Високоефективни лепилни формулировки – Подобрено чрез ултразвукова дисперсия
Високоефективните лепила са съставени от епоксидни, силиконови, полиуретанови, полисулфидни или акрилни системи, съдържащи различни (нано)пълнители и добавки, които придават на лепилото специални характеристики като здравина на свързване, леко тегло, издръжливост, устойчивост на топлина и устойчивост. Необходимо е ефективно и надеждно смесване за формулиране на високоефективни лепила. Използва се ултразвукова дисперсия и емулгиране, комбинират различни компоненти равномерно в хомогенни лепилни смеси. Вградената ултразвук съчетава дори високовискозни материали и високи нано-пълнители надеждно и ефективно, произвеждайки превъзходни лепила.
Ултразвукови сили на срязване за дисперсия на високоефективни лепила
Високоефективните лепила предлагат изключителна здравина, издръжливост и лека тежест. В зависимост от крайното приложение, полимерите, съполимерите и множеството добавки се формулират по разработени рецепти.

Ултразвуковото мокро смилане и диспергиране е високоефективен метод за намаляване на размера на частиците, например на TiO2 и други наночастици

MultiSonoReactor с 4x 4kW за ултразвукови приложения като производство на нано-подсилени лепила.

Ултразвукови смесители с високо срязване за взискателни дисперсионни и емулсионни приложения
Високопроизводителните ултразвукови процесори работят като смесител с високо срязване. Екстремните сили на срязване се генерират от ултразвукова/акустична кавитация и са идеални за партидна и вградена емулгиране, дисперсия, фрезоване, деагломерация и хомогенизация. Ниски до високи концентрации на твърди вещества и вискозитет могат лесно да бъдат обработени с помощта на ултразвукови вградени диспергатори.
Ултразвуково смесване на наноматериали в лепила с висока степен на срязване
За производството на наноподсилени полимери (нанокомпозити) се използват наноматериали като въглеродни нанотръби (CNT), метални наночастици, наносилициев диоксид, наноглини, нановлакна и много други частици с наноразмери. Наночастиците са добре известни със способността си да променят механичните свойства (напр. твърдост, еластичност), електрическите свойства (напр. проводимост), функционалните свойства (напр. пропускливост, температура на стъкляване, модул) и ефективността на счупване на термореактивните полимерни лепила. Не само придават на наноматериалите специални високоефективни свойства като здравина на свързване, издръжливост, благоприятност, еластичност или устойчивост на топлина; Добавянето на наноструктурирани частици също може да подобри бариерните свойства на полимерите.
Силите на срязване на ултразвуково генерираната акустична кавитация са добре известни със способността си да деагломерират и диспергират наночастици и дори да разбиват първични частици (т.е. ултразвуково фрезоване). Когато тези ултразвукови сили се прилагат към полимерни системи, съдържащи наночастици и други пълнители, се получава много еднородна формула. Ултразвуковата дисперсия е енергийно ефективен метод, показващ по-малка консумация на енергия в сравнение с конвенционалните методи за смесване на срязване, като смесители с остриета с високо срязване, смесители с работно колело или мелници.
- Надеждна и ефективна дисперсия
- Превъзходна цялостна производителност на смесване
- Бързо смесване
- Висока производителност
- Нано-армировка
- Дегазация
- Повишена якост на свързване
- Лесно може да обработва висок вискозитет
- Партиден и вграден
- Тестване на безрискова формула
- Линейно мащабиране
- енергийно ефективен
Kaboori et al. (2013) демонстрират, че ултразвукът е ефикасен метод за диспергиране на слоести структури на монтморилонит (MMT) и разработване на подсилени с MMT PVA лепила. Ултразвукът е показан като надежден и ефективен при диспергиране на наноглина в PVA при ниски (1% и 2%) и високи (4%) натоварвания.
Изследователският екип установи, че "ултразвуковата техника е много ефективна при диспергиране на наноглина, особено при високи натоварвания, за разлика от смесителя с висока скорост на срязване. Високоскоростното смесване може да диспергира наноглина в PVA само при ниски натоварвания и повишена якост на свързване на PVA при различни условия. Високоскоростното смесване има някои недостатъци: възможна повреда на PVA емулсията (поради силната сила на срязване, използвана по време на смесването), висока цена и висока консумация на енергия. За разлика от това, ултразвуковата техника има минимално отрицателно въздействие върху PVA емулсията. Освен това ултразвуковата техника е икономична, тъй като ултразвуковото смесване може да се извърши преди производството на PVA и разтворът, съдържащ наноглина, може да се добави към PVA по време на производствения процес. Като се вземат предвид резултатите, получени от тази статия и предишната ни работа, и като се вземат предвид предимствата на ултразвуковата техника пред високоскоростното смесване, добавянето на наноглина към PVA в индустриален мащаб изглежда осъществимо и може да се препоръча на производителите на лепило за дърво." (Kaboori et al., 2013)

