Adhezivne formulacije visokih performansi – Poboljšano ultrazvučnom disperzijom
Ljepila visokih performansi sastoje se od epoksidnih, silikonskih, poliuretanskih, polisulfidnih ili akrilnih sistema koji sadrže različite (nano) punila i aditive, koji ljepilu daju posebne performanse kao što su čvrstoća vezivanja, mala težina, izdržljivost, otpornost na toplinu i održivost. . Efikasno i pouzdano miješanje je potrebno za formuliranje ljepila visokih performansi. Ultrazvučna disperzija i emulzifikacija kombinuju različite komponente ujednačeno u homogene mješavine ljepila. Inline sonikacija kombinuje čak i visoko viskozne materijale i veliko opterećenje nano-punila pouzdano i efikasno stvarajući vrhunske lepkove.
Ultrazvučne sile visokog smicanja za disperziju ljepila visokih performansi
Ljepila visokih performansi nude izvanrednu čvrstoću vezivanja, izdržljivost i malu težinu. U zavisnosti od konačne primene, polimeri, kopolimeri i višestruki aditivi se formulišu prema razrađenim recepturama.

Ultrazvučno mokro mljevenje i dispergiranje je visoko efikasna metoda za smanjenje veličine čestica, npr. TiO2 i drugih nanočestica

MultiSonoReactor sa 4x 4kW za ultrazvučne aplikacije kao što je proizvodnja nano-pojačanih ljepila.

Ultrazvučni mikseri sa visokim smicanjem za zahtjevne primjene disperzije i emulzije
Ultrazvučni procesori visokih performansi rade kao mikseri sa visokim smicanjem. Ekstremne velike sile smicanja generirane su ultrazvučnom/akustičnom kavitacijom i idealne su za serije i inline emulgiranje, disperziju, mljevenje, deaglomeraciju i homogenizaciju. Niske do visoke koncentracije čvrste supstance i viskoznosti mogu se lako obraditi pomoću ultrazvučnih inline disperzatora.
Ultrazvučno visoko smično miješanje nanomaterijala u adhezivima
Nanomaterijali kao što su ugljične nanocijevi (CNT), metalne nanočestice, nano-silicijum dioksid, nano-glina, nanovlakna i mnoge druge čestice nano veličine koriste se za proizvodnju nanopojačanih polimera (nanokompozita). Nanočestice su dobro poznate po svojoj sposobnosti da mijenjaju mehanička svojstva (npr. krutost, elastičnost), električna svojstva (npr. provodljivost), funkcionalna svojstva (npr. permeabilnost, temperatura staklastog prijelaza, modul) i performanse loma termoset polimernih ljepila. Ne samo da daju nanomaterijalima posebna svojstva visokih performansi kao što su čvrstoća veze, izdržljivost, provodljivost, elastičnost ili otpornost na toplinu; dodavanje nano-strukturiranih čestica takođe može poboljšati barijerna svojstva polimera.
Sile visokog smicanja ultrazvučno generirane akustične kavitacije dobro su poznate po svojoj sposobnosti da deaglomeriraju i raspršuju nanočestice, pa čak i da razbiju primarne čestice (tj. ultrazvučno mljevenje). Kada se ove ultrazvučne sile primjenjuju na polimerne sisteme koji sadrže nanočestice i druga punila, dobija se vrlo ujednačena formulacija. Ultrazvučna disperzija je energetski efikasna metoda koja pokazuje manju potrošnju energije u usporedbi s konvencionalnim metodama miješanja na smicanje, kao što su mješalice s oštrim smicanjem, mješalice s impelerom ili mlinovi.
- Pouzdana i efikasna disperzija
- Vrhunske ukupne performanse miješanja
- Brzo blendanje
- visoke propusnosti
- nano-pojačanje
- Degasifikacija
- Povećana snaga veze
- Lako sposoban za obradu visokih viskoziteta
- Batch i in-line
- Testiranje formulacije bez rizika
- Linearno povećanje
- Energetski efikasan
Kaboori et al. (2013) su pokazali da je ultrazvučna obrada efikasna metoda za raspršivanje slojevitih struktura montmorilonita (MMT) i razvoj PVA ljepila ojačanih MMT-om. Ultrazvučna obrada se pokazala pouzdanom i efikasnom u dispergovanju nanogline u PVA pri niskim (1% i 2%) i visokim (4%) opterećenjima.
Istraživački tim je otkrio da je „ultrazvučna tehnika vrlo efikasna u dispergovanju nanogline, posebno pri velikim opterećenjima, za razliku od miksera velike brzine smicanja. Mešanje velike brzine moglo bi dispergovati nanoglinu u PVA samo pri niskim opterećenjima i povećanoj čvrstoći veze PVA u različitim uslovima. Brzo miješanje ima neke nedostatke: moguće oštećenje PVA emulzije (zbog jake sile smicanja koja se koristi prilikom miješanja), visoka cijena i velika potrošnja energije. Nasuprot tome, ultrazvučna tehnika ima minimalan negativan uticaj na PVA emulziju. Štaviše, tehnika ultrazvučne obrade je ekonomična jer se ultrazvučno miješanje može dogoditi prije proizvodnje PVA, a otopina koja sadrži nanoglinu može se dodati PVA tokom proizvodnog procesa. Uzimajući u obzir rezultate dobivene iz ovog rada i našeg prethodnog rada i uzimajući u obzir prednosti tehnike ultrazvučne obrade u odnosu na brzo miješanje, dodavanje nanogline u PVA u industrijskoj mjeri čini se izvodljivim i može se preporučiti proizvođačima ljepila za drvo.” (Kaboori et al., 2013.)

