchun germetik shkafni azot yoki toza havo bilan purkashi mumkin.

 

Miniemulsiyalardagi nanozarrachali polimerlar

Miniemulsiyalarda zarrachalarni polimerlash zarracha oʻlchamini yaxshi nazorat qilgan holda disperslangan polimer zarrachalarini ishlab chiqarish imkonini beradi. K. Landfester (2001) taqdim etganidek, miniemulsiyalarda (nanoreaktorlar deb ham ataladi) nanooʻlchamli polimer zarrachalarini sintez qilish polimer nanozarrachalarini hosil qilishning ajoyib usulidir. Ushbu yondashuv emulsiyadagi koʻp sonli kichik nanoboʻlinmalardan (dispers fazadan) nanoreaktorlar sifatida foydalanadi. Ularda zarrachalar alohida, chegaralangan tomchilarda yuqori darajada parallel tarzda sintez qilinadi. Landfester (2001) oʻz maqolasida oʻlchami deyarli bir xil boʻlgan, bir-biriga juda oʻxshash zarrachalarni hosil qilish uchun nanoreaktorlardagi polimerlanishni yuqori mukammallik darajasida taqdim etadi. Yuqoridagi rasm miniemulsiyalarda ultratovush koʻmagidagi poliadditsiya orqali olingan zarrachalarni koʻrsatadi.

Yuqori siljish taʼsiri (ultratovush bilan ishlov berish) yordamida hosil qilingan va barqarorlashtiruvchi moddalar (emulgatorlar) bilan barqarorlashtirilgan kichik tomchilarni keyingi polimerlanish orqali yoki past haroratda eriydigan materiallar boʻlsa, haroratni pasaytirish orqali qotirish mumkin. Ultratovush bilan ishlov berish davriy jarayonda ham, ishlab chiqarish jarayonida ham oʻlchami deyarli bir xil boʻlgan juda kichik tomchilarni hosil qila olgani sababli, u zarrachalarning yakuniy oʻlchamini yaxshi nazorat qilish imkonini beradi. Nanozarrachalarni polimerlash uchun gidrofil monomerlarni organik fazada, gidrofob monomerlarni esa suvda emulsiyalash mumkin.

Zarracha oʻlchami kichraytirilganda, zarrachalarning umumiy sirt yuzasi bir vaqtning oʻzida ortadi. Chapdagi rasm sferik zarrachalar uchun zarracha oʻlchami va sirt yuzasi oʻrtasidagi bogʻliqlikni koʻrsatadi. Shuning uchun emulsiyani barqarorlashtirish uchun zarur boʻlgan sirt faol modda miqdori zarrachalarning umumiy sirt yuzasi bilan deyarli chiziqli ravishda ortadi. Sirt faol moddaning turi va miqdori tomchi oʻlchamiga taʼsir qiladi. Anion yoki kation sirt faol moddalar yordamida 30 dan 200nm gacha boʻlgan tomchilarni olish mumkin.

Qoplamalardagi pigmentlar

Organik va noorganik pigmentlar qoplama formulalarining muhim komponentidir. Pigment samaradorligini maksimal darajaga yetkazish uchun zarracha oʻlchamini yaxshi nazorat qilish zarur. Pigment kukuni suv asosidagi, erituvchi asosidagi yoki epoksid tizimlarga qoʻshilganda, alohida pigment zarrachalari yirik aglomeratlar hosil qilishga moyil boʻladi. Bunday aglomeratlarni parchalash va alohida pigment zarrachalarini maydalash uchun odatda rotor-stator aralashtirgichlar yoki aralashtirgichli munchoqli tegirmonlar kabi yuqori siljish kuchlarini hosil qiluvchi mexanizmlar qoʻllanadi. Ultratovush bilan ishlov berish qoplama ishlab chiqarishning ushbu bosqichi uchun nihoyatda samarali muqobil usuldir.

Quyidagi grafiklar ultratovush bilan ishlov berishning sadaf yaltiroqli pigment oʻlchamiga taʼsirini koʻrsatadi. Ultratovush alohida pigment zarrachalarini zarrachalararo yuqori tezlikdagi toʻqnashuvlar orqali maydalaydi. Ultratovush bilan ishlov berishning yaqqol afzalligi kavitatsion siljish kuchlarining kuchli taʼsiridir; bu maydalovchi jismlardan (masalan, munchoqlar, sharchalar) foydalanishni keraksiz qiladi. Zarrachalar tezligi 1000km/hr gacha boʻlgan nihoyatda tez suyuqlik oqimchalari bilan tezlashtirilganda, ular kuchli toʻqnashib, mayda boʻlaklarga parchalanadi. Zarrachalarning ishqalanib yeyilishi ultratovush bilan maydalangan zarrachalarga silliq sirt beradi. Umuman olganda, ultratovushli maydalash va dispersiyalash mayda va bir tekis taqsimlangan zarrachalarni hosil qiladi.

