Formulacije ljepila visokih performansi – Poboljšano ultrazvučnom disperzijom
Ljepila visokih performansi sastoje se od epoksidnih, silikonskih, poliuretanskih, polisulfidnih ili akrilnih sustava koji sadrže različita (nano)punila i aditive, koji ljepilu daju posebne performanse kao što su čvrstoća veze, mala težina, trajnost, otpornost na toplinu i održivost. Za formuliranje ljepila visokih performansi potrebno je učinkovito i pouzdano miješanje. Ultrazvučna disperzija i emulgacija se koristi kombinirati različite komponente ravnomjerno u homogene mješavine ljepila. Inline sonication pouzdano i učinkovito miješa čak i visoke viskozne materijale i visoka opterećenja nano punila i učinkovito proizvodi vrhunska ljepila.
Ultrazvučne sile visokog smicanja za disperziju ljepila visokih performansi
Ljepila visokih performansi nude izvanrednu čvrstoću lijepljenja, trajnost i laganu težinu. Ovisno o konačnoj primjeni, polimeri, kopolimeri i višestruki aditivi formulirani su prema razrađenim receptima.
Ultrazvučno mokro glodanje i raspršivanje vrlo je učinkovita metoda za smanjenje veličine čestica, npr.
MultiSonoReactor s 4x 4kW za ultrazvučne primjene snage kao što je proizvodnja nano-ojačanih ljepila.
Epoksidne, silikonske, poliuretanske i akrilne sustave za ljepila i ljepila proizvode formulatori, koji mijenjaju ljepljivu podlogu dodavanjem taktika, mineralnih punila (talk, silicijev dioksid, glinica itd.), Flexibilizers, reduktori viskoznosti, bojila, zgušnjivači, akceleratori, adhezijski promotori itd. Te izmjene služe u nekoliko svrha, kao što su poboljšanje praktičnosti performansi i/ili obrade ili smanjenje troškova. Ultrazvučni raspršivač s visokim smicačem idealan je za formuliranje različitih epoksidnih sustava u liniji i omogućuje fleksibilnu proizvodnju ljepila prilagođenih zahtjevima određenih primjena.
Ultrazvučni high-shear mješalice za zahtjevne disperzije i emulzije aplikacije
Ultrazvučni procesori visokih performansi rade kao mješalica za smicanje visokih performansi. Ekstremne sile visokog smicanja generiraju se ultrazvučnom / akustičnom kavitacijom i idealne su za serijsku i inline emulgaciju, disperziju, glodanje, deaglomeraciju i homogenizaciju aplikacija. Niske do visoke čvrste koncentracije i viskoznosti mogu se lako obraditi pomoću ultrazvučnih linijskih raspršivača.
Ultrazvučno miješanje nanomaterijala u ljepilima
Za proizvodnju nanočestica (nanokompozititi) koriste se nanomaterijali kao što su ugljikove nanocjevčice (CNTs), metalne nanočestice, nano-silicijev dioksid, nano-gline, nanofibres i mnoge druge čestice nano veličine. Nanočestice su poznate po svojoj sposobnosti mijenjanja mehaničkih svojstava (npr. krutost, elastičnost), električnih svojstava (npr. vodljivost), funkcionalnih svojstava (npr. propusnost, temperatura prijelaza stakla, modul) i performansi loma polimernih ljepila termoseta. Ne samo da nanomaterijalima daju posebna svojstva visokih performansi kao što su čvrstoća veze, trajnost, pogodnost, elastičnost ili otpornost na toplinu; dodavanje nano-strukturiranih čestica također može poboljšati svojstva barijere polimera.
Visoke sile smicanja ultrazvučno generirane akustične kavitacije dobro su poznate po svojoj sposobnosti deaglomeracije i raspršivanja nano-čestica, pa čak i razbijanja primarnih čestica (tj. ultrazvučnog mljevenja). Kada se ove ultrazvučne sile primjenjuju 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 noževa s visokim smicanjem, mješalice rotora ili mlinovi.
- Pouzdana i učinkovita disperzija
- Vrhunske ukupne performanse miješanja
- Brzo miješanje
- Visoka propusnost
- Nano-pojačanje
- otplinjavanje
- Povećana čvrstoća veze
- Lako se može obraditi visoke viskoznosti
- serije i linijsko
- Ispitivanje formulacije bez rizika
- Linearno mjerilo gore
- energetski učinkovit
(2013) pokazao da ultrazvuka je učinkovita metoda za raspršivanje slojevitih struktura montmorillonit (MMT) i razviti MMT-ojačane PVA ljepila. Ultrasonication je prikazan kao pouzdan i učinkovit u raspršivanju nanoclay u PVA na niskoj (1% i 2%) i visokim (4%) opterećenja.
Istraživački tim je otkrio da je "ultrazvučna tehnika vrlo učinkovita u raspršivanju nanoclaya posebno pri visokim opterećenjima, suprotno miješalici velike brzine smicanja. Miješanje velike brzine može raspršiti nanoclay u PVA samo pri malim opterećenjima i povećanoj čvrstoći veze PVA u različitim uvjetima. Miješanje velike brzine ima neke nedostatke: moguće oštećenje PVA emulzije (zbog jake sile smicanja koja se koristi tijekom miješanja), visoku cijenu i visoku potrošnju energije. Nasuprot tome, tehnika ultrazvuka ima minimalni negativan utjecaj na PVA emulziju. Štoviše, tehnika ultrazvuka je ekonomična jer ultrazvučno miješanje može se obaviti prije proizvodnje PVA i otopina koja sadrži nanoclay može se dodati PVA tijekom proizvodnog procesa. Uzimajući u obzir rezultate dobivene iz ovog rada i našeg prethodnog rada i uzimajući u obzir prednosti tehnike ultrazvuka nad brzim miješanjem, dodavanje nanoclaya PVA u industrijskim razmjerima čini se izvedivim i može se preporučiti proizvođačima ljepila za drvo." (Kaboori i sur., 2013.)
