Բարձր արդյունավետության սոսնձային բաղադրակազմեր – բարելավված ուլտրաձայնային դիսպերսմամբ
Բարձր արդյունավետության սոսինձները կազմված են էպօքսիդային, սիլիկոնային, պոլիուրեթանային, պոլիսուլֆիդային կամ ակրիլային համակարգերից, որոնք պարունակում են տարբեր (նանո-)լցանյութեր և հավելումներ՝ սոսնձին հաղորդելով հատուկ հատկություններ, ինչպիսիք են սոսնձման ամրությունը, թեթևությունը, երկարակեցությունը, ջերմակայունությունը և կայունությունը։ Բարձր արդյունավետության սոսինձների բաղադրակազմեր ստանալու համար անհրաժեշտ է արդյունավետ և հուսալի խառնում։ Ուլտրաձայնային դիսպերսումն ու էմուլգացումը կիրառվում են տարբեր բաղադրիչները հավասարաչափ միավորելու և համասեռ սոսնձային խառնուրդներ ստանալու համար։ Հոսքային ուլտրաձայնային մշակումը հուսալիորեն և արդյունավետորեն խառնում է նույնիսկ բարձր մածուցիկությամբ նյութերն ու նանոլցանյութերի բարձր պարունակությամբ խառնուրդները՝ ստանալով գերազանց հատկություններով սոսինձներ։
Ուլտրաձայնային սահքի բարձր ուժեր՝ բարձր արդյունավետության սոսինձների դիսպերսման համար
Բարձր արդյունավետության սոսինձներն ապահովում են սոսնձման բացառիկ ամրություն, երկարակեցություն և թեթևություն։ Կախված վերջնական կիրառությունից՝ պոլիմերներից, համապոլիմերներից և բազմաթիվ հավելումներից կազմում են բաղադրակազմեր՝ ըստ մանրամասն մշակված բաղադրատոմսերի։
Ուլտրաձայնային թաց աղացումն ու դիսպերսումը մասնիկների, օրինակ՝ TiO2 և այլ նանոմասնիկների, չափերի փոքրացման խիստ արդյունավետ մեթոդ են
MultiSonoReactor համակարգ՝ 4x 4kW հզորությամբ, հզոր ուլտրաձայնի կիրառությունների համար, ինչպիսին է նանոամրացված սոսինձների արտադրությունը։
Սոսինձների և սոսնձանյութերի էպօքսիդային, սիլիկոնային, պոլիուրեթանային և ակրիլային համակարգերը պատրաստում են բաղադրակազմեր մշակող մասնագետները, որոնք փոփոխում են սոսնձի հիմքը՝ ավելացնելով կպչունությունը բարձրացնող նյութեր, հանքային լցանյութեր (տալկ, սիլիցիումի երկօքսիդ, ալյումինի օքսիդ և այլն), ճկունացնող նյութեր, մածուցիկությունը նվազեցնող նյութեր, գունանյութեր, թանձրացուցիչներ, արագացուցիչներ, ադհեզիան ուժեղացնող նյութեր և այլն։ Այս փոփոխությունները ծառայում են մի քանի նպատակի, օրինակ՝ հատկությունների և/կամ մշակման հարմարավետության բարելավմանը կամ ծախսերի նվազեցմանը։ Սահքի բարձր ուժեր ստեղծող ուլտրաձայնային դիսպերսատորներն իդեալական են հոսքային եղանակով տարբեր էպօքսիդային համակարգերի բաղադրակազմեր ստանալու համար և հնարավորություն են տալիս ճկուն կերպով արտադրել կոնկրետ կիրառությունների պահանջներին համապատասխանեցված սոսինձներ։
Սահքի բարձր ուժեր ստեղծող ուլտրաձայնային խառնիչներ՝ դիսպերսման և էմուլգացման խստապահանջ կիրառությունների համար
Բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային մշակիչներն աշխատում են սահքի բարձր ուժեր ստեղծող խառնիչների նման։ Սահքի չափազանց բարձր ուժերն առաջանում են ուլտրաձայնային / ակուստիկ կավիտացիայի միջոցով և իդեալական են խմբաքանակային ու հոսքային էմուլգացման, դիսպերսման, աղացման, ապաագլոմերացման և հոմոգենացման կիրառությունների համար։ Ուլտրաձայնային հոսքային դիսպերսատորներով կարելի է հեշտությամբ մշակել պինդ նյութերի ցածրից մինչև բարձր կոնցենտրացիաներով և ցածրից մինչև բարձր մածուցիկությամբ նյութեր։
Սոսինձներում նանոնյութերի ուլտրաձայնային խառնում՝ սահքի բարձր ուժերով
