高性能接着剤配合 – 超音波分散によって改善

高性能接着剤は、エポキシ、シリコーン、ポリウレタン、ポリスルファイド、またはアクリル系にさまざまな(ナノ)フィラーや添加剤を配合したもので、接着強度、軽量、耐久性、耐熱性、持続可能性などの特殊な性能を接着剤に付与します。高性能な接着剤を配合するためには、効率的で信頼性の高い混合が必要です。超音波分散および乳化は、均質な接着剤ブレンドに様々な成分を均一に組み合わせるために使用される。インライン超音波処理は、高粘度材料と高ナノフィラー充填量でさえもブレンドし、優れた接着剤を確実かつ効果的に製造します。

高性能接着剤の分散のための超音波高せん断力

高性能接着剤は、並外れた接着強度、耐久性、軽量性を提供します。最終的な用途に応じて、ポリマー、コポリマー、および複数の添加剤が、精巧なレシピに従って配合されます。

接着剤および接着剤用のエポキシ、シリコーン、ポリウレタン、アクリルシステムは、粘着付与剤、ミネラルフィラー(タルク、シリカ、アルミナなど)、フレキシビライザー、粘度低減剤、着色剤、増粘剤、促進剤、接着促進剤などを添加して接着剤ベースを変更する配合者によって製造されます。これらの変更は、パフォーマンスや処理の利便性の向上、コストの削減など、いくつかの目的を果たします。超音波高剪断分散機は、さまざまなエポキシシステムをインラインで配合し、特定の用途の要件に合わせた接着剤の柔軟な生産を可能にするのに理想的です。

要求の厳しい分散およびエマルジョンアプリケーション向けの超音波高せん断ミキサー

高性能超音波プロセッサは、高せん断ミキサーのように機能します。極端な高せん断力は、超音波/音響キャビテーションによって生成され、バッチおよびインラインの乳化、分散、フライス加工、解凝集、均質化の用途に最適です。低から高の固体濃度および粘度は、超音波インライン分散機を使用して容易に処理することができる。

接着剤中のナノ材料の超音波高せん断混合

カーボンナノチューブ(CNT)、金属ナノ粒子、ナノシリカ、ナノクレイ、ナノファイバー、その他多くのナノサイズ粒子などのナノ材料を使用して、ナノ強化ポリマー(ナノ複合材料)を製造します。ナノ粒子は、熱硬化性ポリマー接着剤の機械的特性(剛性、弾性など)、電気的特性(導電性など)、機能特性(透過性、ガラス転移温度、弾性率など)、および破壊性能を変化させる能力でよく知られています。ナノ材料に、接着強度、耐久性、助長性、弾力性、耐熱性などの特別な高性能特性を与えるだけではありません。ナノ構造粒子の添加は、ポリマーのバリア特性も改善することができます。
超音波で生成された音響キャビテーションの高せん断力は、ナノ粒子を解凝集および分散させ、さらには一次粒子を破壊する能力(すなわち、超音波ミリング)でよく知られている。これらの超音波力をナノ粒子および他の充填剤を含む高分子系に加えると、非常に均一な製剤が得られる。超音波分散は、高せん断ブレードミキサー、インペラミキサー、またはミルなどの従来のせん断混合方法と比較して、より少ないエネルギー消費を示すエネルギー効率の高い方法です。

