פורמולציות דבק בעלות ביצועים גבוהים – משופר על ידי פיזור קולי

דבקים בעלי ביצועים גבוהים מורכבים ממערכות אפוקסי, סיליקון, פוליאוריתן, פוליסולפיד או אקריליק המכילות חומרי מילוי ותוספים שונים (ננו), המעניקים לדבק ביצועים מיוחדים כגון חוזק קשר, משקל קל, עמידות, עמידות בחום וקיימות. ערבוב יעיל ואמין נדרש כדי ליצור דבקים בעלי ביצועים גבוהים. פיזור קולי תחליב משמש לשלב רכיבים שונים באופן אחיד לתוך תערובות דבק הומוגניות. סוניקציה מוטבעת משלבת אפילו חומרים צמיגים גבוהים ועומסי ננו-מילוי גבוהים בצורה אמינה ויעילה, ומייצרת דבקים מעולים.

כוחות גזירה גבוהים קוליים לפיזור דבקים בעלי ביצועים גבוהים

דבקים בעלי ביצועים גבוהים מציעים חוזק הדבקה יוצא דופן, עמידות ומשקל קל. בהתאם ליישום הסופי, פולימרים, קופולימרים ותוספים מרובים מנוסחים בעקבות מתכונים מפורטים.

מערכות אפוקסי, סיליקון, פוליאוריתן ואקריליק לדבקים ודבקים מיוצרים על ידי פורמולטורים, המשנים את בסיס הדבק על ידי הוספת טקיפיירים, חומרי מילוי מינרליים (טלק, סיליקה, אלומינה וכו '), פלקסיבילייזרים, מפחיתי צמיגות, צבעים, מעבים, מאיצים, מקדמי הדבקה וכו '. שינויים אלה משרתים מספר מטרות, כגון שיפור הביצועים ו / או נוחות העיבוד או כדי להפחית עלויות. מפזר גזירה גבוה אולטראסוני אידיאלי לגיבוש מערכות אפוקסי שונות בתוך השורה ומאפשר ייצור גמיש של דבקים המותאמים לדרישות של יישומים מסוימים.

מערבלים אולטראסוניים בעלי גזירה גבוהה ליישומי פיזור ותחליב תובעניים

מעבדים על-קוליים בעלי ביצועים גבוהים פועלים כמו מיקסר בעל גזירה גבוהה. כוחות הגזירה הגבוהים הקיצוניים נוצרים על ידי קוויטציה קולית / אקוסטית והם אידיאליים ליישומי תחליב אצווה ומוטבע, פיזור, כרסום, פירוק והומוגניזציה. ניתן לעבד בקלות ריכוזים מוצקים וצמיגויות נמוכים עד גבוהים באמצעות מפיצים מוטבעים על-קוליים.

ערבוב אולטראסוני בגזירה גבוהה של ננו-חומרים בדבקים

ננו-חומרים כגון ננו-צינוריות פחמן (CNT), ננו-חלקיקים מתכתיים, ננו-סיליקה, ננו-חרסיות, ננו-סיבים וחלקיקים ננומטריים רבים אחרים משמשים לייצור פולימרים ננו-מחוזקים (ננו-מרוכבים). ננו-חלקיקים ידועים ביכולתם לשנות תכונות מכניות (למשל, קשיחות, גמישות), תכונות חשמליות (למשל, מוליכות), תכונות פונקציונליות (למשל, חדירות, טמפרטורת מעבר זכוכית, מודולוס) וביצועי שבר של דבקים פולימריים תרמוסטים. לא רק לתת ננו-חומרים תכונות מיוחדות ביצועים גבוהים כגון חוזק קשר, עמידות, תרומה, גמישות או עמידות בחום; תוספת של חלקיקים ננו-מובנים יכולה לשפר גם את תכונות המחסום של פולימרים.
כוחות הגזירה הגבוהים של קוויטציה אקוסטית הנוצרת באולטרה-סאונד ידועים ביכולתם לפרק ולפזר ננו-חלקיקים ואפילו לשבור חלקיקים ראשוניים (כלומר, כרסום על-קולי). כאשר כוחות על-קוליים אלה מופעלים על מערכות פולימריות המכילות ננו-חלקיקים וחומרי מילוי אחרים, מתקבלת נוסחה אחידה מאוד. פיזור על-קולי הוא שיטה חסכונית באנרגיה המציגה צריכת אנרגיה נמוכה יותר בהשוואה לשיטות ערבוב גזירה קונבנציונליות כגון מערבלי להבים בעלי גזירה גבוהה, מערבלי אימפלר או טחנות.

