Formulacije ljepila visoke učinkovitosti – Poboljšano ultrazvučnom disperzijom

Ljepila visoke učinkovitosti sastavljena su od epoksidnih, silikonskih, poliuretanskih, polisulfidnih ili akrilnih sustava koji sadrže različita (nano) punila i aditive, koji ljepilu daju posebnu izvedbu kao što je čvrstoća prianjanja, mala težina, izdržljivost, otpornost na toplinu i održivost . Za formuliranje visokoučinkovitih ljepila potrebno je učinkovito i pouzdano miješanje. Ultrazvučna disperzija i emulgiranje se koriste za ravnomjerno kombiniranje različitih komponenti u homogene mješavine ljepila. Inline ultrazvuk miješa čak i visoko viskozne materijale i visoke količine nano-punila pouzdano i učinkovito proizvodeći vrhunska ljepila.

Ultrazvučne velike smične sile za disperziju ljepila visokih performansi

Ljepila visoke učinkovitosti nude izvanrednu snagu lijepljenja, izdržljivost i malu težinu. Ovisno o konačnoj primjeni, polimeri, kopolimeri i višestruki aditivi formuliraju se prema razrađenim receptima.

Epoksidne, silikonske, poliuretanske i akrilne sustave za ljepila i ljepila proizvode formulatori koji modificiraju bazu ljepila dodavanjem tvari za ljepljivost, mineralnih punila (talk, silicij, aluminijev oksid, itd.), sredstava za fleksibilizaciju, reduktora viskoznosti, boja, zgušnjivača, ubrzivača, promotori prianjanja, itd. Ove modifikacije služe u nekoliko svrha kao što je poboljšanje performansi i/ili pogodnosti obrade ili smanjenje troškova. Ultrazvučni raspršivači s visokim smicanjem idealni su za formuliranje različitih epoksidnih sustava u liniji i omogućuju fleksibilnu proizvodnju ljepila prilagođenih zahtjevima određenih aplikacija.

Ultrazvučne miješalice s velikim smicanjem za zahtjevne disperzijske i emulzijske primjene

Ultrazvučni procesori visokih performansi rade poput mješalice s velikim smicanjem. Ekstremne velike smične sile stvaraju se ultrazvučnom/akustičnom kavitacijom i idealne su za šaržnu i inline emulzifikaciju, disperziju, mljevenje, deaglomeraciju i homogenizaciju. Niske do visoke koncentracije čvrste tvari i viskoznosti mogu se lako obraditi korištenjem ultrazvučnih inline raspršivača.

Ultrazvučno visoko smično miješanje nanomaterijala u ljepilima

Nanomaterijali kao što su ugljikove nanocijevi (CNT), metalne nanočestice, nano-silika, nano-gline, nanovlakna i mnoge druge čestice nano veličine koriste se za proizvodnju nanoojačanih polimera (nanokompozita). Nanočestice su dobro poznate po svojoj sposobnosti mijenjanja mehaničkih svojstava (npr. krutosti, elastičnosti), električnih svojstava (npr. vodljivosti), funkcionalnih svojstava (npr. propusnosti, temperature staklenog prijelaza, modula) i performansi loma duroplastičnih polimernih ljepila. Ne samo da daju nanomaterijalima posebna svojstva visokih performansi kao što su čvrstoća veze, trajnost, vodljivost, elastičnost ili otpornost na toplinu; dodatak nanostrukturiranih čestica također može poboljšati barijerna svojstva polimera.
Visoke smične sile ultrazvučno generirane akustične kavitacije dobro su poznate po svojoj sposobnosti deaglomeracije i raspršivanja nanočestica, pa čak i lomljenja primarnih čestica (tj. ultrazvučno mljevenje). Kada se te ultrazvučne sile primijene na polimerne sustave koji sadrže nanočestice i druga punila, dobiva se vrlo ujednačena formulacija. Ultrazvučna disperzija je energetski učinkovita metoda koja pokazuje manju potrošnju energije u usporedbi s konvencionalnim metodama miješanja smicanja kao što su mješalice s lopaticama s velikim smicanjem, mješalice s impelerom ili mlinovi.

