მაღალი წარმადობის წებოვანი ფორმულაციები – გაუმჯობესებული ულტრაბგერითი დისპერგირებით

მაღალი წარმადობის წებოები შედგება ეპოქსიდური, სილიკონური, პოლიურეთანური, პოლისულფიდური ან აკრილის სისტემებისგან, რომლებიც შეიცავს სხვადასხვა (ნანო-)შემავსებელსა და დანამატს, რაც წებოს ანიჭებს სპეციფიკურ მახასიათებლებს, როგორიცაა შეკავშირების სიმტკიცე, მსუბუქი წონა, გამძლეობა, სითბომედეგობა და მდგრადობა. მაღალი წარმადობის წებოების შესამუშავებლად საჭიროა ეფექტური და საიმედო შერევა. ულტრაბგერითი დისპერგირება და ემულსიფიკაცია გამოიყენება სხვადასხვა კომპონენტის თანაბრად შესარევად და ჰომოგენური წებოვანი ნარევების მისაღებად. ნაკადში ულტრაბგერითი დამუშავება საიმედოდ და ეფექტურად ურევს მაღალი სიბლანტის მქონე მასალებსაც და ნანოშემავსებლების მაღალი შემცველობის მქონე ნარევებსაც, რაც უზრუნველყოფს უმაღლესი ხარისხის წებოების მიღებას.

ულტრაბგერითი მაღალი ძვრის ძალები მაღალი წარმადობის წებოების დისპერგიისთვის

მაღალი წარმადობის წებოები უზრუნველყოფენ უნიკალურ შეკავშირების სიმტკიცეს, გამძლეობას და მსუბუქ წონას. საბოლოო გამოყენების მიხედვით, პოლიმერები, კოპოლიმერები და მრავალი დამატებითი ნივთიერება ფორმულირდება დამუშავებული რეცეპტების შესაბამისად.

წებოებისთვის განკუთვნილ ეპოქსიდურ, სილიკონურ, პოლიურეთანურ და აკრილის სისტემებს ამზადებენ რეცეპტურის შემმუშავებლები, რომლებიც წებოს ფუძეს ცვლიან წებოვნების გამაძლიერებლების, მინერალური შემავსებლების (ტალკი, სილიციუმის დიოქსიდი, ალუმინის ოქსიდი და ა.შ.), მოქნილობის გამზრდელი დანამატების, სიბლანტის შემცირებლების, საღებავების, შემასქელებლების, ამაჩქარებლების, ადჰეზიის გამაძლიერებლებისა და სხვა დანამატების დამატებით. ეს ცვლილებები ემსახურება რამდენიმე მიზანს, როგორიცაა საექსპლუატაციო თვისებების და/ან დამუშავების სიმარტივის გაუმჯობესება ან ხარჯების შემცირება. ულტრაბგერითი მაღალი ძვრის დისპერგატორები იდეალურია სხვადასხვა ეპოქსიდური სისტემის ნაკადში მოსამზადებლად და იძლევა კონკრეტული გამოყენების მოთხოვნებზე მორგებული წებოების მოქნილი წარმოების საშუალებას.

ულტრაბგერითი მაღალი ძვრის შემრევები დისპერგირებისა და ემულსიფიკაციის რთული ამოცანებისთვის

მაღალი წარმადობის ულტრაბგერითი პროცესორები მუშაობენ როგორც მაღალი ძვრის შემრევები. უკიდურესად მაღალი ძვრის ძალები წარმოიქმნება ულტრაბგერითი / აკუსტიკური კავიტაციით და იდეალურია როგორც პარტიული, ისე ნაკადში ემულსიფიკაციის, დისპერგირების, დაფქვის, დეაგლომერაციისა და ჰომოგენიზაციისთვის. ულტრაბგერითი ნაკადური დისპერგატორებით მარტივად მუშავდება როგორც დაბალი, ისე მაღალი სიბლანტისა და მყარი ნაწილაკების კონცენტრაციის მქონე მასალები.