Նանոնյութերը, ինչպիսիք են ածխածնային նանոխողովակները (CNTs), մետաղական նանոմասնիկները, նանոսիլիցիումի երկօքսիդը, նանոկավերը, նանոմանրաթելերը և նանոչափերի բազմաթիվ այլ մասնիկներ, օգտագործվում են նանոամրացված պոլիմերներ (նանոկոմպոզիտներ) արտադրելու համար։ Նանոմասնիկները հայտնի են ջերմառեակտիվ պոլիմերային սոսինձների մեխանիկական հատկությունները (օրինակ՝ կոշտությունը, առաձգականությունը), էլեկտրական հատկությունները (օրինակ՝ հաղորդականությունը), գործառական հատկությունները (օրինակ՝ թափանցելիությունը, ապակեցման ջերմաստիճանը, մոդուլը) և քայքայման բնութագրերը փոփոխելու իրենց ունակությամբ։ Նանոնյութերը ոչ միայն հաղորդում են բարձր արդյունավետությունն ապահովող հատուկ հատկություններ, ինչպիսիք են սոսնձման ամրությունը, երկարակեցությունը, «conduciveness», առաձգականությունը կամ ջերմակայունությունը, այլև նանոկառուցվածքային մասնիկների ավելացումը կարող է բարելավել պոլիմերների պատնեշային հատկությունները։
Ուլտրաձայնով առաջացվող ակուստիկ կավիտացիայի սահքի բարձր ուժերը հայտնի են նանոմասնիկները ապաագլոմերացնելու և դիսպերսելու, նույնիսկ առաջնային մասնիկները տրոհելու ունակությամբ (այսինքն՝ ուլտրաձայնային աղացում)։ Երբ այս ուլտրաձայնային ուժերը կիրառվում են նանոմասնիկներ և այլ լցանյութեր պարունակող պոլիմերային համակարգերի նկատմամբ, ստացվում է խիստ համասեռ բաղադրակազմ։ Ուլտրաձայնային դիսպերսումն էներգաարդյունավետ մեթոդ է, որն ավելի քիչ էներգիա է սպառում՝ համեմատած սահքի ուժերով խառնման ավանդական մեթոդների հետ, որոնցում օգտագործվում են, օրինակ, սահքի բարձր ուժեր ստեղծող շեղբավոր խառնիչներ, թիակավոր խառնիչներ կամ աղացներ։
- Հուսալի և արդյունավետ դիսպերսում
- Խառնման գերազանց ընդհանուր արդյունավետություն
- Արագ խառնում
- Բարձր արտադրողականություն
- Նանոամրացում
- Գազազերծում
- Սոսնձման ամրության բարձրացում
- Բարձր մածուցիկությամբ նյութերի հեշտ մշակում
- Խմբաքանակային և հոսքային մշակում
- Բաղադրակազմերի փորձարկում՝ առանց ռիսկի
- Արտադրական մասշտաբի գծային մեծացում
- Էներգաարդյունավետություն
Kaboori et al. (2013) ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, որ ուլտրաձայնային մշակումը արդյունավետ մեթոդ է մոնտմորիլոնիտի (MMT) շերտավոր կառուցվածքները դիսպերսելու և MMT-ով ամրացված PVA սոսինձներ մշակելու համար։ Ուլտրաձայնային մշակումը հուսալի և արդյունավետ է եղել PVA-ում նանոկավը դիսպերսելու համար՝ ինչպես ցածր (1% և 2%), այնպես էլ բարձր (4%) պարունակությունների դեպքում։
Հետազոտական խումբը պարզել է, որ «ուլտրաձայնային մեթոդը շատ արդյունավետ է նանոկավը դիսպերսելու համար, հատկապես բարձր պարունակությունների դեպքում՝ ի տարբերություն բարձր սահքային արագությամբ խառնիչի։ Բարձր արագությամբ խառնումը կարողացել է նանոկավը դիսպերսել PVA-ում միայն ցածր պարունակությունների դեպքում և տարբեր պայմաններում մեծացրել է PVA-ի սոսնձման ամրությունը։ Բարձր արագությամբ խառնումն ունի որոշ թերություններ՝ PVA էմուլսիայի հնարավոր վնասում (խառնման ընթացքում կիրառվող ուժեղ սահքային ուժի պատճառով), բարձր արժեք և էներգիայի մեծ սպառում։ Ի տարբերություն դրա՝ ուլտրաձայնային մշակման մեթոդը նվազագույն բացասական ազդեցություն ունի PVA էմուլսիայի վրա։ Ավելին, ուլտրաձայնային մշակման մեթոդը տնտեսապես շահավետ է, քանի որ ուլտրաձայնային խառնումը կարող է իրականացվել նախքան PVA-ի արտադրությունը, իսկ նանոկավ պարունակող լուծույթը կարող է ավելացվել PVA-ին արտադրության ընթացքում։ Հաշվի առնելով այս հոդվածում և մեր նախորդ աշխատանքում ստացված արդյունքները, ինչպես նաև ուլտրաձայնային մշակման մեթոդի առավելությունները բարձր արագությամբ խառնման նկատմամբ՝ արդյունաբերական մասշտաբով PVA-ին նանոկավ ավելացնելն իրագործելի է թվում և կարող է առաջարկվել փայտի սոսինձներ արտադրողներին»։ (Kaboori et al., 2013)