Kabooriら(2013)は、超音波処理がモンモリロナイト(MMT)の層状構造を分散させ、MMT強化PVA接着剤を開発するための効果的な方法であることを示しました。超音波処理は、低負荷(1%および2%)および高負荷(4%)でPVA中のナノクレイを分散させるのに信頼性および効率的であることが示された。
研究チームは、「超音波技術は、高せん断速度ミキサーとは対照的に、特に高負荷時にナノクレイを分散させるのに非常に効率的である」ことを発見しました。高速混合は、さまざまな条件下でPVAの低負荷と増加した結合強度でのみ、PVAにナノクレイを分散させることができました。高速混合には、PVAエマルジョンの損傷の可能性(混合中に使用される強いせん断力による)、高コスト、および高エネルギー消費などのいくつかの欠点があります。対照的に、超音波処理技術はPVAエマルジョンへの悪影響を最小限に抑えます。さらに、超音波処理技術は、PVAの製造前に超音波混合を行うことができ、ナノクレイを含む溶液を製造プロセス中にPVAに添加することができるので経済的である。この論文と私たちの以前の研究から得られた結果を考慮し、高速混合に対する超音波技術の利点を考慮することにより、工業規模でPVAにナノクレイを添加することは実現可能であり、木材接着剤メーカーに推奨することができます。(Kaboori et al., 2013)

接着剤製造における超音波脱気効果

製剤結果を著しく改善する超音波処理のさらなる利点は、超音波処理の脱気効果である。高速の機械的攪拌(高せん断ブレードミキサーなど)は、混合物中に多数の気泡を生成し、場合によっては混合物の色が明るくなるため、気付くことさえあります。超音波高剪断混合は、超音波処理技術が接着剤製剤にガスを組み込まないという大きな利点を有し、代わりに超音波は、すでに存在するガス泡が合体し、ガスが容易に除去できる液体表面に浮かぶ。それにより、超音波処理は、液体および接着剤製剤の脱気および脱気を促進する。(cp. Shadlou et al., 2014)

工業用接着剤配合用の高性能超音波分散機

ヒールシャー超音波は、高性能接着剤、高充填樹脂およびナノ複合材料の製造などのヘビーデューティーアプリケーションのための高性能超音波分散機を設計し、製造し、配布しています。ヒールシャー超音波装置は、ナノ材料をポリマー、樹脂、コーティング、およびその他の高性能材料に分散させるために世界中で使用されています。
ヒールシャー超音波分散機は、キャビテーション混合ゾーンに制御された流れ条件下で様々な材料を追加する様々な供給ストリームを介して供給することができます。超音波分散機は、低粘度から高粘度までの処理において信頼性と効率性に優れています。原材料とサイズ縮小目標に応じて、超音波強度を正確に調整できます。
粘性ポリマーペースト、ナノ材料および高固体濃度を処理するためには、超音波分散器は連続的に高い振幅を生成することができなければならない。ヒールシャー超音波’ 産業用超音波プロセッサは、全負荷状態での連続運転で非常に高い振幅を提供できます。最大200μmの振幅は、24/7操作で簡単に実行できます。超音波分散機を高振幅で操作し、振幅を正確に調整するオプションは、超音波プロセス条件を高性能接着剤、ナノ強化ポリマー混合物およびナノ複合材料の配合に適合させるために必要です。
超音波振幅の他に、圧力も非常に重要なプロセスパラメータです。高圧下では、超音波キャビテーションの強度とそのせん断力が増大します。ヒールシャーの超音波反応器は、それによって強化された超音波処理結果を得ることができる。
プロセス監視とデータ記録は、継続的なプロセスの標準化と製品品質にとって重要です。プラグ可能な圧力センサーと温度センサーは、超音波分散プロセスを監視および制御するために超音波発生器に配線されます。 超音波エネルギー(ネット+トータル)、温度、圧力、時間など、すべての重要な処理パラメータは自動的にプロトコル化され、内蔵SDカードに保存されます。自動的に記録されたプロセスデータにアクセスすることで、以前のソニケーション実行を修正し、プロセス結果を評価できます。
もう一つのユーザーフレンドリーな機能は、当社のデジタル超音波システムのブラウザリモコンです。リモートブラウザコントロールを介して、どこからでもリモートで超音波プロセッサを開始、停止、調整、監視できます。
当社の高性能超音波分散機と、高性能接着剤およびコーティングの製造におけるそれらの用途の詳細については、今すぐお問い合わせください!
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。

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