Сравнение на различни нанопълнители, диспергирани в втвърдител (ултразвук – САЩ): а) 0,5 тегловни % въглеродни нановлакна (CNF); б) 0,5 тегловни % CNT окислена
Проучване и картина: Zanghellini et al., 2021 г.
Ултразвукови дегазиращи ефекти при производството на лепило
Допълнително предимство на ултразвуковата обработка, което значително подобрява резултатите от формулирането, е дегазационният ефект на ултразвуковата обработка. Високоскоростното механично разбъркване (напр. смесители с остриета с високо срязване) произвежда голям брой газови мехурчета в сместа, които в някои случаи дори могат да се забележат поради изсветления цвят на сместа. Ултразвуковото смесване с високо срязване има огромното предимство, че техниката на ултразвук не включва газове в адхезивната формула, вместо това ултразвуковите вълни принуждават вече присъстващите газови мехурчета да се слеят и да изплуват към повърхността на течността, откъдето газът може лесно да бъде отстранен. По този начин ултразвукът насърчава дегазацията и деаерацията на течности и лепилни състави. (вж. Shadlou et al., 2014)
Високоефективни ултразвукови диспергатори за промишлени лепилни формулировки
Hielscher Ultrasonics проектира, произвежда и разпространява високоефективни ултразвукови диспергатори за тежки приложения като производството на високоефективни лепила, силно напълнени смоли и нанокомпозити. Ултразвуковите апарати на Hielscher се използват по целия свят за диспергиране на наноматериали в полимери, смоли, покрития и други високоефективни материали.
Ултразвуковите диспергатори на Hielscher могат да се захранват чрез различни захранващи потоци, като се добавят различни материали при контролирани условия на потока в зоната на кавитационно смесване. Ултразвуковите диспергатори са надеждни и ефективни при обработката с нисък до висок вискозитет. В зависимост от суровините и целта за намаляване на размера, ултразвуковият интензитет може да се регулира прецизно.
За да обработва вискозни полимерни пасти, наноматериали и високи концентрации на твърди вещества, ултразвуковият диспергатор трябва да може да произвежда непрекъснато високи амплитуди. Ултразвук на Hielscher’ Индустриалните ултразвукови процесори могат да осигурят много високи амплитуди при непрекъсната работа при пълно натоварване. Амплитуди до 200 μm могат лесно да се изпълняват при работа 24/7. Възможността за работа с ултразвуков диспергатор при високи амплитуди и за прецизно регулиране на амплитудата е необходима, за да се адаптират условията на ултразвуковия процес към формулирането на високоефективни лепила, нано-подсилени полимерни смеси и нанокомпозити.
Освен ултразвуковата амплитуда, налягането е друг много важен параметър на процеса. При повишено налягане интензивността на ултразвуковата кавитация и нейните сили на срязване се засилват. Ултразвуковите реактори на Hielscher могат да бъдат под налягане, като по този начин се получават засилени резултати от ултразвука.
Мониторингът на процеса и записването на данни са важни за непрекъснатата стандартизация на процеса и качеството на продукта. Щепселните сензори за налягане и температура се свързват с ултразвуковия генератор за наблюдение и контрол на процеса на ултразвукова дисперсия. Всички важни параметри на обработката като ултразвукова енергия (нетна + обща), температура, налягане и време се протоколират автоматично и се съхраняват на вградена SD-карта. Чрез достъп до автоматично записаните данни за процеса можете да преразгледате предишни пускания на ултразвук и да оцените резултатите от процеса.
Друга удобна за потребителя функция е дистанционното управление на браузъра на нашите цифрови ултразвукови системи. Чрез дистанционно управление на браузъра можете да стартирате, спирате, настройвате и наблюдавате вашия ултразвуков процесор дистанционно отвсякъде.
Свържете се с нас сега, за да научите повече за нашите високоефективни ултразвукови дисперсьори и техните приложения в производството на високоефективни лепила и покрития!
Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:
Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
---|---|---|
1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | UP100H |
10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | UP200Ht, UP400St |
0.1 до 20L | 0.2 до 4 л/мин | UIP2000hdT |
10 до 100L | 2 до 10 л/мин | UIP4000hdT |
Н.А. | 10 до 100 л/мин | UIP16000 |
Н.А. | Голям | Клъстер от UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Литература / Препратки
- Kaboorani, Alireza; Riedl, Bernard; Blanchet, Pierre (2013): Ultrasonication Technique: A Method for Dispersing Nanoclay in Wood Adhesives. Journal of Nanomaterials 2013.
- Shadlou, Shahin; Ahmadi Moghadam, Babak; Taheri, Farid (2014): Nano-Enhanced Adhesives. Reviews of Adhesion and Adhesives 2, 2014. 371-412.
- Zanghellini, B.; Knaack, P.; Schörpf, S.; Semlitsch, K.-H.; Lichtenegger, H.C.; Praher, B.; Omastova, M.; Rennhofer, H. (2021): Solvent-Free Ultrasonic Dispersion of Nanofillers in Epoxy Matrix. Polymers 2021, 13, 308.
- Hielscher, Thomas (2007): Ultrasonic Production of Nano-Size Dispersions and Emulsions. European Nano Systems 2005, Paris, France, 14-16 December 2005.
Факти, които си струва да знаете
Високоефективни лепила и лепила
Високоефективните лепила, лепила и супер лепила се използват в различни индустрии. Важно предимство на високоефективните лепила е тяхната изключителна здравина на свързване и леко тегло. Високоефективните лепила се използват широко в строителството, автомобилния и космическия сектор, производството на медицинско оборудване, стокови продукти и обувки, наред с много други стоки.
Полимерите са основният материал, използван в лепилата. Често използваните полимери включват полиестери, сополиестер, кополиамидни еластомери, полиоли и полиуретан (PU).
За всяка индустрия и приложение се предлагат специални лепила с адаптирани свойства. Например лепилните системи за ламиниране на водна основа често се използват за опаковане на храни, докато високоефективните лепила на основата на термопластичен полиуретан се прилагат широко в обувките. Въз основа на технологията на формулирането, високоефективните лепила могат да бъдат разделени на четири основни сегмента на основата на разтворители, на водна основа, горещо топене и UV-втвърдяване. При производството на всичко това се използва ултразвукова дисперсия и емулгиране за високоефективни видове лепила.

Hielscher Ultrasonics произвежда високоефективни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да индустриален размер.