Højtydende klæbemiddelformuleringer – Forbedret ved ultralydsdispersion

Højtydende klæbemidler er sammensat af epoxy-, silikone-, polyurethan-, polysulfid- eller akrylsystemer, der indeholder forskellige (nano-)fyldstoffer og tilsætningsstoffer, som giver klæbemidlet speciel ydeevne såsom bindingsstyrke, let vægt, holdbarhed, varmebestandighed og bæredygtighed. Effektiv og pålidelig blanding er påkrævet for at formulere højtydende klæbemidler. Ultralydsdispersion og emulgering anvendes til at kombinere forskellige komponenter ensartet i homogene klæbemiddelblandinger. Inline sonikering blander selv højviskøse materialer og høje nano-fyldstofbelastninger pålideligt og effektivt og producerer overlegne klæbemidler.

Ultralydskræfter med høj forskydning til spredning af højtydende klæbemidler

Højtydende klæbemidler giver ekstraordinær vedhæftningsstyrke, holdbarhed og let vægt. Afhængigt af den endelige anvendelse formuleres polymerer, copolymerer og flere additiver efter udarbejdede opskrifter.

Epoxy-, silikone-, polyurethan- og akrylsystemer til klæbemidler og lim produceres af formulatorer, som modificerer klæbemiddelbasen ved at tilføje klæbemidler, mineralske fyldstoffer (talkum, silica, aluminiumoxid osv.), flexibilisatorer, viskositetsreducerende midler, farvestoffer, fortykningsmidler, acceleratorer, vedhæftningspromotorer osv. Disse ændringer tjener flere formål, såsom at forbedre ydeevnen og/eller behandlingsbekvemmeligheden eller at reducere omkostningerne. Ultralydsdispergeringsmidler med høj forskydning er ideelle til at formulere forskellige epoxysystemer inline og giver mulighed for fleksibel produktion af klæbemidler, der er skræddersyet til kravene i bestemte applikationer.

Ultralydsblandere med høj forskydning til krævende dispersions- og emulsionsapplikationer

Højtydende ultralydsprocessorer fungerer som mixer med høj forskydning. De ekstreme høje forskydningskræfter genereres af ultralyd / akustisk kavitation og er ideelle til batch- og inline-emulgering, dispersion, fræsning, deagglomerering og homogeniseringsapplikationer. Lave til høje faste koncentrationer og viskositeter kan let behandles ved hjælp af ultralyd inline dispergeringsmidler.

Ultralydsblanding af nanomaterialer med høj forskydning i klæbemidler

Nanomaterialer såsom kulstofnanorør (CNT'er), metalliske nanopartikler, nanosilica, nanoler, nanofibre og mange andre partikler i nanostørrelse bruges til at fremstille nanoforstærkede polymerer (nanokompositter). Nanopartikler er velkendte for deres evne til at ændre mekaniske egenskaber (f.eks. stivhed, elasticitet), elektriske egenskaber (f.eks. ledningsevne), funktionelle egenskaber (f.eks. permeabilitet, glasovergangstemperatur, modul) og brudydelse af termohærdende polymerklæbemidler. Giver ikke kun nanomaterialer særlige højtydende egenskaber såsom bindingsstyrke, holdbarhed, befordrende egenskaber, elasticitet eller varmebestandighed; Tilsætning af nanostrukturerede partikler kan også forbedre barriereegenskaberne af polymerer.
De høje forskydningskræfter ved ultralydgenereret akustisk kavitation er velkendte for deres evne til at deagglomerere og sprede nanopartikler og endda til at bryde primære partikler (dvs. ultralydsfræsning). Når disse ultralydskræfter påføres polymere systemer, der indeholder nanopartikler og andre fyldstoffer, opnås en meget ensartet formulering. Ultralydsdispersion er en energieffektiv metode, der viser mindre energiforbrug sammenlignet med konventionelle forskydningsblandingsmetoder såsom højforskydningsbladblandere, pumpehjulsblandere eller møller.