 

Ultratovushli maydalash va dispersiyalash koʻpincha yuqori tezlikdagi aralashtirgichlar va maydalovchi jismlar ishlatiladigan tegirmonlardan ustun keladi, chunki ultratovush bilan ishlov berish barcha zarrachalarga bir tekisroq ishlov berishni taʼminlaydi. Umuman olganda, ultratovush bilan ishlov berish kichikroq zarracha oʻlchamlari va zarracha oʻlchamlarining tor taqsimotini hosil qiladi (pigmentni maydalash egri chiziqlari). Bu pigment dispersiyalarining umumiy sifatini yaxshilaydi, chunki yirikroq zarrachalar odatda ishlov berish imkoniyatiga, yaltiroqlikka, chidamlilikka va optik koʻrinishga salbiy taʼsir qiladi.

Zarrachalarni maydalash va yanchish ultratovush kavitatsiyasi natijasida yuzaga keladigan zarrachalararo toʻqnashuvlarga asoslanganligi sababli, ultratovush reaktorlari qattiq moddalar konsentratsiyasi ancha yuqori boʻlgan aralashmalarga (masalan, konsentrat aralashmalarga) ishlov berib, baribir oʻlchamni kichraytirishda yaxshi natijalar berishi mumkin. Quyidagi jadval TiO2 ni nam usulda maydalash tasvirlarini koʻrsatadi.

Quyidagi grafik Degussa anataz titan dioksidi aglomeratlarini ultratovush bilan ishlov berish orqali parchalash uchun zarracha oʻlchamlari taqsimoti egri chiziqlarini koʻrsatadi. Ultratovush bilan ishlov berishdan keyingi egri chiziqning tor shakli ultratovush bilan ishlov berishning oʻziga xos belgisidir.

Yuqori samarali qoplamalardagi nanooʻlchamli materiallar

Nanotexnologiya koʻplab sanoat tarmoqlariga kirib kelayotgan yangi texnologiyadir. Nanomateriallar va nanokompozitlar qoplama formulalarida, masalan, ishqalanib yeyilishga va tirnalishga chidamlilikni yoki ultrabinafsha nurlarga barqarorlikni oshirish uchun qoʻllanmoqda. Qoplamalarda qoʻllashdagi eng katta qiyinchilik shaffoflik, tiniqlik va yaltiroqlikni saqlab qolishdir. Shuning uchun yorugʻlikning koʻrinadigan spektriga xalaqit bermaslik uchun nanozarrachalar juda kichik boʻlishi kerak. Koʻplab qoʻllanishlar uchun bu oʻlcham 100nm dan sezilarli darajada kichik boʻladi.

Yuqori samarali komponentlarni nam usulda nanometr diapazonigacha maydalash nanotexnologiya asosida yaratilgan qoplamalar formulalarini ishlab chiqishda hal qiluvchi bosqichga aylanadi. Koʻrinadigan yorugʻlikka xalaqit beradigan har qanday zarrachalar xiralashish va shaffoflikning pasayishiga sabab boʻladi. Shuning uchun oʻlchamlarning juda tor taqsimoti talab qilinadi. Ultratovush bilan ishlov berish qattiq moddalarni mayin maydalash uchun juda samarali vositadir. Suyuqliklardagi ultratovushli / akustik kavitatsiya zarrachalararo yuqori tezlikdagi toʻqnashuvlarni keltirib chiqaradi. Anʼanaviy munchoqli tegirmonlar va shagʻalli tegirmonlardan farqli ravishda, zarrachalarning oʻzi bir-birini maydalaydi, bu esa maydalovchi jismlarni keraksiz qiladi.

Masalan, Panadur (Germaniya) kabi kompaniyalar qolip ichida qoʻllanadigan qoplamalardagi nanomateriallarni dispersiyalash va aglomeratlarini parchalash uchun Hielscher ultratovush qurilmalaridan foydalanadi. Qolip ichida qoʻllanadigan qoplamalarni ultratovush yordamida dispersiyalash haqida batafsil oʻqish uchun bu yerni bosing!

Xavfli muhitlarda yonuvchan suyuqliklar yoki erituvchilarga ultratovush bilan ishlov berish uchun ATEX sertifikatiga ega ishlov berish qurilmalari mavjud. Atex sertifikatiga ega UIP1000-Exd ultratovush qurilmasi haqida batafsil bilib oling!