Formulasi Perekat Berkinerja Tinggi – Ditingkatkan oleh Ultrasonic Dispersion
Perekat berkinerja tinggi terdiri dari epoxy, silikon, poliuretan, polisulfida, atau sistem akrilik yang mengandung berbagai pengisi dan aditif (nano-), yang memberikan kinerja khusus perekat seperti kekuatan ikatan, ringan, daya tahan, tahan panas, dan keberlanjutan. Pencampuran yang efisien dan andal diperlukan untuk merumuskan perekat berkinerja tinggi. Dispersi ultrasonik dan emulsifikasi digunakan menggabungkan berbagai komponen secara seragam ke dalam campuran perekat homogen. Sonikasi inline memadukan bahkan bahan kental tinggi dan pemuatan pengisi nano yang tinggi dengan andal dan efektif menghasilkan perekat superior.
Ultrasonic High-Shear Forces untuk Dispersi Perekat Berkinerja Tinggi
Perekat berkinerja tinggi menawarkan kekuatan ikatan, daya tahan, dan bobot ringan yang luar biasa. Tergantung pada aplikasi akhir, polimer, kopolimer dan beberapa aditif diformulasikan mengikuti resep yang diuraikan.
Ultrasonic wet-milling dan dispersing adalah metode yang sangat efisien untuk pengurangan ukuran partikel, misalnya TiO2 dan nanopartikel lainnya.
MultiSonoReactor dengan 4x 4kW untuk aplikasi daya ultrasonik seperti produksi perekat yang diperkuat nano.
Epoxy, silikon, poliuretan dan sistem akrilik untuk perekat dan lem diproduksi oleh formulator, yang memodifikasi basis perekat dengan menambahkan tackifier, pengisi mineral (bedak, silika, alumina, dll.), Flexibilizers, peredam viskositas, pewarna, pengental, akselerator, promotor adhesi, dll. Modifikasi ini melayani beberapa tujuan seperti untuk meningkatkan kinerja dan / atau kenyamanan pemrosesan atau untuk mengurangi biaya. Ultrasonic high-shear disperser sangat ideal untuk merumuskan sistem epoxy yang berbeda inline dan memungkinkan untuk produksi fleksibel perekat disesuaikan dengan persyaratan aplikasi tertentu.
Ultrasonic High-Shear Mixers untuk Menuntut Dispersi dan Aplikasi Emulsi
Prosesor ultrasonik berkinerja tinggi bekerja seperti mixer geser tinggi. Gaya geser tinggi ekstrim dihasilkan oleh kavitasi ultrasonik / akustik dan ideal untuk emulsifikasi batch dan inline, dispersi, penggilingan, deagglomeration dan aplikasi homogenisasi. Konsentrasi dan viskositas padat rendah hingga tinggi dapat dengan mudah diproses menggunakan disperser inline ultrasonik.
Ultrasonic High-Shear Pencampuran Nanomaterials dalam Perekat
Nanomaterials seperti nanotube karbon (CNTs), nanopartikel logam, nano-silika, nano-clays, nanofibres, dan banyak partikel berukuran nano lainnya digunakan untuk menghasilkan polimer nanoreinforced (nanocomposites). Nanopartikel terkenal karena kemampuannya untuk mengubah sifat mekanik (misalnya, kekakuan, elastisitas), sifat listrik (misalnya, konduktivitas), sifat fungsional (misalnya, permeabilitas, suhu transisi kaca, modulus), dan kinerja fraktur perekat polimer termoset. Tidak hanya memberikan nanomaterials sifat kinerja tinggi khusus seperti kekuatan ikatan, daya tahan, kondusifitas, elastisitas atau tahan panas; Penambahan partikel berprorak nano dapat meningkatkan sifat penghalang polimer juga.
Gaya geser tinggi kavitasi akustik yang dihasilkan secara ultrasonik terkenal karena kemampuannya untuk deagglomerate dan membubarkan nano-partikel dan bahkan untuk memecahkan partikel primer (yaitu, penggilingan ultrasonik). Ketika gaya ultrasonik ini diterapkan pada sistem polimer yang mengandung nanopartikel dan pengisi lainnya, formulasi yang sangat seragam diperoleh. Dispersi ultrasonik adalah metode hemat energi yang menunjukkan lebih sedikit konsumsi energi bila dibandingkan dengan metode pencampuran geser konvensional seperti mixer pisau geser tinggi, mixer impeller, atau pabrik.
