Συγκολλητικά σκευάσματα υψηλής απόδοσης – Βελτιώθηκε με υπερηχητική διασπορά
Οι κόλλες υψηλής απόδοσης αποτελούνται από εποξειδικά, σιλικόνη, πολυουρεθάνη, πολυσουλφίδιο ή ακρυλικά συστήματα που περιέχουν διάφορα (νανο-)πληρωτικά και πρόσθετα, τα οποία δίνουν στην κόλλα ειδική απόδοση όπως αντοχή δεσμού, μικρό βάρος, ανθεκτικότητα, αντοχή στη θερμότητα και βιωσιμότητα. Απαιτείται αποτελεσματική και αξιόπιστη ανάμιξη για τη διαμόρφωση συγκολλητικών ουσιών υψηλής απόδοσης. Υπερήχων διασπορά και γαλακτωματοποίηση χρησιμοποιείται συνδυάζουν διάφορα συστατικά ομοιόμορφα σε ομοιογενή συγκολλητικά μείγματα. Η ενσωματωμένη υπερήχηση συνδυάζει ακόμη και υψηλά ιξώδη υλικά και υψηλά φορτία νανο-πλήρωσης αξιόπιστα και αποτελεσματικά παράγοντας ανώτερες κόλλες.
Υπερηχητικές δυνάμεις υψηλής διάτμησης για τη διασπορά συγκολλητικών ουσιών υψηλής απόδοσης
Οι κόλλες υψηλής απόδοσης προσφέρουν εξαιρετική αντοχή συγκόλλησης, ανθεκτικότητα και μικρό βάρος. Ανάλογα με την τελική εφαρμογή, πολυμερή, συμπολυμερή και πολλαπλά πρόσθετα διαμορφώνονται ακολουθώντας επεξεργασμένες συνταγές.
Υπερήχων υγρή άλεση και διασπορά είναι μια εξαιρετικά αποτελεσματική μέθοδος για τη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων, π.χ. του TiO2 και άλλων νανοσωματιδίων
Αντιδραστήρας MultiSonoReactor με 4x 4kW για εφαρμογές ισχύος υπερήχων, όπως η παραγωγή νανο-ενισχυμένων συγκολλητικών ουσιών.
Εποξειδικά, σιλικονικά, πολυουρεθανικά και ακρυλικά συστήματα για κόλλες και κόλλες παράγονται από τυποποιητές, οι οποίοι τροποποιούν τη συγκολλητική βάση προσθέτοντας κολλητικά, μεταλλικά πληρωτικά (τάλκης, διοξείδιο του πυριτίου, αλουμίνα κ.λπ.), ευέλικτα, μειωτήρες ιξώδους, χρωστικές ουσίες, πυκνωτικά, επιταχυντές, προωθητές πρόσφυσης κ.λπ. Αυτές οι τροποποιήσεις εξυπηρετούν διάφορους σκοπούς, όπως η βελτίωση της απόδοσης ή/και της ευκολίας επεξεργασίας ή η μείωση του κόστους. Υπερήχων υψηλής διάτμησης διασκορπιστής είναι ιδανικό για να διατυπώσει διαφορετικά εποξειδικά συστήματα inline και επιτρέπουν την ευέλικτη παραγωγή συγκολλητικών ουσιών προσαρμοσμένων στις απαιτήσεις συγκεκριμένων εφαρμογών.
Υπερήχων υψηλής διάτμησης μίξερ για απαιτητικές εφαρμογές διασποράς και γαλακτώματος
Οι επεξεργαστές υπερήχων υψηλής απόδοσης λειτουργούν σαν μίξερ υψηλής διάτμησης. Οι ακραίες δυνάμεις υψηλής διάτμησης παράγονται από υπερηχητική / ακουστική σπηλαίωση και είναι ιδανικές για εφαρμογές γαλακτωματοποίησης παρτίδας και inline, διασποράς, άλεσης, αποσυσσωμάτωσης και ομογενοποίησης. Χαμηλές έως υψηλές στερεές συγκεντρώσεις και ιξώδη μπορούν εύκολα να υποβληθούν σε επεξεργασία χρησιμοποιώντας υπερήχων inline διασκορπιστές.
