Erfolgreicher Einsatz von AEROSIL® in flüssigen Systemen
Hydrophile und hydrophobe AEROSIL®-Typen von Evonik werden in vielen flüssigen Systemen zur Viskositätskontrolle, zur Verhinderung des Absackens und Absetzens sowie zur allgemeinen Erleichterung der Verarbeitung eingesetzt. Diese Wirkungen beruhen auf der Fähigkeit der dispergierten AEROSIL®-Partikel, Aggregatnetzwerke über Wasserstoffbrücken und/oder Van-der-Waals-Anziehungskräfte in flüssigen Medien zu bilden.
Auf der Oberfläche von AEROSIL® befinden sich Silanolgruppen (Si-OH), die für die Wirkung von AEROSIL® in flüssigen Systemen verantwortlich sind: Wenn AEROSIL® in einer Flüssigkeit dispergiert wird, interagieren die Silanolgruppen entweder direkt oder indirekt über die Moleküle in der Flüssigkeit miteinander. Dies führt zu einer reversiblen, dreidimensionalen Gitterstruktur. Unter mechanischer Belastung wird die Struktur aufgebrochen, das System wird flüssiger und die Viskosität sinkt. Im Ruhezustand baut sich das Gitter wieder auf und die Viskosität kehrt zu ihrem ursprünglichen Wert zurück. Dieser Vorgang wird als Thixotropie bezeichnet.Hydrophobe AEROSIL® Typen wurden behandelt, um eine hydrophobe Oberfläche zu erhalten. Bei diesem Prozess werden die Silanolgruppen umgesetzt. Je nach Beschichtungssystem führt hydrophiles oder hydrophobes AEROSIL® zu besseren rheologischen Effekten.
Um die Effizienz und die Konsistenz des Verhaltens aller AEROSIL®-Typen zu optimieren, kommt es auf drei Faktoren an:
Die richtige Zugabe und Menge
Die wichtigste Überlegung ist, ob ein hydrophiler oder ein hydrophober AEROSIL®-Typ verwendet werden soll. Hydrophobe AEROSIL®-Typen sind oft weniger effiziente Verdicker für Ölgele als die hydrophilen Typen. Sie haben jedoch verbesserte Wasserbeständigkeit und Korrosionsschutz, verbesserte Fließ- und Nivellierungseigenschaften und eine bessere Suspension von Pigmenten bei geringerem Viskositätsanstieg. Außerdem führt hydrophobes AEROSIL® zu besseren Mahlwerten. Insbesondere bei Kosmetikanwendungen ist das bessere Hautgefühl als Vorteil hervorzuheben.
Die Art des verwendeten flüssigen Mediums ist ebenfalls ein wichtiger Faktor. Im Allgemeinen können in unpolaren Systemen höhere Viskositäten im Vergleich zu polaren Ölen/Lösungsmitteln/ Harzen erreicht werden. Unabhängig von der Verwendung hängt die Beladungsmenge von der Ausgangsviskosität des Systems, vom gewünschten Zustand und der gewünschten Dauer der Lagerungsstabilität ab. Die optimale Beladung muss durch Tests ermittelt werden und ist sehr systemspezifisch.
Richtiges Dispergieren
Um die Effizienz von AEROSIL® zu maximieren und eine gleichbleibende Leistung zu gewährleisten, ist optimales Dispergieren erforderlich. AEROSIL®-Typen mit kleinen Oberflächen benötigen Dispergierung unter hoher Scherung mit einem aggressiven Sägezahnblatt. AEROSIL®-Typen mit größeren Oberflächen erfordern in der Regel Dispergierung mit energieintensiveren Geräten. Für die meisten industriellen Anwendungen empfiehlt Evonik Spitzengeschwindigkeiten von 8 – 10 m/s (26 – 32 ft/s).
Zu den kritischen Aspekten für das Dispergieren unter hoher Scherung gehört auch das Verhältnis zwischen Schaufel und Gefäß. Es sollte 1:2 bis 1:3 betragen. Die Schaufel sollte so positioniert werden, dass das Material vom Boden des Gefäßes nach oben in die Dispergierschaufel gesogen wird. Halten Sie die Dispergierzeit so kurz wie möglich, um einen übermäßigen Temperaturanstieg zu vermeiden, da dies vielen Systemen schaden kann.
Vervollständigung der Rezeptur
Sobald das AEROSIL® dispergiert ist, können die anderen Elemente hinzugegeben werden. Bestimmte Arten von Zusatzstoffen (z.B. Aminoalkohole, Polyole, Polyamine und Tenside) können Einfluss auf die Rheologie eines mit AEROSIL® verdickten Systems haben. Der Effekt ist jedoch nicht vorhersehbar und muss durch Versuche ermittelt werden. Einige Additive (wie Ethylenglykol) werden erfolgreich als Synergisten in unpolaren bis semipolaren Systemen nur mit hydrophilem von AEROSIL® verwendet.
Möchten Sie AEROSIL® bei A.+E. Fischer-Chemie in Karlsruhe und Wiesbaden bestellen oder benötigen Sie Beratung zu den verschiedenen AEROSIL®-Typen? Fragen Sie gerne Ihren Ansprechpartner bei Fischer-Chemie: Frank Pasternack, Leiter Ein- und Verkauf Spezialchemikalien, +49(0)611/9284620, fp@fischer-chemie.de
AEROSIL® ist ein eingetragenes Warenzeichen der Evonik Industries AG.