- Dispersi yang andal dan efisien
- Kinerja pencampuran keseluruhan yang unggul
- Pencampuran cepat
- throughput yang tinggi
- Penguatan nano
- Degasification
- Peningkatan kekuatan ikatan
- Mudah mampu memproses viskositas tinggi
- batch dan di-line
- Pengujian formulasi bebas risiko
- skala-up linear
- hemat energi
Kaboori et al. (2013) menunjukkan bahwa ultrasonikasi adalah metode yang berkhasiat untuk membubarkan struktur berlapis montmorillonite (MMT) dan mengembangkan perekat PVA yang diperkuat MMT. Ultrasonication ditunjukkan sebagai handal dan efisien dalam menyebarkan nanoclay di PVA pada rendah (1% dan 2%) dan tinggi (4%) loading.
Tim peneliti menemukan bahwa "teknik ultrasonik sangat efisien dalam menyebarkan nanoclay terutama pada pemuatan tinggi, bertentangan dengan mixer kecepatan geser tinggi. Pencampuran berkecepatan tinggi dapat menyebarkan nanoclay di PVA hanya pada pemuatan rendah dan meningkatkan kekuatan ikatan PVA dalam kondisi yang berbeda. Pencampuran berkecepatan tinggi memiliki beberapa kelemahan: kemungkinan kerusakan emulsi PVA (karena gaya geser yang kuat yang digunakan selama pencampuran), biaya tinggi, dan konsumsi energi yang tinggi. Sebaliknya, teknik ultrasonikasi memiliki dampak negatif minimum pada emulsi PVA. Selain itu, teknik ultrasonikasi ekonomis sebagai pencampuran ultrasonik bisa terjadi sebelum produksi PVA dan solusi yang mengandung nanoclay dapat ditambahkan ke PVA selama proses produksi. Dengan mempertimbangkan hasil yang diperoleh dari makalah ini dan pekerjaan kami sebelumnya dan dengan mempertimbangkan keuntungan teknik ultrasonikasi dibandingkan pencampuran berkecepatan tinggi, menambahkan nanoclay ke PVA dalam skala industri tampaknya layak dan dapat direkomendasikan untuk produsen perekat kayu. " (Kaboori et al., 2013)
Perbandingan nanofillers yang berbeda tersebar di pengeras (ultrasonikasi-AS): (a) 0,5 wt% nanofiber karbon (CNF); (b) 0,5 wt% CNT teroksidasi
Studi dan gambar: Zanghellini et al., 2021
Efek Degassing Ultrasonik dalam Produksi Perekat
Keuntungan tambahan dari sonikasi, yang meningkatkan hasil formulasi secara signifikan, adalah efek degasifikasi dari pengobatan ultrasonik. Pengadukan mekanis berkecepatan tinggi (misalnya, mixer pisau geser tinggi) menghasilkan sejumlah besar gelembung gas dalam campuran, yang dalam beberapa kasus bahkan dapat diperhatikan karena warna campuran yang cerah. Ultrasonic high-shear mixing memiliki advantge besar bahwa teknik sonikasi tidak memasukkan gas ke dalam formulasi perekat, sebaliknya kekuatan gelombang ultrasound sudah ada gelembung gas untuk menyatu dan mengapung ke permukaan cair, dari mana gas dapat dengan mudah dihapus. Dengan demikian, ultrasonikasi mempromosikan degasifikasi dan de-aerasi cairan dan formulasi perekat. (cp. Shadlou et al., 2014)
Disperser Ultrasonik Berkinerja Tinggi untuk Formulasi Perekat Industri
Hielscher Ultrasonics merancang, memproduksi dan mendistribusikan disperser ultrasonik berkinerja tinggi untuk aplikasi tugas berat seperti pembuatan perekat berkinerja tinggi, resin yang sangat diisi dan nanocomposites. Hielscher ultrasonicators digunakan di seluruh dunia untuk menyebarkan nano-bahan ke dalam polimer, resin, pelapis, dan bahan berkinerja tinggi lainnya.