Կարծրացուցիչում դիսպերսված տարբեր նանոլցանյութերի համեմատություն (ուլտրաձայնային մշակում – US)՝ (a) 0,5 wt% ածխածնային նանոմանրաթել (CNF), (b) 0,5 wt% օքսիդացված CNT
Հետազոտություն և նկար՝ Zanghellini et al., 2021
Ուլտրաձայնային գազազերծման ազդեցությունները սոսինձների արտադրության մեջ
Ուլտրաձայնային մշակման լրացուցիչ առավելությունը, որը զգալիորեն բարելավում է բաղադրակազմի պատրաստման արդյունքները, ուլտրաձայնային մշակման գազազերծող ազդեցությունն է։ Բարձր արագությամբ մեխանիկական խառնումը (օրինակ՝ բարձր սահքային ուժերով աշխատող թիակավոր խառնիչներով) խառնուրդում առաջացնում է մեծ քանակությամբ գազային պղպջակներ, ինչը որոշ դեպքերում կարող է նույնիսկ նկատվել խառնուրդի գույնի բացվելուց։ Բարձր սահքային ուժերով ուլտրաձայնային խառնման հսկայական առավելությունն այն է, որ ուլտրաձայնային մշակման մեթոդը գազեր չի ներմուծում սոսնձային բաղադրակազմի մեջ. փոխարենը՝ ուլտրաձայնային ալիքները ստիպում են արդեն առկա գազային պղպջակներին միաձուլվել և բարձրանալ հեղուկի մակերևույթ, որտեղից գազը հեշտությամբ կարելի է հեռացնել։ Այդպիսով, ուլտրաձայնային մշակումը նպաստում է հեղուկների և սոսնձային բաղադրակազմերի գազազերծմանն ու օդազերծմանը։ (համեմատեք՝ Shadlou et al., 2014)
Բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային դիսպերսիչներ՝ արդյունաբերական սոսնձային բաղադրակազմերի համար
Hielscher Ultrasonics ընկերությունը նախագծում, արտադրում և մատակարարում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային դիսպերսիչներ՝ ծանր աշխատանքային պայմաններով կիրառությունների համար, ինչպիսիք են բարձր գործառնական հատկություններով սոսինձների, լցանյութերի բարձր պարունակությամբ խեժերի և նանոկոմպոզիտների արտադրությունը։ Hielscher ուլտրաձայնային սարքերն ամբողջ աշխարհում օգտագործվում են պոլիմերներում, խեժերում, ծածկույթներում և բարձր գործառնական հատկություններով այլ նյութերում նանոնյութեր դիսպերսելու համար։
Hielscher ուլտրաձայնային դիսպերսատորները կարող են սնուցվել տարբեր հոսքերով՝ տարբեր նյութեր հոսքի վերահսկվող պայմաններում ներմուծելով կավիտացիոն խառնման գոտի։ Ուլտրաձայնային դիսպերսատորները հուսալի և արդյունավետ են ցածրից մինչև բարձր մածուցիկությամբ նյութերի մշակման համար։ Կախված հումքից և չափերի փոքրացման նպատակից՝ ուլտրաձայնի ինտենսիվությունը կարող է ճշգրիտ կարգավորվել։
Մածուցիկ պոլիմերային մածուկներ, նանոնյութեր և պինդ նյութերի բարձր կոնցենտրացիաներով խառնուրդներ մշակելու համար ուլտրաձայնային դիսպերսատորը պետք է կարողանա անընդհատ ապահովել բարձր ամպլիտուդներ։ Hielscher Ultrasonics ընկերության արդյունաբերական ուլտրաձայնային պրոցեսորները կարող են ապահովել շատ բարձր ամպլիտուդներ՝ լրիվ բեռնվածությամբ անընդհատ աշխատանքի ընթացքում։ Մինչև 200µm ամպլիտուդներով աշխատանքը կարող է հեշտությամբ իրականացվել 24/7 ռեժիմով։ Ուլտրաձայնային դիսպերսատորը բարձր ամպլիտուդներով գործարկելու և ամպլիտուդը ճշգրիտ կարգավորելու հնարավորությունն անհրաժեշտ է՝ ուլտրաձայնային գործընթացի պայմանները բարձր արդյունավետությամբ սոսինձների, նանոամրացված պոլիմերային խառնուրդների և նանոկոմպոզիտների բաղադրակազմերի պատրաստմանը հարմարեցնելու համար։
Ուլտրաձայնային ամպլիտուդից բացի՝ ճնշումը գործընթացի մեկ այլ շատ կարևոր պարամետր է։ Բարձր ճնշումների դեպքում մեծանում են ուլտրաձայնային կավիտացիայի ինտենսիվությունը և դրա սահքի ուժերը։ Hielscher ընկերության ուլտրաձայնային ռեակտորները կարող են աշխատել բարձրացված ճնշման տակ՝ այդպիսով ապահովելով ուլտրաձայնային մշակման ուժեղացված արդյունքներ։