ნანომასალების ულტრაბგერითი მაღალი ძვრის შერევა წებოებში

ნანომასალები, როგორიცაა ნახშირბადის ნანომილაკები (CNTs), ლითონის ნანონაწილაკები, ნანოსილიციუმის დიოქსიდი, ნანოთიხები, ნანობოჭკოები და მრავალი სხვა ნანოზომის ნაწილაკი, გამოიყენება ნანოგამაგრებული პოლიმერების (ნანოკომპოზიტების) წარმოებისთვის. ნანონაწილაკები ცნობილია თერმორეაქტიული პოლიმერული წებოების მექანიკური თვისებების (მაგ., სიხისტე, ელასტიურობა), ელექტრული თვისებების (მაგ., ელექტროგამტარობა), ფუნქციური თვისებების (მაგ., შეღწევადობა, შემინების ტემპერატურა, მოდული) და რღვევის მახასიათებლების შეცვლის უნარით. ნანომასალები არა მხოლოდ ანიჭებს მათ განსაკუთრებულ საექსპლუატაციო თვისებებს, როგორიცაა შეკავშირების სიმტკიცე, გამძლეობა, გამტარობა, ელასტიურობა ან სითბომედეგობა; ნანოსტრუქტურირებული ნაწილაკების დამატებას ასევე შეუძლია გააუმჯობესოს პოლიმერების ბარიერული თვისებები.
ულტრაბგერითად გენერირებული აკუსტიკური კავიტაციის მაღალი ძვრის ძალები ცნობილია ნანონაწილაკების დეაგლომერაციისა და დისპერგირების, აგრეთვე პირველადი ნაწილაკების დაშლის (ანუ ულტრაბგერითი დაფქვის) უნარით. როდესაც ეს ულტრაბგერითი ძალები გამოიყენება ნანონაწილაკებისა და სხვა შემავსებლების შემცველ პოლიმერულ სისტემებზე, მიიღება ძალიან ერთგვაროვანი ნარევი. ულტრაბგერითი დისპერგირება ენერგოეფექტური მეთოდია, რომელიც ნაკლებ ენერგიას მოიხმარს ძვრის ძალებით შერევის ტრადიციულ მეთოდებთან შედარებით, რომლებშიც გამოიყენება მაღალი ძვრის ფრთიანი შემრევები, იმპელერული შემრევები ან წისქვილები.

ვიდეოში ნაჩვენებია გრაფიტის ულტრაბგერითი შერევა და დისპერგირება 250mL ეპოქსიდურ ფისში (Toolcraft L), ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორის (UP400St, Hielscher Ultrasonics) გამოყენებით. Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მოწყობილობებს გრაფიტის, გრაფენის, ნახშირბადის ნანომილების, ნანომავთულებისა თუ შემავსებლების დისპერგირებისთვის ლაბორატორიაში ან დიდი მოცულობის საწარმოო პროცესებში. ტიპური გამოყენებებია ნანომასალებისა და მიკრომასალების დისპერგირება ფუნქციონალიზაციის პროცესში ან მათი დისპერგირება ფისებსა თუ პოლიმერებში.

Kaboori et al. (2013) აჩვენეს, რომ ულტრაბგერითი დამუშავება მონტმორილონიტის (MMT) ფენოვანი სტრუქტურების დისპერგირებისა და MMT-ით გამაგრებული PVA წებოების შექმნის ეფექტური მეთოდია. ულტრაბგერითი დამუშავება საიმედო და ეფექტური აღმოჩნდა PVA-ში ნანოთიხის დისპერგირებისთვის როგორც დაბალი (1% და 2%), ისე მაღალი (4%) შემცველობისას.
მკვლევართა ჯგუფმა დაადგინა, რომ „ულტრაბგერითი ტექნიკა ძალიან ეფექტურია ნანოთიხის დისპერგირებისთვის, განსაკუთრებით მისი მაღალი შემცველობისას, მაღალი სიჩქარით მომუშავე მაღალი ძვრის შემრევისგან განსხვავებით. მაღალი სიჩქარით შერევით შესაძლებელი იყო PVA-ში ნანოთიხის დისპერგირება მხოლოდ მისი დაბალი შემცველობისას, და ამ მეთოდმა სხვადასხვა პირობებში გაზარდა PVA-ს შეკავშირების სიმტკიცე. მაღალი სიჩქარით შერევას აქვს რამდენიმე უარყოფითი მხარე: PVA ემულსიის შესაძლო დაზიანება (შერევის დროს გამოყენებული ძლიერი ძვრის ძალის გამო), მაღალი ღირებულება და მაღალი ენერგომოხმარება. ამის საპირისპიროდ, ულტრაბგერითი დამუშავების ტექნიკას მინიმალური უარყოფითი გავლენა აქვს PVA ემულსიაზე. გარდა ამისა, ულტრაბგერითი დამუშავების ტექნიკა ეკონომიურია, რადგან ულტრაბგერითი შერევა შეიძლება განხორციელდეს PVA-ს წარმოებამდე, ხოლო ნანოთიხის შემცველი ხსნარი შეიძლება დაემატოს PVA-ს წარმოების პროცესში. ამ ნაშრომში მიღებული შედეგების, ჩვენი წინა ნაშრომისა და მაღალი სიჩქარით შერევასთან შედარებით ულტრაბგერითი დამუშავების ტექნიკის უპირატესობების გათვალისწინებით, PVA-ში ნანოთიხის დამატება სამრეწველო მასშტაბით განხორციელებადი ჩანს და შეიძლება რეკომენდებული იყოს ხისთვის განკუთვნილი წებოების მწარმოებლებისთვის.“ (Kaboori et al., 2013)