Kaboori i sur. (2013.) pokazali su da je ultrazvučna obrada učinkovita metoda za raspršivanje slojevitih struktura montmorilonita (MMT) i razvoj PVA ljepila ojačanih MMT-om. Ultrasonication se pokazao pouzdanim i učinkovitim u raspršivanju nanogline u PVA pri niskim (1% i 2%) i visokim (4%) opterećenjima.
Istraživački tim otkrio je da je „ultrazvučna tehnika vrlo učinkovita u raspršivanju nanogline, posebno pri velikim opterećenjima, suprotno mješalici velike brzine smicanja. Miješanje velikom brzinom može dispergirati nanoglinu u PVA samo pri malim opterećenjima i povećanoj čvrstoći veze PVA u različitim uvjetima. Miješanje velikom brzinom ima neke nedostatke: moguće oštećenje PVA emulzije (zbog jake sile smicanja koja se koristi tijekom miješanja), visoku cijenu i veliku potrošnju energije. Nasuprot tome, tehnika ultrazvučne obrade ima minimalan negativan utjecaj na PVA emulziju. Štoviše, tehnika ultrazvučne obrade je ekonomična jer se ultrazvučno miješanje može dogoditi prije proizvodnje PVA, a otopina koja sadrži nanoglinu može se dodati PVA tijekom proizvodnog procesa. Uzimajući u obzir rezultate dobivene iz ovog rada i našeg prethodnog rada te uzimajući u obzir prednosti tehnike ultrazvučne obrade u odnosu na miješanje velikom brzinom, dodavanje nanogline u PVA u industrijskim razmjerima čini se izvedivim i može se preporučiti proizvođačima ljepila za drvo.” (Kaboori i sur., 2013.)

Učinci ultrazvučnog otplinjavanja u proizvodnji ljepila

Dodatna prednost sonikacije, koja značajno poboljšava rezultate formulacije, je učinak deplinjavanja ultrazvučnog tretmana. Mehaničko miješanje velikom brzinom (npr. mješalice s lopaticama visokog smicanja) stvara veliki broj mjehurića plina u smjesi, što se u nekim slučajevima čak može primijetiti zbog posvijetljene boje smjese. Ultrazvučno visoko smično miješanje ima veliku prednost u tome što tehnika sonikacije ne uključuje plinove u formulaciju ljepila, umjesto toga ultrazvučni valovi tjeraju već prisutne mjehuriće plina da se spoje i isplivaju na površinu tekućine, odakle se plin može lako ukloniti. Na taj način ultrazvučna obrada potiče deplinjavanje i odzračivanje tekućina i formulacija ljepila. (usp. Shadlou et al., 2014.)

Visokoučinkoviti ultrazvučni raspršivači za industrijske formulacije ljepila

Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira visokoučinkovite ultrazvučne raspršivače za zahtjevne primjene kao što je proizvodnja visokoučinkovitih ljepila, visoko punjenih smola i nanokompozita. Hielscher ultrasonicators koriste se diljem svijeta za raspršivanje nanomaterijala u polimere, smole, premaze i druge materijale visokih performansi.
Hielscher ultrazvučni raspršivači mogu se hraniti putem različitih tokova dodavanja različitih materijala pod kontroliranim uvjetima protoka u zonu kavitacijskog miješanja. Ultrazvučni raspršivači su pouzdani i učinkoviti u obradi niske do visoke viskoznosti. Ovisno o sirovinama i cilju smanjenja veličine, ultrazvučni intenzitet može se precizno prilagoditi.
Za obradu viskoznih polimernih pasta, nanomaterijala i visokih koncentracija krutih tvari, ultrazvučni raspršivač mora biti sposoban proizvoditi 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 pokrenuti u radu 24/7. Mogućnost rada ultrazvučnog raspršivača pri visokim amplitudama i precizno podešavanje amplitude neophodna je za prilagodbu uvjeta ultrazvučnog procesa formulaciji ljepila visoke učinkovitosti, nanoojačanih polimernih smjesa i nanokompozita.
Osim ultrazvučne amplitude, tlak je još jedan vrlo važan procesni parametar. Pod povišenim tlakom pojačava se intenzitet ultrazvučne kavitacije i njezine posmične sile. Hielscherovi ultrazvučni reaktori mogu biti pod tlakom čime se dobivaju pojačani rezultati sonikacije.
Praćenje procesa i bilježenje podataka važni su za kontinuiranu standardizaciju procesa i kvalitetu proizvoda. Priključni senzori tlaka i temperature povezuju se s ultrazvučnim generatorom za praćenje i kontrolu procesa ultrazvučne disperzije. Svi važni parametri obrade kao što su ultrazvučna energija (neto + ukupna), temperatura, tlak i vrijeme automatski se protokoliraju i pohranjuju na ugrađenu SD karticu. Pristupom automatski snimljenim procesnim podacima, možete revidirati prethodne sonikacijske radove i procijeniti rezultate procesa.
Još jedna značajka prilagođena korisniku je daljinsko upravljanje našim digitalnim ultrazvučnim sustavima putem preglednika. Putem daljinskog upravljanja preglednikom možete pokrenuti, zaustaviti, prilagoditi i nadzirati svoj ultrazvučni procesor daljinski s bilo kojeg mjesta.
Kontaktirajte nas sada kako biste saznali više o našim visokoučinkovitim ultrazvučnim raspršivačima i njihovoj primjeni u proizvodnji visokoučinkovitih ljepila i premaza!
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:

---