Disperser ultrasonik Hielscher dapat diberi makan melalui berbagai aliran makan menambahkan berbagai bahan di bawah kondisi aliran terkontrol ke dalam zona pencampuran kavitasi. Disperser ultrasonik dapat diandalkan dan efisien dalam memproses viskositas rendah hingga tinggi. Tergantung pada bahan baku dan target pengurangan ukuran, intensitas ultrasonik dapat disesuaikan secara tepat.
Untuk memproses kue polimer kental, bahan nano dan konsentrasi padat yang tinggi, disperser ultrasonik harus mampu menghasilkan amplitudo yang terus menerus tinggi. Hielscher Ultrasonik’ Prosesor ultrasonik industri dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi dalam operasi berkelanjutan di bawah beban penuh. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan dalam operasi 24/7. Pilihan untuk mengoperasikan disperser ultrasonik pada amplitudo tinggi dan untuk menyesuaikan amplitudo secara tepat diperlukan untuk menyesuaikan kondisi proses ultrasonik dengan perumusan perekat berkinerja tinggi, campuran polimer bertulang nano dan nanocomposites.
Selain amplitudo ultrasonik, tekanan adalah parameter proses lain yang sangat penting. Di bawah tekanan tinggi, intensitas kavitasi ultrasonik dan gaya gesernya diintensifkan. Reaktor ultrasonik Hielscher dapat bertekanan sehingga mendapatkan hasil sonikasi intensif.
Pemantauan proses dan perekaman data penting untuk standardisasi proses berkelanjutan dan kualitas produk. Tekanan yang dapat dicolokkan dan sensor suhu kawat ke generator ultrasonik untuk memantau dan mengendalikan proses dispersi ultrasonik. Semua parameter pemrosesan penting seperti energi ultrasonik (net + total), suhu, tekanan dan waktu secara otomatis di-protokol dan disimpan ke kartu SD built-in. Dengan mengakses data proses yang direkam secara otomatis, Anda dapat merevisi sonikasi sebelumnya dan mengevaluasi hasil proses.
Fitur lain yang ramah pengguna adalah kontrol jarak jauh browser dari sistem ultrasonik digital kami. Melalui kontrol browser jarak jauh Anda dapat memulai, menghentikan, menyesuaikan, dan memantau prosesor ultrasonik Anda dari jarak jauh dari mana saja.
Hubungi kami sekarang untuk mempelajari lebih lanjut tentang disperser ultrasonik berkinerja tinggi dan aplikasi mereka dalam produksi perekat dan pelapis berkinerja tinggi!
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:
| Batch Volume | Flow Rate | Direkomendasikan perangkat |
|---|---|---|
| 1 hingga 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10-2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 hingga 20L | 0.2 sampai 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 sampai 100L | 2-10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 sampai 100L/menit | UIP16000 |
| n.a. | kristal yang lebbig | cluster UIP16000 |
Hubungi Kami! / Tanya Kami!
Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi untuk aplikasi pencampuran, dispersi, emulsifikasi dan ekstraksi pada laboratorium, pilot dan skala industri.
Literatur/referensi
- 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.
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
Perekat dan Lem Berkinerja Tinggi
Perekat berkinerja tinggi, lem dan lem super digunakan dalam industri manifold. Keuntungan penting dari perekat berkinerja tinggi adalah kekuatan ikatan dan bobot ringan mereka yang luar biasa. Perekat berkinerja tinggi banyak digunakan dalam konstruksi, sektor otomotif dan kedirgantaraan, pembuatan peralatan medis, produk komoditas, dan alas kaki di antara banyak barang lainnya.
Polimer adalah bahan dasar yang digunakan dalam perekat. Polimer yang umum digunakan termasuk poliester, kopoliester, elastomer copolyamide, polyols, dan polyurethane (PU).
Untuk setiap industri dan aplikasi, perekat khusus dengan sifat adaptasi tersedia. Misalnya, sistem perekat laminating berbasis air sering digunakan untuk kemasan makanan, sementara perekat berkinerja tinggi berbasis poliuretan termoplastik banyak diterapkan pada alas kaki. Berdasarkan teknologi formulasi, perekat berkinerja tinggi dapat dibagi menjadi empat segmen utama berbasis pelarut, berbasis air, hot melt, dan UV-curable. Dispersi ultrasonik dan emulsifikasi digunakan dalam produksi semua ini untuk jenis perekat berkinerja tinggi.
Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi dari laboratorium hingga ukuran industri.