Kaboori et al. (2013) הראו כי אולטרה-סוניקציה היא שיטה יעילה לפיזור מבנים שכבתיים של מונטמורילוניט (MMT) ופיתוח דבקי PVA מחוזקים ב-MMT. אולטרסוניקציה הוכחה כאמינה ויעילה בפיזור ננו-חימר ב-PVA בעומסים נמוכים (1% ו-2%) וגבוהים (4%).
צוות המחקר מצא כי "הטכניקה העל-קולית יעילה מאוד בפיזור ננו-חימר במיוחד בעומסים גבוהים, בניגוד למערבל במהירות גזירה גבוהה. ערבוב מהיר יכול לפזר ננו-חימר ב-PVA רק בעומסים נמוכים וחוזק קשר מוגבר של PVA בתנאים שונים. לערבוב במהירות גבוהה יש כמה חסרונות: נזק אפשרי לאמולסיה PVA (בגלל כוח גזירה חזק המשמש במהלך הערבוב), עלות גבוהה וצריכת אנרגיה גבוהה. לעומת זאת, טכניקת ultrasonication יש השפעה שלילית מינימלית על תחליב PVA. יתר על כן, טכניקת אולטרה-סוניקציה היא חסכונית מכיוון שערבוב קולי יכול להתרחש לפני ייצור PVA וניתן להוסיף את התמיסה המכילה ננו-חימר ל- PVA במהלך תהליך הייצור. על ידי התחשבות בתוצאות שהתקבלו ממאמר זה ומעבודתנו הקודמת ועל ידי התחשבות ביתרונות של טכניקת אולטרה-סוניקציה על פני ערבוב במהירות גבוהה, הוספת ננו-חימר ל-PVA בקנה מידה תעשייתי נראית אפשרית וניתן להמליץ עליה ליצרני דבקי עץ". (Kaboori et al., 2013)

אפקטים של הפחתת גזים על-קוליים בייצור דבקים

יתרון נוסף של סוניקציה, אשר משפר את תוצאות ניסוח באופן משמעותי, הוא אפקט degasification של הטיפול קולי. ערבוב מכני במהירות גבוהה (למשל, מערבלי להבים בעלי גזירה גבוהה) מייצר מספר רב של בועות גז בתערובת, שבמקרים מסוימים אף ניתן להבחין בהן בשל הצבע הבהיר של התערובת. לערבוב אולטראסוני בגזירה גבוהה יש את ההתקדמות העצומה שטכניקת הסוניקציה אינה משלבת גזים בנוסחת הדבק, במקום זאת גלי האולטרסאונד מאלצים בועות גז שכבר קיימות להתגבש ולצוף אל פני השטח הנוזליים, משם ניתן להסיר את הגז בקלות. בכך, ultrasonication מקדם degasification ו de-aeration של נוזלים ניסוחים דבק. (ראה: Shadlou et al., 2014)

מפיצים על-קוליים בעלי ביצועים גבוהים עבור פורמולציות דבק תעשייתיות

Hielscher Ultrasonics מתכננת, מייצרת ומפיצה מפיצים קוליים בעלי ביצועים גבוהים עבור יישומים כבדים כגון ייצור דבקים בעלי ביצועים גבוהים, שרפים מלאים מאוד וננו-מרוכבים. אולטרסאונד Hielscher משמשים ברחבי העולם לפיזור ננו-חומרים לפולימרים, שרפים, ציפויים וחומרים אחרים בעלי ביצועים גבוהים.
ניתן להאכיל מפיצים קוליים של Hielscher באמצעות זרמי הזנה שונים, תוך הוספת חומרים שונים בתנאי זרימה מבוקרים לאזור הערבוב הקוויטציוני. מפיצים קוליים הם אמינים ויעילים בעיבוד צמיגות נמוכה עד גבוהה. בהתאם לחומרי הגלם ויעד הפחתת הגודל, ניתן להתאים במדויק את עוצמת העל-קולי.
על מנת לעבד משחות פולימר צמיגות, ננו-חומרים וריכוזים מוצקים גבוהים, המפזר העל-קולי חייב להיות מסוגל לייצר אמפליטודות גבוהות ברציפות. Hielscher Ultrasonics’ מעבדים קוליים תעשייתיים יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד בפעולה רציפה תחת עומס מלא. ניתן להפעיל בקלות אמפליטודות של עד 200μm בפעולה 24/7. האפשרות להפעיל מפזר קולי באמפליטודות גבוהות ולהתאים את המשרעת במדויק נחוצה כדי להתאים את תנאי התהליך העל-קולי לניסוח דבקים בעלי ביצועים גבוהים, תערובות פולימרים מחוזקים ננו-מחוזק וננו-מרוכבים.
מלבד המשרעת קולית, לחץ הוא עוד פרמטר תהליך חשוב מאוד. תחת לחצים גבוהים, עוצמת הקוויטציה העל-קולית וכוחות הגזירה שלה מתעצמת. ניתן להפעיל לחץ על הכורים העל-קוליים של היילשר ובכך להשיג תוצאות סוניקציה מוגברות.
ניטור תהליכים ורישום נתונים חשובים לסטנדרטיזציה מתמשכת של תהליכים ולאיכות המוצר. חיישני לחץ וטמפרטורה הניתנים לחיבור חוטים לגנרטור העל-קולי לצורך ניטור ובקרה של תהליך הפיזור העל-קולי. כל פרמטרי העיבוד החשובים כגון אנרגיה קולית (נטו + סה"כ), טמפרטורה, לחץ וזמן פרוטוקולים באופן אוטומטי ומאוחסנים על כרטיס SD מובנה. על-ידי גישה לנתוני התהליך שנרשמו באופן אוטומטי, באפשרותך לשנות ריצות סוניקציה קודמות ולהעריך את תוצאות התהליך.
תכונה ידידותית למשתמש נוספת היא שלט הדפדפן של המערכות האולטרה-סוניות הדיגיטליות שלנו. באמצעות בקרת דפדפן מרחוק אתה יכול להתחיל, לעצור, להתאים ולנטר את המעבד הקולי שלך מרחוק מכל מקום.
צרו איתנו קשר עכשיו כדי ללמוד עוד על המפיצים האולטרסוניים בעלי הביצועים הגבוהים שלנו והיישומים שלהם בייצור דבקים וציפויים בעלי ביצועים גבוהים!
הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו:

---