Kaplama Formülasyonunda Ultrason
Bu tür pigmentler, dolgu maddeleri, kimyasal katkı maddeleri, çapraz bağlayıcı maddeler ve reoloji modifiye edici maddeler gibi çeşitli bileşenler, kaplama ve boya formülasyonlara gidin. Ultrason kaplamalarda bu bileşenlerin dispersiyonu ve emülsiyon yapıcı, deaglomerasyon ve öğütme için etkili bir yöntemdir.
Ultrason için kaplama formülasyonunda kullanılır:
- Sulu sistemlerde polimerlerin emülsiyonlaştırma
- dispersiyon ve pigment ince öğütme
- yüksek performanslı kaplamalarda nanomalzemelerin boyut küçültülmesi
Kaplamalar iki geniş kategoriye ayrılır: su bazlı ve solvent bazlı reçineler ve kaplamalar. Her türün kendi zorlukları vardır. VOC azaltımı ve yüksek solvent fiyatları için çağrıda bulunan talimatlar, su bazlı reçine kaplama teknolojilerinde büyümeyi teşvik etmektedir. Ultrasonication kullanımı bu tür çevre dostu sistemlerin performansını artırabilir.
Ultrasonication nedeniyle Gelişmiş Kaplama Formülasyonu
Ultrason, mimari, endüstriyel, otomotiv ve ahşap kaplamaların formülatörlerine, renk mukavemeti, çizilme, çatlak ve UV direnci veya elektrik iletkenliği gibi kaplama özelliklerini geliştirmelerine yardımcı olabilir. Bu kaplama özelliklerinden bazıları, metal oksitler (TiO) gibi nano boyutlu malzemelerin dahil edilmesiyle elde edilir.2, Silis, seryum oksit, ZnO, …).
Ultrasonik dispersiyon teknolojisi laboratuvar, tezgah üstü ve endüstriyel üretim seviyesinde kullanılabildiğinden, R'de 10 ton / saatin üzerinde verim oranlarına izin verir&D aşamasında ve ticari üretimde. Proses sonuçları kolayca ve doğrusal olarak ölçeklendirilebilir.
Hielscher ultrasonik cihazlar çok enerji verimlidir. Cihazlar, elektrik giriş gücünün yaklaşık% 80 ila% 90'ını sıvıdaki mekanik aktiviteye dönüştürür. Bu, önemli ölçüde daha düşük işleme maliyetlerine yol açar.
Aşağıdaki bağlantıları takip ederek, yüksek performanslı ultrason kullanımı hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.
- Sulu sistemlerde polimerlerin emülsiyonlaştırma,
- dispersiyon ve pigment ince öğütme,
- ve nano boyut küçültme.
Sonication kullanarak Emülsiyon Polimerizasyon
Geleneksel kaplama formülasyonları temel polimer kimyasını kullanır. Su bazlı kaplama teknolojisindeki değişim, hammadde seçimi, özellikleri ve formülasyon metodolojileri üzerinde etkili olmaktadır.
geleneksel emülsiyon polimerizasyonunda, ör Suda yüzen kaplamalar için, parçacıklar, yüzeylerine merkezden inşa edilir. Kinetik faktörler parçacık homojenlik ve şeklini etkileyebilir.
Ultrasonik işlem iki şekilde kullanılabilir polimer emülsiyonları üretir.
- Yukarıdan aşağıya: Emülsiyon /dispersiyon daha büyük polimer parçacıklarının indirgenmesiyle daha küçük parçacıklar üretmek için
- Altüst: Partikül polimerizasyonundan önce veya sırasında ultrason kullanımı
Miniemulsions içerisinde Nanopartikülat Polimerler
Parçacıkların miniemülsiyonlarda polimerizasyonu, partikül boyutu üzerinde iyi kontrol sahibi olan dağınık polimer parçacıklarının üretilmesine izin verir. K. Landfester (2001) tarafından sunulduğu gibi, nanopartikül polimer parçacıklarının miniemülsiyonlarda (nanoreaktörler olarak da bilinir) sentezlenmesi, polimerik nanopartiküllerin oluşumu için mükemmel bir yöntemdir. Bu yaklaşım, bir emülsiyondaki çok sayıda küçük nanokompartmanı (dağılım fazı) nanoreaktörler olarak kullanır. Bunlarda, parçacıklar bireysel, sınırlı damlacıklarda oldukça paralel bir şekilde sentezlenir. Landfester (2001) makalesinde, nanoreaktörlerdeki polimerizasyonu, neredeyse eşit büyüklükte oldukça özdeş parçacıkların üretilmesi için yüksek mükemmellikte sunar. Yukarıdaki resim, miniemülsiyonlarda ultrasonik destekli poliaddition ile elde edilen parçacıkları göstermektedir.
Yüksek kesme (ultrasonikasyon) uygulaması ile üretilen ve stabilize edici ajanlar (emülgatörler) tarafından stabilize edilen küçük damlacıklar, sonraki polimerizasyon veya düşük sıcaklıkta eriyen malzemeler durumunda sıcaklık düşüşü ile sertleştirilebilir. Ultrasonication parti ve üretim sürecinde neredeyse eşit boyutta çok küçük damlacıklar üretebildiğinden, son parçacık boyutu üzerinde iyi bir kontrol sağlar. Nanopartiküllerin polimerizasyonu için, hidrofilik monomerler organik bir faza ve hidrofobik monomerlere suda emülsifiye edilebilir.
Partikül boyutunu küçültürken, toplam parçacık yüzey alanı aynı anda artar. Soldaki resim, küresel parçacıklar durumunda parçacık boyutu ile yüzey alanı arasındaki korelasyonu göstermektedir. Bu nedenle, emülsiyonu stabilize etmek için gereken yüzey aktif madde miktarı, toplam parçacık yüzey alanı ile neredeyse doğrusal olarak artar. Yüzey aktif maddenin türü ve miktarı damlacık boyutunu etkiler. 30 ila 200nm'lik damlacıklar anyonik veya katyonik yüzey aktif maddeler kullanılarak elde edilebilir.
Kaplamalarda Pigmentler
Organik ve inorganik pigmentler, kaplama formülasyonlarının önemli bir bileşenidir. Pigment performansını en üst düzeye çıkarmak için partikül boyutu üzerinde iyi bir kontrol gereklidir. Su kaynaklı, solvent bazlı veya epoksi sistemlere pigment tozu eklerken, bireysel pigment parçacıkları büyük aglomeralar oluşturma eğilimindedir. Rotor-stator karıştırıcıları veya karıştırıcı boncuk değirmenleri gibi yüksek parçalayıcı mekanizmalar, geleneksel olarak bu tür aglomeraları kırmak ve bireysel pigment parçacıklarını öğütmek için kullanılmaktadır. Ultrasonikasyon, kaplama üretiminde bu adım için son derece etkili bir alternatiftir.
Aşağıdaki grafikler, sonikasyonun inci parlaklığı pigmentinin boyutu üzerindeki etkisini göstermektedir. Ultrason, bireysel pigment parçacıklarını yüksek hızlı parçacıklar arası çarpışma ile öğütür. Ultrasonication öne çıkan avantajı, öğütme ortamının (örneğin boncuklar, inciler) kullanımını gereksiz kılan kavitasyonel kesme kuvvetlerinin yüksek etkisidir. Parçacıklar 1000 km / saate kadar aşırı hızlı sıvı jetleri ile hızlandırıldığında, şiddetli bir şekilde çarpışır ve küçük parçalara ayrılır. Parçacık aşınması, ultrasonik olarak öğütülmüş parçacıklara pürüzsüz bir yüzey verir. Genel olarak, ultrasonik frezeleme ve dispersiyon ince boyutlu ve düzgün parçacık dağılımı ile sonuçlanır.