Usporedba različitih nanofillera raspršenih u učvršćivaču (ultrasonication —US): (a) 0,5 wt% ugljikova nanofibera (CNF); (b) 0,5 wt% Oksidirane HNL-a
Studija i slika: Zanghellini i sur., 2021
Ultrazvučni efekti otplinjavanja u proizvodnji ljepila
Dodatna prednost ultrazvukom, koja značajno poboljšava rezultate formulacije, je učinak otplinjavanja ultrazvučnog liječenja. Mehaničko miješanje velike brzine (npr. mješalice za oštrice smicanja) proizvodi veliki broj mjehurića plina u smjesi, što se u nekim slučajevima čak može primijetiti zbog posvijetljene boje smjese. Ultrazvučno miješanje s visokim smicanjem ima ogromnu avansnost da tehnika ultrazvukom ne uključuje plinove u formulaciju ljepila, već ultrazvučni valovi prisiljavaju već prisutne mjehuriće plina da se spoje i plutaju na tekuću površinu, odakle se plin lako može ukloniti. Na taj način, ultrazvuka potiče otplinjavanje i uklanjanje aeracije tekućina i ljepljivih formulacija. (cp. Shadlou et al., 2014.)
Ultrazvučni raspršivači visokih performansi za formulacije industrijskog ljepila
Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučne raspršivače visokih performansi za teške primjene kao što su proizvodnja ljepila visokih performansi, visoko ispunjenih smola i nanokompozita. Hielscher ultrasonicators koriste se širom svijeta za raspršivanje nano-materijala u polimere, smole, premaze i druge materijale visokih performansi.
Hielscher ultrazvučni raspršivači mogu se hraniti putem raznih tokova hranjenja dodajući različite materijale pod kontroliranim uvjetima protoka u kavitaciju zonu miješanja. Ultrazvučni raspršivači su pouzdani i učinkoviti u obradi niskih do visokih viskoznosti. Ovisno o sirovinama i cilju smanjenja veličine, ultrazvučni intenzitet može se precizno prilagoditi.
Da bi se obradila viskozna polimerna pasta, nano-materijali i visoke čvrste koncentracije, ultrazvučni raspršivač mora biti sposoban proizvesti 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 24/7 operaciji. Mogućnost upravljanja ultrazvučnim raspršivačem na visokim amplitudama i precizno podešavanje amplitude potrebna je za prilagodbu ultrazvučnih uvjeta procesa formulaciji ljepila visokih performansi, nano-ojačanih polimernih smjesa i nanokompozita.
Osim ultrazvučne amplitude, tlak je još jedan vrlo važan parametar procesa. Pod povišenim pritiscima intenzivira se intenzitet ultrazvučne kavitacije i njezine sile smicanja. Hielscher ultrazvučni reaktori mogu biti pod tlakom i time dobiti pojačane rezultate ultrazvukom.
Praćenje procesa i bilježenje podataka važni su za kontinuiranu standardizaciju procesa i kvalitetu proizvoda. Priključni senzori tlaka i temperature žica na ultrazvučni generator za praćenje i kontrolu ultrazvučnog procesa disperzije. Svi važni parametri obrade kao što su ultrazvučna energija (neto + ukupno), temperatura, tlak i vrijeme automatski se protokoliraju i pohranjuju na ugrađenu SD karticu. Pristupom automatski snimljenim procesnim podacima možete revidirati prethodne rezultate ultrazvukom i procijeniti rezultate procesa.
Još jedna značajka prilagođena korisnicima je daljinski upravljač preglednika naših digitalnih ultrazvučnih sustava. Putem daljinskog kontrole preglednika možete pokrenuti, zaustaviti, prilagoditi i pratiti svoj ultrazvučni procesor na daljinu s bilo kojeg mjesta.
Obratite nam se sada kako biste saznali više o našim ultrazvučnim raspršivačima visokih performansi i njihovim primjenama u proizvodnji ljepila i premaza visokih performansi!
Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Batch Volumen | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 mL | 10 do 200 mL / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l / min | UIP4000hdT |
| N.a. | 10 do 100 l / min | UIP16000 |
| N.a. | veći | grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje aplikacija, disperziju, emulzifikaciju i ekstrakciju na laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.
Književnost / 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 visokih performansi, ljepila i super ljepila koriste se u mnogostrukim industrijama. Važna prednost ljepila visokih performansi je njihova izvanredna čvrstoća lijepljenja i mala težina. Ljepila visokih performansi široko se koriste u građevinarstvu, automobilskom i zrakoplovnom sektoru, proizvodnji medicinske opreme, robnih proizvoda i obuće među mnogim drugim proizvodima.
Polimeri su osnovni materijal koji se koristi u ljepilima. Najčešće korišteni polimeri uključuju poliestere, kopoliester, copolyamide elastomere, poliole i poliuretan (PU).
Za svaku industriju i primjenu dostupna su posebna ljepila s prilagođenim svojstvima. Na primjer, sustavi ljepila za laminiranje na bazi vode često se koriste za pakiranje hrane, dok se termoplastična poliuretanska ljepila visokih performansi široko primjenjuju u obući. Na temelju tehnologije formulacije, ljepila visokih performansi mogu se podijeliti u četiri glavna segmenta na bazi otapala, na bazi vode, vrućeg taljenja i UV-izlječive. Ultrazvučna disperzija i emulgacija koriste se u proizvodnji svih ovih za visoke performanse ljepljivih tipova.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi Laboratorija do industrijske veličine.