Գործընթացի մշտադիտարկումը և տվյալների գրանցումը կարևոր են շարունակական գործընթացի ստանդարտացման և արտադրանքի որակի համար։ Միացվող ճնշման և ջերմաստիճանի տվիչները լարերով միացվում են ուլտրաձայնային գեներատորին՝ ուլտրաձայնային դիսպերսման գործընթացը մշտադիտարկելու և վերահսկելու համար։ Մշակման բոլոր կարևոր պարամետրերը, ինչպիսիք են ուլտրաձայնային էներգիան (զուտ + ընդհանուր), ջերմաստիճանը, ճնշումը և ժամանակը, ինքնաբերաբար գրանցվում և պահվում են ներկառուցված SD քարտում։ Մուտք գործելով գործընթացի ինքնաբերաբար գրանցված տվյալներին՝ կարող եք վերանայել ուլտրաձայնային մշակման նախորդ գործարկումները և գնահատել գործընթացի արդյունքները։
Օգտագործման համար հարմար մեկ այլ գործառույթ է մեր թվային ուլտրաձայնային համակարգերի հեռակառավարումը դիտարկիչի միջոցով։ Դիտարկիչով հեռակառավարման միջոցով կարող եք ցանկացած վայրից հեռակա գործարկել, կանգնեցնել, կարգավորել և մշտադիտարկել ձեր ուլտրաձայնային պրոցեսորը։
Կապվե՛ք մեզ հետ հիմա՝ ավելին իմանալու մեր բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային դիսպերսատորների և բարձր արդյունավետությամբ սոսինձների ու ծածկույթների արտադրության մեջ դրանց կիրառությունների մասին։
Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մշակման մոտավոր արտադրողականության մասին․
| Խմբաքանակի ծավալ | Ծավալային հոսքի արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| Կիրառելի չէ | 10–100L/min | UIP16000 |
| Կիրառելի չէ | ավելի մեծ | սարքերի համախումբ՝ UIP16000 |
Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր, փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբներով խառնման, դիսպերսման, էմուլգացման և էքստրակցիայի համար։
Գրականություն / Հղումներ
- 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.
Արժե իմանալ
Բարձր արդյունավետությամբ սոսնձանյութեր և սոսինձներ
Բարձր արդյունավետությամբ սոսնձանյութերը, սոսինձները և գերսոսինձները կիրառվում են արդյունաբերության բազմաթիվ ճյուղերում։ Բարձր արդյունավետությամբ սոսինձների կարևոր առավելությունն է դրանց բացառիկ սոսնձման ամրությունը և փոքր քաշը։ Բարձր արդյունավետությամբ սոսինձները լայնորեն կիրառվում են շինարարության, ավտոմոբիլային և օդատիեզերական ոլորտներում, բժշկական սարքավորումների, լայն սպառման ապրանքների, կոշկեղենի և բազմաթիվ այլ ապրանքների արտադրության մեջ։
Պոլիմերները սոսինձներում օգտագործվող հիմքային նյութն են։ Հաճախ օգտագործվող պոլիմերներից են պոլիեսթերները, համապոլիեսթերը, համապոլիամիդային էլաստոմերները, պոլիոլները և պոլիուրեթանը (PU)։
Յուրաքանչյուր արդյունաբերական ճյուղի և կիրառության համար հասանելի են համապատասխանեցված հատկություններով հատուկ սոսինձներ։ Օրինակ՝ ջրային հիմքով լամինացման սոսնձային համակարգերը հաճախ օգտագործվում են սննդամթերքի փաթեթավորման համար, մինչդեռ ջերմապլաստիկ պոլիուրեթանի հիմքով բարձր արդյունավետությամբ սոսինձները լայնորեն կիրառվում են կոշկեղենի արտադրության մեջ։ Ըստ բաղադրակազմի պատրաստման տեխնոլոգիայի՝ բարձր արդյունավետությամբ սոսինձները կարելի է բաժանել չորս հիմնական խմբի՝ լուծիչի հիմքով, ջրային հիմքով, տաք հալվող և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթմամբ կարծրացող։ Ուլտրաձայնային դիսպերսումը և էմուլգացումը կիրառվում են բարձր արդյունավետությամբ սոսինձների այս բոլոր չորս տեսակների արտադրության մեջ։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր կատարողականությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափեր։