کلوخه زدایی نانو ذرات سیلیکا به کمک اولتراسونیک
اجزای مختلفی مانند رنگدانهها (Pigments)، پرکنندهها (Fillers)، افزودنیهای شیمیایی (Chemical additives)، اتصالدهندههای عرضی (Crosslinkers) و اصلاحکنندههای رئولوژی (rheology modifiers) وارد فرمولهای پوشش و رنگ میشوند. اولتراسونیک وسیله ای موثر برای پراکندگی و امولسیون کردن، اگلومره زدایی و آسیاب کردن چنین اجزایی در پوشش ها است. از اولتراسونیک در فرمولاسیون پوشش ها برای موارد زیر استفاده می شود:
-
امولسیون سازی پلیمرها در حلال های آبی
-
پراکنده و آسیاب ریز رنگدانه ها
-
کاهش اندازه نانومواد در پوشش های با کارایی بالا
پوششها به دو دسته عمده تقسیم میشوند: رزینها و پوششهای مبتنی بر آب و حلال که هر کدام چالش های خاص خود را دارد. روش هایی که برای کاهش VOC ها و همچنین دارای قیمت بالای حلال هستند، باعث رشد فناوریهای پوشش رزین پراکنده شده به وسیلۀ آب می شوند. استفاده از التراسونیک می تواند عملکرد چنین سیستم های سازگار با محیط زیست را افزایش دهد.
فرمولاسیون پوشش پیشرفته با استفاده از اولتراسونیک
اولتراسونیک میتواند به مهندسین فرمولساز پوششهای ساختمانی، صنعتی، خودرو و چوب کمک کند تا ویژگیهای پوشش مانند استحکام رنگ، خراش، مقاومت در برابر ترک و UV یا هدایت الکتریکی را افزایش دهند. برخی از این ویژگی های پوشش با گنجاندن مواد در اندازه نانو به دست می آیند، به عنوان مثال اکسیدهای فلزی (TiO2، سیلیس، سریا، ZnO و ...). التراسونیک (دستگاه التراسونیک هموژنایزر صنعتی) همچنین به رفع کف (حباب های به دام افتاده) و گاز زدایی (گاز محلول شده) محصولات بسیار چسبناک کمک می کند.
از آنجایی که فناوری دیسپرس کردن اولتراسونیک را می توان در سطح تولید آزمایشگاهی، رومیزی و صنعتی مورد استفاده قرار داد، که اجازه می دهد تا نرخ تولید بیش از 10 تن در ساعت در مرحله تحقیق و توسعه و در تولید تجاری به کار گرفته شود. نتایج فرآیند را می توان به راحتی و به صورت خطی افزایش داد.
دستگاه های التراسونیک شرکت دانش بنیان فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن) دارای بازده انرژی بسیار بالایی هستند. در دستگاههای التراسونیک شرکت فاپن، 80 تا 90 درصد نیروی الکتریکی ورودی به فعالیت مکانیکی در مایع می رسد. این منجر به کاهش قابل ملاحظه هزینه های پردازش می شود.
پلیمریزاسیون امولسیونی با استفاده از اولتراسونیک
فرمولاسیون های پوشش سنتی از شیمی پلیمری پایه استفاده می کنند. تغییر به فناوری پوشش های مبتنی بر آب بر انتخاب مواد خام، خواص و روش های فرمولاسیون تأثیر می گذارد.
در پلیمریزاسیون امولسیونی معمولی، به عنوان مثال برای پوشش های پراکنده شده توسط آب، ذرات از مرکز به سطح خود ساخته می شوند. عوامل جنبشی بر همگنی و مورفولوژی ذرات تأثیر می گذارد. دستگاههای اولتراسونیک را می توان به دو روش برای تولید امولسیون پلیمری استفاده کرد:
-
از بالا به پایین: امولسیون کردن / پراکنده کردن ذرات پلیمری بزرگتر برای تولید ذرات کوچکتر با کاهش اندازه
-
پایین به بالا: استفاده از اولتراسوند قبل یا در حین پلیمریزاسیون ذرات
پلیمرهای نانوذرات در مینی امولسیون ها
پلیمریزاسیون ذرات در مینی امولسیون ها امکان ساخت ذرات پلیمری پراکنده را با کنترل خوبی بر اندازه ذرات فراهم می کند. سنتز ذرات پلیمری نانوذرات در مینی امولسیون ها (همچنین به عنوان نانوراکتورها شناخته می شوند)، که توسط K. Landfester (2001) ارائه شده است، یک روش عالی برای تشکیل نانوذرات پلیمری است. این روش از تعداد بالای نانو محفظه های کوچک (فاز پراکنده) در یک امولسیون به عنوان نانوراکتور استفاده می کند، که در آنها، ذرات به روشی بسیار موازی در قطرات جداگانه و محدود سنتز می شوند. در مقاله خود، Landfester (2001) پلیمریزاسیون در نانوراکتورها را برای تولید ذرات بسیار یکسان با اندازه تقریبا یکنواخت با درصد موفقیت بسیار بالا ارائه می دهد.
قطرات کوچک تولید شده با استفاده از برش بالا (با استفاده از التراسونیک (دستگاه التراسونیک هموژنایزر صنعتی)) و تثبیت شده توسط عوامل تثبیت کننده (امولسیفایرها)، می توانند با پلیمریزاسیون بیشتر یا با کاهش دما در مورد مواد ذوب در دمای پایین، سخت شوند. از آنجایی که اولترا سونیک می تواند قطرات بسیار کوچکی با اندازه تقریباً یکنواخت در فرآیند تولید و یا در بچ کند، امکان کنترل خوبی بر اندازه ذرات نهایی را فراهم می کند. برای پلیمریزاسیون نانوذرات، مونومرهای آبدوست را می توان به یک فاز آلی و مونومرهای آبگریز را در آب امولسیون کرد.
هنگام کاهش اندازه ذرات، سطح کل ذرات افزایش می یابد. تصویر زیر رابطۀ بین اندازه ذرات و مساحت سطح را در مورد ذرات کروی نشان می دهد. بنابراین، مقدار سورفکتانت مورد نیاز برای تثبیت امولسیون تقریباً به صورت خطی با سطح کل ذرات افزایش می یابد. نوع و مقدار سورفکتانت بر اندازه قطرات تأثیر می گذارد. قطرات 30 تا 200 نانومتر را می توان با استفاده از سورفکتانت های آنیونی یا کاتیونی به دست آورد.
پیگمنت ها در پوشش ها
پیگمنت های آلی و معدنی جزء مهم فرمولاسیون پوشش هستند. به منظور به حداکثر رساندن عملکرد رنگدانه (پیگمنت)، کنترل خوبی بر اندازه ذرات مورد نیاز است. هنگام افزودن پودر پیگمنت به سیستم های موجود در آب، حلال یا اپوکسی، ذرات رنگدانه تمایل به تشکیل آگلومره ها (کلوخ های) بزرگ دارند. اولتراسونیک به عنوان یک جایگزین بسیار موثر برای این مرحله در ساخت پوشش ها است.
تأثیر فراصوت را بر اندازه رنگدانه درخشش مروارید (Pearl luster) نشان می دهد. التراسونیک (دستگاه التراسونیک هموژنایزر صنعتی) تک تک ذرات رنگدانه را با برخورد بین ذرات با سرعت بالا خرد می کند. مزیت برجسته اولترا سونیک تأثیر بالای نیروهای کاویتاسیون برشی است که استفاده از آسیاب ها (به عنوان مثال پرل یا بید) را غیر ضروری می کند. از آنجایی که ذرات توسط جت های مایع بسیار سریع تا 1000 کیلومتر در ساعت شتاب می گیرند، به شدت با هم برخورد می کنند و به قطعات کوچک تبدیل می شوند. این سایش، با عث ایجاد یک سطح صاف در ذرات آسیاب شده توسط اولتراسونیک می گردد. به طور کلی، آسیاب و پراکندگی اولتراسونیک منجر به توزیع یکنواخت و اندازه ریز می شود.
آسیاب و دیسپرس اولتراسونیک اغلب بر همزنهای سرعت بالا و آسیابها برتری دارد، زیرا التراسونیک (دستگاه التراسونیک هموژنایزر صنعتی) پردازش یکنواختتری را بر همه ذرات اعمال می کند. به طور کلی، اولترا سونیک اندازه ذرات کوچکتر و توزیع اندازه ذرات باریک (در منحنی های آسیاب پیگمنت) ایجاد می کند. این باعث بهبود کیفیت کلی پراکندگی رنگدانه می شود، زیرا ذرات بزرگتر معمولاً بر قابلیت پردازش، براقیت، مقاومت و ظاهر نوری تاثیر منفی دارند.
از آنجایی که آسیاب و خرد کردن ذرات بر اساس برخورد بین ذرات در نتیجه کاویتاسیون اولتراسونیک است، راکتورهای اولتراسونیک می توانند غلظت های جامد نسبتاً بالایی (به عنوان مثال مستر بچ) را تحمل کنند و همچنان اثرات کاهش اندازه خوبی ایجاد کنند. تصاویر زیر آسیاب مرطوب TiO2 را نشان می دهند.