ულტრაბგერითი დეგაზირების ეფექტები წებოს წარმოებაში

ულტრაბგერითი დამუშავების დამატებითი უპირატესობა, რომელიც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს ნარევის მომზადების შედეგებს, მისი დეგაზირების ეფექტია. მაღალი სიჩქარით მექანიკური მორევა (მაგ., მაღალი ძვრის ფრთიანი შემრევებით) ნარევში წარმოქმნის აირის ბუშტების დიდ რაოდენობას, რაც ზოგიერთ შემთხვევაში ნარევის ფერის გაღიავებითაც კი შესამჩნევია. ულტრაბგერით მაღალი ძვრის შერევას აქვს დიდი უპირატესობა: ულტრაბგერითი დამუშავება წებოვან ნარევში აირებს არ შეიტანს; ამის ნაცვლად, ულტრაბგერითი ტალღები ხელს უწყობს უკვე არსებული აირის ბუშტების გაერთიანებასა და სითხის ზედაპირზე ამოტივტივებას, საიდანაც აირი მარტივად შეიძლება მოცილდეს. ამრიგად, ულტრაბგერითი დამუშავება ხელს უწყობს სითხეებისა და წებოვანი ნარევების დეგაზირებასა და დეაერაციას. (იხ. Shadlou et al., 2014)

მაღალი წარმადობის ულტრაბგერითი დისპერგატორები სამრეწველო წებოვანი ნარევების მოსამზადებლად