Ultrasonik frezeleme ve dispersiyon genellikle sonication tüm parçacıkların daha tutarlı bir işleme sağlar gibi yüksek hızlı karıştırıcılar ve medya değirmenleri excels. Genel olarak, ultrasonication daha küçük parçacık boyutları ve dar bir parçacık boyutu dağılımı (pigment frezeleme eğrileri) üretir. Bu, pigment dispersiyonlarının genel kalitesini arttırır, çünkü daha büyük parçacıklar tipik olarak işleme kapasitesine, parlaklığa, dirence ve optik görünüme müdahale eder.
Partikül frezeleme ve taşlama, ultrasonik kavitasyonun bir sonucu olarak parçacıklar arası çarpışmaya dayandığından, ultrasonik reaktörler oldukça yüksek katı konsantrasyonları (örneğin ana partiler) işleyebilir ve yine de iyi boyut azaltma etkileri üretebilir. Aşağıdaki tablo TiO2'nin ıslak frezelenmesinin resimlerini göstermektedir.
Aşağıdaki grafik, ultrasonikasyon ile Degussa anataz titanyum dioksitin deagglomerasyonu için parçacık boyutu dağılım eğrilerini göstermektedir. Sonikasyondan sonra eğrinin dar şekli, ultrasonik işlemenin tipik bir özelliğidir.
Yüksek Performans Kaplamaları Nanoboyutlu Malzemeleri
Nanoteknoloji birçok endüstriye doğru giden yeni bir teknolojidir. Nanomalzemeler ve nanokompozitler kaplama formülasyonlarında kullanılmaktadır, örneğin aşınma ve çizilme direncini veya UV stabilitesini artırmak için. Kaplamalarda uygulama için en büyük zorluk şeffaflık, netlik ve parlaklık elde tutulmasıdır. Bu nedenle, nano tanecikleri ışığın görünür spektrumu ile girişim önlemek için çok küçük olması gerekir. Birçok uygulama için, bu önemli ölçüde 100nm daha düşüktür.
Yüksek performanslı bileşenlerin nanometre aralığına ıslak taşlanması, nanomühendislik kaplamalarının formülasyonunda çok önemli bir adım haline gelir. Görünür ışığa müdahale eden herhangi bir parçacık, şeffaflıkta pus ve kayba neden olur. Bu nedenle, çok dar boyut dağılımları gereklidir. Ultrasonication katıların ince frezeleme için çok etkili bir araçtır. Sıvılarda ultrasonik/akustik kavitasyon, yüksek hızda partiküller arası çarpışmalara neden olur. Geleneksel boncuk değirmenlerinden ve çakıl taşlı değirmenlerden farklı olarak, parçacıkların kendileri birbirlerini küçültüyor ve frezeleme ortamını gereksiz kılıyor.
Firmalar, gibi PANADUR (Almanya) Hielscher ultrasonicators dispersiyon ve nanomalzemelerin deagglomeration için kalıp içi kaplamalar kullanın. Kalıp içi kaplamaların ultrasonik dispersiyonu hakkında daha fazla bilgi için buraya tıklayın!
Tehlikeli ortamlarda yanıcı sıvıların veya çözücülerin sonikasyonu için ATEX sertifikalı işlemciler mevcuttur. Atex-sertifikalı ultrasonicator UIP1000-Exd hakkında daha fazla bilgi edinin!
Bizimle iletişime geçin! / Bize sor!
Edebiyat
- Behrend, O., Schubert, H. (2000): Influence of continuous phase viscosity on emulsification by ultrasound, in: Ultrasonics Sonochemistry 7, 2000. 77-85.
- Behrend, O., Schubert, H. (2001): Influence of hydrostatic pressure and gas content on continuous ultrasound emulsification, in: Ultrasonics Sonochemistry 8, 2001. 271-276.
- Landfester, K. (2001): The Generation of Nanoparticles in Miniemulsions; in: Advanced Materials 2001, 13, No 10, May17th. Wiley-VCH.
- Hielscher, T. (2005): Ultrasonic Production of Nano-Size Dispersions and Emulsions, in: Proceedings of European Nanosystems Conference ENS’05.