Υπερήχων υψηλής διάτμησης ανάμειξη νανοϋλικών σε κόλλες
Νανοϋλικά όπως νανοσωλήνες άνθρακα (CNT), μεταλλικά νανοσωματίδια, νανοδιοξείδιο του πυριτίου, νανοάργιλος, νανοΐνες και πολλά άλλα νανοσωματίδια χρησιμοποιούνται για την παραγωγή νανοενισχυμένων πολυμερών (νανοσύνθετων υλικών). Τα νανοσωματίδια είναι γνωστά για την ικανότητά τους να μεταβάλλουν τις μηχανικές ιδιότητες (π.χ. ακαμψία, ελαστικότητα), τις ηλεκτρικές ιδιότητες (π.χ. αγωγιμότητα), τις λειτουργικές ιδιότητες (π.χ. διαπερατότητα, θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης, μέτρο) και την απόδοση θραύσης θερμοσκληρυνόμενων πολυμερών συγκολλητικών. Όχι μόνο προσδίδουν στα νανοϋλικά ειδικές ιδιότητες υψηλής απόδοσης, όπως αντοχή δεσμού, ανθεκτικότητα, ευνοϊκότητα, ελαστικότητα ή αντοχή στη θερμότητα· Η προσθήκη νανοδομημένων σωματιδίων μπορεί επίσης να βελτιώσει τις ιδιότητες φραγμού των πολυμερών.
Οι δυνάμεις υψηλής διάτμησης της υπερηχητικά παραγόμενης ακουστικής σπηλαίωσης είναι γνωστές για την ικανότητά τους να αποσυσσωματώνουν και να διασκορπίζουν νανοσωματίδια και ακόμη και να σπάνε πρωτογενή σωματίδια (δηλαδή, υπερηχητική άλεση). Όταν αυτές οι υπερηχητικές δυνάμεις εφαρμόζονται σε πολυμερή συστήματα που περιέχουν νανοσωματίδια και άλλα πληρωτικά, λαμβάνεται μια πολύ ομοιόμορφη σύνθεση. Υπερήχων διασπορά είναι μια ενεργειακά αποδοτική μέθοδος που δείχνει λιγότερη κατανάλωση ενέργειας σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους διάτμησης-ανάμειξης, όπως μίξερ λεπίδων υψηλής διάτμησης, μίξερ πτερωτής, ή μύλους.
- Αξιόπιστη και αποτελεσματική διασπορά
- Ανώτερη συνολική απόδοση ανάμιξης
- Ταχεία ανάμειξη
- υψηλή απόδοση
- νανο-ενίσχυση
- Απαέρωση
- Αυξημένη αντοχή δεσμού
- Εύκολα ικανό να επεξεργάζεται υψηλά ιξώδη
- Παρτίδα και σε σειρά
- Δοκιμή σύνθεσης χωρίς κίνδυνο
- Γραμμική κλιμάκωση
- ενεργειακά αποδοτικό
Kaboori et al. (2013) έδειξε ότι η υπερήχους είναι μια αποτελεσματική μέθοδος για τη διασπορά στρωματοποιημένων δομών μοντμοριλλονίτη (MMT) και την ανάπτυξη συγκολλητικών PVA ενισχυμένων με MMT. Υπερήχους αποδείχθηκε ως αξιόπιστη και αποτελεσματική στη διασπορά νανοπηλό σε PVA σε χαμηλά (1% και 2%) και υψηλά (4%) φορτία.
Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι η "τεχνική υπερήχων είναι πολύ αποτελεσματική στη διασπορά νανοπηλού ειδικά σε υψηλά φορτία, σε αντίθεση με τον μίκτη υψηλής ταχύτητας διάτμησης. Η ανάμιξη υψηλής ταχύτητας θα μπορούσε να διασκορπίσει νανοάργιλο στο PVA μόνο σε χαμηλά φορτία και αυξημένη αντοχή δεσμού PVA σε διαφορετικές συνθήκες. Η ανάμιξη υψηλής ταχύτητας έχει ορισμένα μειονεκτήματα: πιθανή ζημιά στο γαλάκτωμα PVA (λόγω της ισχυρής δύναμης διάτμησης που χρησιμοποιείται κατά την ανάμιξη), υψηλό κόστος και υψηλή κατανάλωση ενέργειας. Αντίθετα, η τεχνική υπερήχων έχει ελάχιστες αρνητικές επιπτώσεις στο γαλάκτωμα PVA. Επιπλέον, η τεχνική υπερήχων είναι οικονομική καθώς η υπερηχητική ανάμειξη θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί πριν από την παραγωγή PVA και το διάλυμα που περιέχει nanoclay μπορεί να προστεθεί στο PVA κατά τη διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας. Λαμβάνοντας υπόψη τα αποτελέσματα που προέκυψαν από αυτό το έγγραφο και την προηγούμενη εργασία μας και λαμβάνοντας υπόψη τα πλεονεκτήματα της τεχνικής υπερήχων έναντι της ανάμιξης υψηλής ταχύτητας, η προσθήκη νανοπηλού στο PVA σε βιομηχανική κλίμακα φαίνεται εφικτή και μπορεί να συνιστάται στους κατασκευαστές κόλλας ξύλου. (Kaboori κ.ά., 2013)