Hielscher Ultrasonics აპროექტებს, აწარმოებს და ავრცელებს მაღალი წარმადობის ულტრაბგერით დისპერგატორებს რთული სამუშაოებისთვის, როგორიცაა მაღალი წარმადობის წებოების, შემავსებლების მაღალი შემცველობის მქონე ფისებისა და ნანოკომპოზიტების წარმოება. Hielscher-ის ულტრაბგერითი აპარატები მთელ მსოფლიოში გამოიყენება ნანომასალების პოლიმერებში, ფისებში, საფარებსა და სხვა მაღალი წარმადობის მასალებში დისპერგირებისთვის.
Hielscher-ის ულტრაბგერით დისპერგატორებს მასალები შეიძლება მიეწოდოს სხვადასხვა ნაკადით, რათა სხვადასხვა მასალა კონტროლირებადი ნაკადის პირობებში დაემატოს კავიტაციური შერევის ზონას. ულტრაბგერითი დისპერგატორები საიმედო და ეფექტურია როგორც დაბალი, ისე მაღალი სიბლანტის მქონე მასალების დამუშავებისას. ნედლეულისა და ნაწილაკების ზომის შემცირების მიზნის მიხედვით, ულტრაბგერის ინტენსივობა შეიძლება ზუსტად დარეგულირდეს.
ბლანტი პოლიმერული პასტების, ნანომასალებისა და მყარი ნაწილაკების მაღალი კონცენტრაციის მქონე მასალების დასამუშავებლად ულტრაბგერით დისპერგატორს უნდა შეეძლოს მაღალი ამპლიტუდების უწყვეტად წარმოქმნა. Hielscher Ultrasonics-ის სამრეწველო ულტრაბგერით პროცესორებს შეუძლიათ ძალიან მაღალი ამპლიტუდების უზრუნველყოფა უწყვეტი მუშაობისას, სრული დატვირთვის პირობებში. 200µm-მდე ამპლიტუდები მარტივად შეიძლება გამოიყენებოდეს 24/7 რეჟიმში. მაღალი ამპლიტუდებით მუშაობისა და ამპლიტუდის ზუსტად რეგულირების შესაძლებლობა აუცილებელია ულტრაბგერითი პროცესის პირობების მოსარგებად მაღალი წარმადობის წებოების, ნანოგამაგრებული პოლიმერული ნარევებისა და ნანოკომპოზიტების მოსამზადებლად.
ულტრაბგერითი ამპლიტუდის გარდა, წნევა პროცესის კიდევ ერთი ძალიან მნიშვნელოვანი პარამეტრია. მომატებული წნევის პირობებში იზრდება ულტრაბგერითი კავიტაციის ინტენსივობა და ძლიერდება მისი ძვრის ძალები. Hielscher-ის ულტრაბგერით რეაქტორებში შესაძლებელია წნევის გაზრდა, რაც ულტრაბგერითი დამუშავების ეფექტს აძლიერებს.
პროცესის მონიტორინგი და მონაცემთა ჩაწერა მნიშვნელოვანია უწყვეტი პროცესის სტანდარტიზაციისა და პროდუქტის ხარისხისთვის. ჩასმადი წნევისა და ტემპერატურის სენსორები მიერთებულია ულტრაბგერით გენერატორთან ულტრაბგერითი დისპერსიის პროცესის მონიტორინგისა და კონტროლისთვის. ყველა მნიშვნელოვანი დამუშავების პარამეტრი, როგორიცაა ულტრაბგერითი ენერგია (ნეტო + ჯამური), ტემპერატურა, წნევა და დრო, ავტომატურად იწერება და ინახება ჩაშენებულ SD-ბარათზე. ავტომატურად ჩაწერილი პროცესის მონაცემებზე წვდომით, თქვენ შეგიძლიათ გადახედოთ წინა ულტრაბგერითი დამუშავების ციკლებს და შეაფასოთ პროცესის შედეგები.
კიდევ ერთი მომხმარებლისთვის მოსახერხებელი ფუნქცია არის ჩვენი ციფრული ულტრაბგერითი სისტემების ბრაუზერული დისტანციური მართვა. დისტანციური ბრაუზერული მართვის საშუალებით, თქვენ შეგიძლიათ შორიდან, ნებისმიერი ადგილიდან გაუშვათ, შეაჩეროთ, კორექტირება გაუკეთოთ და მონიტორინგი გაუწიოთ თქვენს ულტრაბგერით პროცესორს.
დაგვიკავშირდით ახლავე, რომ მეტი გაიგოთ ჩვენი მაღალი წარმადობის ულტრაბგერითი დისპერგატორების და მათი გამოყენების შესახებ მაღალი წარმადობის ადჰეზივებისა და საფარების წარმოებაში!
ქვემოთ მოცემული ცხრილი გაძლევთ წარმოდგენას ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების დაახლოებითი დამუშავების სიმძლავრის შესახებ:

---

ამ ვიდეოში გაჩვენებთ 2 კილოვატიან ულტრაბგერით სისტემას, რომელიც განკუთვნილია ნაკადში მუშაობისთვის და განთავსებულია გაზით გაქრევად კარადაში. Hielscher ულტრაბგერით მოწყობილობებს აწვდის თითქმის ყველა დარგს, მათ შორის ქიმიურ, ფარმაცევტულ და კოსმეტიკურ მრეწველობას, ასევე ნავთობქიმიურ და გამხსნელებით ექსტრაქციის პროცესებისთვის. ეს უჟანგავი ფოლადის გაზით გაქრევადი კარადა განკუთვნილია სახიფათო ზონებში მუშაობისთვის. აალებადი აირების ან ორთქლის შიგნით შეღწევის თავიდან ასაცილებლად მომხმარებელს შეუძლია ჰერმეტული კარადა აზოტით ან სუფთა ჰაერით გაქრიოს.