Poređenje različitih nanopunila dispergovanih u učvršćivaču (ultrazvuk—US): (a) 0,5 tež.% ugljeničnih nanovlakna (CNF); (b) 0,5 mas% CNT oksidiranog
Studija i slika: Zanghellini et al., 2021
Ultrazvučni efekti degasiranja u proizvodnji ljepila
Dodatna prednost ultrazvučne obrade, koja značajno poboljšava rezultate formulacije, je efekat degasifikacije ultrazvučnog tretmana. Visokobrzinsko mehaničko miješanje (npr. noževi mikseri sa visokim smicanjem) stvaraju veliki broj mjehurića plina u smjesi, što se u nekim slučajevima može čak i primijetiti zbog posvijetljene boje smjese. Ultrazvučno miješanje s visokim smicanjem ima ogromnu prednost da tehnika sonikacije ne uključuje plinove u formulaciju ljepila, umjesto toga ultrazvučni valovi prisiljavaju već prisutne mjehuriće plina da se spoje i isplivaju na površinu tekućine, odakle se plin može lako ukloniti. Na taj način, ultrazvučna obrada pospješuje degasifikaciju i deaeraciju tekućina i formulacija ljepila. (up. Shadlou et al., 2014.)
Ultrazvučni disperzatori visokih performansi za industrijske formulacije ljepila
Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučne disperzere visokih performansi za teške primjene kao što je proizvodnja ljepila visokih performansi, visoko punjenih smola i nanokompozita. Hielscher ultrasonikatori se koriste širom svijeta za raspršivanje nanomaterijala u polimere, smole, premaze i druge materijale visokih performansi.
Hielscher ultrazvučni disperzatori se mogu hraniti putem različitih tokova hranjenja dodajući različite materijale pod kontroliranim uvjetima protoka u zonu kavitacijskog miješanja. Ultrazvučni disperzatori su pouzdani i efikasni u obradi niske do visoke viskoznosti. Ovisno o sirovinama i cilju smanjenja veličine, ultrazvučni intenzitet se može precizno podesiti.
Za obradu viskoznih polimernih pasta, nanomaterijala i visokih koncentracija čvrstih supstanci, ultrazvučni disperzer mora biti sposoban da proizvodi kontinuirano visoke amplitude. Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude u kontinuiranom radu pod punim opterećenjem. Amplitude do 200 µm mogu se lako izvoditi u radu 24 sata dnevno. Mogućnost rada ultrazvučnog disperzatora pri velikim amplitudama i preciznog podešavanja amplitude neophodna je za prilagođavanje uslova ultrazvučnog procesa formulaciji ljepila visokih performansi, nano-pojačanih polimernih mješavina i nanokompozita.
Pored ultrazvučne amplitude, pritisak je još jedan veoma važan procesni parametar. Pod povišenim pritiscima pojačava se intenzitet ultrazvučne kavitacije i njene posmične sile. Hielscherovi ultrazvučni reaktori mogu biti pod pritiskom čime se dobijaju intenzivirani rezultati sonikacije.
Praćenje procesa i snimanje podataka važni su za kontinuiranu standardizaciju procesa i kvalitet proizvoda. Senzori pritiska i temperature koji se mogu priključiti na ultrazvučni generator za praćenje i kontrolu procesa ultrazvučne disperzije. Svi važni parametri obrade kao što su ultrazvučna energija (neto + ukupno), temperatura, pritisak i vrijeme se automatski protokoliraju i pohranjuju na ugrađenu SD karticu. Pristupom automatski snimljenim procesnim podacima, možete revidirati prethodna ispitivanja sonikacijom i procijeniti rezultate procesa.
Još jedna karakteristika prilagođena korisniku je daljinsko upravljanje pretraživačem naših digitalnih ultrazvučnih sistema. Putem daljinske kontrole pretraživača možete pokrenuti, zaustaviti, podesiti i nadgledati svoj ultrazvučni procesor na daljinu s bilo kojeg mjesta.
Kontaktirajte nas sada kako biste saznali više o našim ultrazvučnim disperzerima visokih performansi i njihovoj primjeni u proizvodnji visokoučinkovitih ljepila i premaza!
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata:
Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
---|---|---|
1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
N / A | 10 do 100L/min | UIP16000 |
N / A | veći | klaster of UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Literatura / Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Ljepila i ljepila visokih performansi
Ljepila, ljepila i super-ljepila visokih performansi koriste se u raznim industrijama. Važna prednost ljepila visokih performansi je njihova izvanredna čvrstoća vezivanja i mala težina. Ljepila visokih performansi se široko koriste u građevinarstvu, automobilskom i svemirskom sektoru, proizvodnji medicinske opreme, robnih proizvoda i obuće među mnogim drugim proizvodima.
Polimeri su osnovni materijal koji se koristi u ljepilima. Često korišteni polimeri uključuju poliestere, kopoliester, kopoliamidne elastomere, poliole i poliuretan (PU).
Za svaku industriju i primjenu, dostupna su posebna ljepila s prilagođenim svojstvima. Na primjer, sistemi ljepila za laminiranje na bazi vode često se koriste za pakovanje hrane, dok se ljepila visokih performansi na bazi termoplasta na bazi poliuretana široko primjenjuju u obući. Na osnovu tehnologije formulacije, ljepila visokih performansi mogu se podijeliti u četiri glavna segmenta: na bazi rastvarača, na bazi vode, vruće taline i UV-otvrdnjava. Ultrazvučna disperzija i emulzifikacija se koriste u proizvodnji svih ovih vrsta ljepila visokih performansi.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi lab to industrijska veličina.