Σύγκριση διαφορετικών νανοπληρωτικών διασκορπισμένων σε σκληρυντικό (υπερήχους-ΗΠΑ): (α) 0,5 κ.β. νανοΐνες άνθρακα (CNF). β) 0,5% κ.β. CNT οξειδωμένο
Μελέτη και εικόνα: Zanghellini et al., 2021
Υπερήχων απαέρωση επιδράσεις στην παραγωγή κόλλας
Ένα επιπλέον πλεονέκτημα της υπερήχων, η οποία βελτιώνει σημαντικά τα αποτελέσματα της σύνθεσης, είναι το αποτέλεσμα απαέρωσης της υπερηχητικής θεραπείας. Η μηχανική ανάδευση υψηλής ταχύτητας (π.χ. αναμικτήρες λεπίδων υψηλής διάτμησης) παράγει μεγάλο αριθμό φυσαλίδων αερίου στο μείγμα, οι οποίες σε ορισμένες περιπτώσεις θα μπορούσαν ακόμη και να παρατηρηθούν λόγω του φωτεινού χρώματος του μείγματος. Υπερήχων υψηλής διάτμησης ανάμειξη έχει το τεράστιο πλεονέκτημα ότι η τεχνική υπερήχων δεν ενσωματώνει αέρια στο συγκολλητικό σκεύασμα, αντ 'αυτού τα κύματα υπερήχων αναγκάζουν ήδη υπάρχουσες φυσαλίδες αερίου να συγχωνευθούν και να επιπλέουν στην υγρή επιφάνεια, από όπου το αέριο μπορεί εύκολα να αφαιρεθεί. Με αυτόν τον τρόπο, υπερήχους προωθεί την απαέρωση και απαέρωση των υγρών και συγκολλητικών σκευασμάτων. (cp. Shadlou κ.ά., 2014)
Υψηλής απόδοσης υπερήχων διασκορπιστές για βιομηχανικά συγκολλητικά σκευάσματα
Hielscher Υπέρηχοι σχεδιάζει, κατασκευάζει και διανέμει υψηλής απόδοσης υπερήχων διασκορπιστές για εφαρμογές βαρέως τύπου, όπως η κατασκευή συγκολλητικών ουσιών υψηλής απόδοσης, ρητίνες υψηλής πλήρωσης και νανοσύνθετα υλικά. Hielscher υπερήχων χρησιμοποιούνται παγκοσμίως για τη διασπορά νανο-υλικών σε πολυμερή, ρητίνες, επικαλύψεις, και άλλα υλικά υψηλής απόδοσης.
Hielscher υπερήχων διασκορπιστές μπορεί να τροφοδοτηθεί μέσω διαφόρων ρευμάτων τροφοδοσίας προσθέτοντας διάφορα υλικά υπό ελεγχόμενες συνθήκες ροής στη σπηλαίωση ζώνη ανάμειξης. Οι διασκορπιστές υπερήχων είναι αξιόπιστοι και αποτελεσματικοί στην επεξεργασία χαμηλού έως υψηλού ιξώδους. Ανάλογα με τις πρώτες ύλες και το στόχο μείωσης μεγέθους, η ένταση υπερήχων μπορεί να ρυθμιστεί με ακρίβεια.
Προκειμένου να επεξεργαστεί ιξώδεις πάστες πολυμερούς, νανοϋλικά και υψηλές στερεές συγκεντρώσεις, ο υπερηχητικός διασκορπιστής πρέπει να είναι ικανός να παράγει συνεχώς υψηλά πλάτη. Hielscher Υπέρηχοι’ Οι βιομηχανικοί επεξεργαστές υπερήχων μπορούν να παραδώσουν πολύ υψηλά πλάτη σε συνεχή λειτουργία υπό πλήρες φορτίο. Πλάτη έως 200μm μπορούν εύκολα να λειτουργήσουν σε 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία. Η επιλογή λειτουργίας ενός υπερηχητικού διασκορπιστή σε υψηλά πλάτη και η ακριβής ρύθμιση του πλάτους είναι απαραίτητη για την προσαρμογή των συνθηκών διαδικασίας υπερήχων στη διαμόρφωση συγκολλητικών ουσιών υψηλής απόδοσης, νανο-ενισχυμένων μιγμάτων πολυμερών και νανοσύνθετων υλικών.