نمودار زیر منحنی های توزیع اندازه ذرات را برای جداسازی دی اکسید تیتانیوم آناتاز Degussa توسط اولتراسونیک نشان می دهد. باریک تر شدن منحنی پس از اعمال امواج التراسونیک (دستگاه التراسونیک هموژنایزر صنعتی)، یک ویژگی متداول در پردازش اولتراسونیک است.
مواد با اندازه نانو در پوششهای با کارایی بالا
نانوتکنولوژی یک فناوری نوظهور است که راه خود را به بسیاری از صنایع باز کرده است. نانومواد و نانوکامپوزیت ها در فرمولاسیون پوشش استفاده می شوند، به عنوان مثال برای افزایش مقاومت در برابر سایش و خراش یا پایداری در برابر اشعه ماوراء بنفش. بزرگترین چالش برای کاربرد در پوشش ها حفظ شفافیت، زلال بودن و براقیت است. بنابراین، برای جلوگیری از تداخل با طیف مرئی نور، نانوذرات باید بسیار کوچک باشند. برای بسیاری از کاربردها، ذرات حتی باید از 100 نانومتر نی کوچکتر باشند.
آسیاب مرطوب مواد با کارایی بالا تا محدوده نانومتری به گامی حیاتی در فرمولبندی پوششهای با مهندسی نانو تبدیل میشود. هر ذره ای که با نور مرئی تداخل داشته باشد، باعث تیرگی و از بین رفتن شفافیت می شود. بنابراین، توزیع اندازه بسیار باریک مورد نیاز است. فراصوت وسیله ای بسیار موثر برای آسیاب ریز مواد جامد است. کاویتاسیون اولتراسونیک / آکوستیک در مایعات باعث برخورد بین ذرات با سرعت بالا می شود. متفاوت از آسیاب های مهره ای معمولی و آسیاب های سنگ ریزه، ذرات خود یکدیگر را خرد می کنند و باعث می شود که مواد خارجی در آسیاب غیرضروری شوند.
قیمت دستگاه هموژنایزر ایرانی
قیمت دستگاه هموژنایزر ایرانی بسته به نوع دستگاه هموژنایزر آزمایشگاهی، دستگاه هموژنایزر نیمه صنعتی و دستگاه هموژنایزر صنعتی متفاوت است. معمولاً توان دستگاه هموژنایزر نیمه صنعتی 3 تا 5 برابر دستگاه هموژنایزر آزمایشگاهی است ولی قیمت آن در حدود2 تا 2.5 برابر قیمت هموژنایزر آزمایشگاهی می باشد. همچنین توان یک دستگاه هموژنایزر صنعتی در حدود 3 تا 5 برابر دستگاه هموژنایزر نیمه صنعتی و 10 تا 14 برابر دستگاه هموژنایزر آزمایشگاهی است ولی قیمت هموژنایزر صنعتی در حدود 2 تا 3 برابر دستگاه هموژنایزر نیمه صنعتی می باشد. ولی به هر حال قیمت هموژنایزر قیمت بسیار مقرون به صرفه ای است چون دستگاه التراسونیک (اولتراسونیک) با درآمدزایی بسیار بالا قیمت دستگاه التراسونیک (اولترا سونیک) را جبران می کند.
جهت کسب اطلاع از قیمت دستگاه هموژنایزر آزمایشگاهی و قیمت دستگاه هموژنایزر صنعتی با شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن) تماس بگیرید. همکاران ما ضمن مشاوره دقیق در خصوص خرید دستگاه هموژنایزر مورد نیاز صنعت شما، خرید دستگاه التراسونیک مقرون به صرفه را به شما پیشنهاد می دهند. زیرا خرید دستگاه هموژنایزر با توجه به طیف وسیع هموژنایزر ایرانی ساخت شرکت فاپن و قیمت دستگاه التراسونیک ایرانی که بسیار پایین تراز نمونه های اروپایی و حتی چینی می باشد نیاز به امکان سنجی، تست آزمایشگاهی، تست نیمه صنعتی یا پایلوت و تست صنعتی دارد تا بهترین نتیجه در خرید دستگاه هموژنایزر را داشته باشد.
برای مشاهده دستگاه های نصب و راه اندازی شده در صنایع غذایی لینک های زیر را ببینید:
نصب و راه اندازی سامانه عصاره گیری التراسونیک
https://www.aparat.com/v/agRAm
سامانه عصاره گیری التراسونیک
https://www.aparat.com/v/mcqux
تولید سس بالزامیک با التراسونیک
https://www.aparat.com/v/uxoVe
تولید نانوامولسیون با دستگاه التراسونیک هموژنایزر نیمه صنعتی
https://www.aparat.com/v/EMQDZ
پرمیل التراسونیک
https://www.aparat.com/v/r9BFR