Kaboori et al. (2013) viste, at ultralydbehandling er en effektiv metode til at sprede lagdelte strukturer af montmorillonit (MMT) og udvikle MMT-forstærkede PVA-klæbemidler. Ultralydbehandling blev vist som pålidelig og effektiv til dispergering af nanoler i PVA ved lave (1% og 2%) og høje (4%) belastninger.
Forskerholdet fandt ud af, at "ultralydsteknikken er meget effektiv til at dispergere nanoler, især ved høje belastninger, i modsætning til mixeren med høj forskydningshastighed. Højhastighedsblanding kunne kun sprede nanoler i PVA ved lave belastninger og øget bindingsstyrke af PVA under forskellige forhold. Højhastighedsblanding har nogle ulemper: mulig skade på PVA-emulsion (på grund af stærk forskydningskraft, der bruges under blandingen), høje omkostninger og højt energiforbrug. I modsætning hertil har ultralydbehandlingsteknik minimal negativ indvirkning på PVA-emulsion. Desuden er ultralydsteknik økonomisk, da ultralydsblanding kunne finde sted før produktion af PVA, og opløsningen indeholdende nanoler kan tilsættes til PVA under produktionsprocessen. Ved at overveje resultaterne opnået fra dette papir og vores tidligere arbejde og ved at overveje fordelene ved ultralydsteknik i forhold til højhastighedsblanding, synes det muligt at tilføje nanoler til PVA i industriel skala og kan anbefales til producenter af træklæbemiddel." (Kaboori et al., 2013)

Ultralydsafgasningseffekter i klæbemiddelproduktion

En yderligere fordel ved sonikering, som forbedrer formuleringsresultaterne betydeligt, er afgasningseffekten af ultralydsbehandlingen. Mekanisk omrøring med høj hastighed (f.eks. højforskydningsbladblandere) producerer et stort antal gasbobler i blandingen, som i nogle tilfælde endda kunne bemærkes på grund af blandingens lysere farve. Ultralydsblanding med høj forskydning har den enorme fordel, at sonikeringsteknikken ikke inkorporerer gasser i klæbemiddelformuleringen, i stedet tvinger ultralydsbølgerne allerede tilstedeværende gasbobler til at samle sig og flyde til væskeoverfladen, hvorfra gassen let kan fjernes. Derved fremmer ultralydbehandling afgasning og afluftning af væsker og klæbemiddelformuleringer. (sml. Shadlou et al., 2014)

Højtydende ultralydsdispergeringsmidler til industrielle klæbemiddelformuleringer

Hielscher Ultrasonics designer, fremstiller og distribuerer højtydende ultralydsdispergeringsmidler til tunge applikationer såsom fremstilling af højtydende klæbemidler, højt fyldte harpikser og nanokompositter. Hielscher ultralydapparater bruges over hele verden til at dispergere nanomaterialer i polymerer, harpikser, belægninger og andre højtydende materialer.
Hielscher ultralydsdispergeringsmidler kan tilføres via forskellige fodringsstrømme, der tilføjer forskellige materialer under kontrollerede strømningsforhold i den kavitationelle blandingszone. Ultralydsdispergeringsmidler er pålidelige og effektive til behandling af lave til høje viskositeter. Afhængig af råmaterialerne og størrelsesreduktionsmålet kan ultralydsintensiteten justeres præcist.
For at behandle viskøse polymerpastaer, nanomaterialer og høje faste koncentrationer skal ultralydsdispergeringsmaskinen være i stand til at producere kontinuerligt høje amplituder. Hielscher Ultralyd’ Industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder i kontinuerlig drift under fuld belastning. Amplituder på op til 200 μm kan nemt køres i 24/7 drift. Muligheden for at betjene en ultralydsdispergeringsmiddel ved høje amplituder og justere amplituden præcist er nødvendig for at tilpasse ultralydsprocesbetingelserne til formuleringen af højtydende klæbemidler, nanoforstærkede polymerblandinger og nanokompositter.
Udover ultralydsamplituden er tryk en anden meget vigtig procesparameter. Under forhøjet tryk intensiveres intensiteten af ultralydskavitation og dens forskydningskræfter. Hielschers ultralydsreaktorer kan sættes under tryk og derved opnå intensiverede sonikeringsresultater.
Procesovervågning og dataregistrering er vigtig for kontinuerlig processtandardisering og produktkvalitet. Tryk- og temperatursensorer, der kan tilsluttes, tilsluttes ultralydsgeneratoren til overvågning og styring af ultralydsspredningsprocessen. Alle vigtige behandlingsparametre såsom ultralydsenergi (netto + total), temperatur, tryk og tid protokolleres automatisk og gemmes på et indbygget SD-kort. Ved at få adgang til de automatisk registrerede procesdata kan du revidere tidligere sonikeringskørsler og evaluere procesresultaterne.
En anden brugervenlig funktion er browserfjernbetjeningen til vores digitale ultralydssystemer. Via fjernstyring af browseren kan du starte, stoppe, justere og overvåge din ultralydsprocessor eksternt hvor som helst.
Kontakt os nu for at lære mere om vores højtydende ultralydsdispergeringsmidler og deres anvendelser i produktionen af højtydende klæbemidler og belægninger!
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater:

---