Εκτός από το πλάτος υπερήχων, η πίεση είναι μια άλλη πολύ σημαντική παράμετρος διαδικασίας. Υπό αυξημένες πιέσεις, η ένταση της υπερηχητικής σπηλαίωσης και οι δυνάμεις διάτμησης εντείνονται. Υπερήχων αντιδραστήρες Hielscher μπορεί να συμπιεστεί επιτυγχάνοντας έτσι εντατικοποιημένα αποτελέσματα υπερήχων.
Η παρακολούθηση της διαδικασίας και η καταγραφή δεδομένων είναι σημαντικές για τη συνεχή τυποποίηση της διαδικασίας και την ποιότητα των προϊόντων. Συνδεόμενοι αισθητήρες πίεσης και θερμοκρασίας καλώδιο στην υπερηχητική γεννήτρια για την παρακολούθηση και τον έλεγχο της διαδικασίας διασποράς υπερήχων. Όλες οι σημαντικές παράμετροι επεξεργασίας όπως η υπερηχητική ενέργεια (καθαρή + συνολική), η θερμοκρασία, η πίεση και ο χρόνος πρωτοκολλούνται αυτόματα και αποθηκεύονται σε μια ενσωματωμένη κάρτα SD. Με την πρόσβαση στα αυτόματα καταγεγραμμένα δεδομένα διαδικασίας, μπορείτε να αναθεωρήσετε προηγούμενες εκτελέσεις υπερήχων και να αξιολογήσετε τα αποτελέσματα της διαδικασίας.
Ένα άλλο φιλικό προς το χρήστη χαρακτηριστικό είναι το τηλεχειριστήριο του προγράμματος περιήγησης των ψηφιακών συστημάτων υπερήχων μας. Μέσω απομακρυσμένου ελέγχου προγράμματος περιήγησης μπορείτε να ξεκινήσετε, να σταματήσετε, να ρυθμίσετε και να παρακολουθείτε τον υπερηχητικό επεξεργαστή σας από οπουδήποτε.
Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τους υψηλής απόδοσης υπερηχητικούς διασκορπιστές μας και τις εφαρμογές τους στην παραγωγή συγκολλητικών ουσιών και επιστρώσεων υψηλής απόδοσης!
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Ροή | Προτεινόμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100Η |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL / λεπτό | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 έως 20L | 0.2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L / λεπτό | UIP4000hdT |
| μ.δ. | 10 έως 100L / λεπτό | UIP16000 |
| μ.δ. | μεγαλύτερου | σύμπλεγμα UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές για την ανάμειξη εφαρμογών, διασπορά, γαλακτωματοποίηση και εκχύλιση σε εργαστήριο, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- 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.
Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζετε
Κόλλες και κόλλες υψηλής απόδοσης
Κόλλες, κόλλες και υπερκόλλες υψηλής απόδοσης χρησιμοποιούνται σε πολλαπλές βιομηχανίες. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα των συγκολλητικών ουσιών υψηλής απόδοσης είναι η εξαιρετική αντοχή συγκόλλησης και το μικρό βάρος τους. Οι κόλλες υψηλής απόδοσης χρησιμοποιούνται ευρέως στον κατασκευαστικό τομέα, στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας και της αεροδιαστημικής, στην κατασκευή ιατρικού εξοπλισμού, βασικών προϊόντων και υποδημάτων μεταξύ πολλών άλλων αγαθών.
Τα πολυμερή είναι το βασικό υλικό που χρησιμοποιείται στις κόλλες. Τα πολυμερή που χρησιμοποιούνται συνήθως περιλαμβάνουν πολυεστέρες, συμπολυεστέρα, ελαστομερή συμπολυαμιδίου, πολυόλες και πολυουρεθάνη (PU).
Για κάθε βιομηχανία και εφαρμογή, διατίθενται ειδικές κόλλες με προσαρμοσμένες ιδιότητες. Για παράδειγμα, τα συγκολλητικά συστήματα ελασματοποίησης με βάση το νερό χρησιμοποιούνται συχνά για τη συσκευασία τροφίμων, ενώ οι θερμοπλαστικές κόλλες υψηλής απόδοσης με βάση την πολυουρεθάνη εφαρμόζονται ευρέως στα υποδήματα. Με βάση την τεχνολογία σύνθεσης, οι κόλλες υψηλής απόδοσης μπορούν να χωριστούν στα τέσσερα κύρια τμήματα με βάση διαλύτες, με βάση το νερό, θερμής τήξης και σκλήρυνσης με υπεριώδη ακτινοβολία. Υπερήχων διασπορά και γαλακτωματοποίηση χρησιμοποιούνται στην παραγωγή όλων αυτών για υψηλής απόδοσης συγκολλητικούς τύπους.
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από εργαστήριο προς βιομηχανικό μέγεθος.