High-performance lijmen zijn samengesteld uit epoxy-, siliconen-, polyurethaan-, polysulfide- of acrylaatsystemen met diverse (nano-)vulstoffen en additieven, die de lijm speciale prestaties geven, zoals hechtsterkte, lichtgewicht, duurzaamheid, hittebestendigheid en duurzaamheid. Efficiënte en betrouwbare menging is vereist om hoogwaardige lijmen te formuleren. Ultrasone dispersie en emulsificatie wordt gebruikt om verschillende componenten uniform te combineren tot homogene lijmmengsels. Inline sonicatie mengt zelfs hoogviskeuze materialen en hoge nano-vulstofbelastingen op betrouwbare en effectieve wijze tot superieure kleefstoffen.

Ultrasone hoge afschuifkrachten voor de dispersie van hoogwaardige kleefstoffen

Lijmen met hoge prestaties bieden een buitengewone hechtsterkte, duurzaamheid en zijn licht in gewicht. Afhankelijk van de uiteindelijke toepassing worden polymeren, copolymeren en meerdere additieven geformuleerd volgens uitgewerkte recepten.

Epoxy-, siliconen-, polyurethaan- en acrylaatsystemen voor kleefstoffen en lijm worden geproduceerd door formuleerders, die de kleefstofbasis wijzigen door toevoeging van tackifiers, minerale vulstoffen (talk, silica, aluminiumoxide, enz.), flexibilisatoren, viscositeitsreductiemiddelen, kleurstoffen, verdikkingsmiddelen, versnellers, adhesiepromotoren, enz. Deze modificaties dienen verschillende doelen, zoals het verbeteren van de prestaties en/of het verwerkingsgemak of het verlagen van de kosten. Ultrasone high-shear dispergeermachines zijn ideaal om verschillende epoxysystemen inline te formuleren en maken de flexibele productie mogelijk van kleefstoffen die zijn afgestemd op de eisen van specifieke toepassingen.

Ultrasone High-Shear Mixers voor veeleisende dispersie- en emulsietoepassingen

High-performance ultrasone processoren werken als een high-shear mixer. De extreme high-shear krachten worden opgewekt door ultrasone / akoestische cavitatie en zijn ideaal voor batch en inline emulsificatie, dispersie, malen, deagglomeratie en homogenisatie toepassingen. Lage tot hoge vaste stofconcentraties en viscositeiten kunnen gemakkelijk worden verwerkt met ultrasone inline dispergeerapparaten.

Ultrasoon mengen met hoge afschuifsnelheid van nanomaterialen in kleefstoffen

Nanomaterialen zoals koolstofnanobuizen (carbon nanotubes - CNT's), metallische nanodeeltjes, nanosilica, nanokleien, nanovezels en vele andere deeltjes van nanogrootte worden gebruikt om met nanovezels versterkte polymeren (nanocomposieten) te produceren. Nanodeeltjes staan bekend om hun vermogen de mechanische eigenschappen (b.v. stijfheid, elasticiteit), de elektrische eigenschappen (b.v. geleidingsvermogen), de functionele eigenschappen (b.v. permeabiliteit, glasovergangstemperatuur, modulus) en de breukbestendigheid van thermohardende polymeerlijmen te veranderen. Niet alleen geven nanomaterialen speciale hoogwaardige eigenschappen zoals hechtsterkte, duurzaamheid, geleidingsvermogen, elasticiteit of hittebestendigheid; de toevoeging van nanogestructureerde deeltjes kan ook de barrière-eigenschappen van polymeren verbeteren.
De hoge schuifkrachten van ultrasoon gegenereerde akoestische cavitatie staan bekend om hun vermogen nanodeeltjes te deagglomereren en te dispergeren en zelfs primaire deeltjes te breken (d.w.z. ultrasoon malen). Wanneer deze ultrasone krachten worden uitgeoefend op polymere systemen die nanodeeltjes en andere vulstoffen bevatten, wordt een zeer uniforme formulering verkregen. Ultrasone dispersie is een energie-efficiënte methode die minder energie verbruikt in vergelijking met conventionele afschuifmengmethoden zoals mengers met hoge afschuiving, waaiermengers of molens.

Kaboori et al. (2013) toonden aan dat ultrasoonbehandeling een efficiënte methode is om gelaagde structuren van montmorilloniet (MMT) te dispergeren en met MMT versterkte PVA-kleefstoffen te ontwikkelen. Ultrasoonbehandeling bleek betrouwbaar en efficiënt bij het dispergeren van nanoklei in PVA bij lage (1% en 2%) en hoge (4%) beladingen.
Het onderzoeksteam ontdekte dat de "ultrasone techniek zeer efficiënt is in het dispergeren van nanoklei, vooral bij hoge ladingen, in tegenstelling tot de mixer met hoge afschuifsnelheid. Hogesnelheidsmenging kon nanoklei alleen in PVA dispergeren bij lage ladingen en verhoogde de bindingssterkte van PVA in verschillende omstandigheden. Het mengen met hoge snelheid heeft enkele nadelen: mogelijke schade aan de PVA-emulsie (vanwege de sterke afschuifkracht die tijdens het mengen wordt gebruikt), hoge kosten en een hoog energieverbruik. De ultrasone techniek heeft daarentegen een minimale negatieve impact op de PVA-emulsie. Bovendien is de ultrasone techniek economisch omdat het ultrasone mengen vóór de productie van PVA kan plaatsvinden en de oplossing met nanoklei tijdens het productieproces aan PVA kan worden toegevoegd. Gezien de resultaten van dit artikel en ons eerdere werk en gezien de voordelen van ultrasone mengtechniek boven mengen met hoge snelheid, lijkt het toevoegen van nanoklei aan PVA op industriële schaal haalbaar en kan het worden aanbevolen aan fabrikanten van houtlijm". (Kaboori et al., 2013)

Ultrasone ontgassingseffecten bij de productie van kleefstoffen

Een bijkomend voordeel van sonicatie, dat de formuleringsresultaten aanzienlijk verbetert, is het ontgassingseffect van de ultrasone behandeling. Mechanisch roeren met hoge snelheid (bv. high-shear mengers) produceert een groot aantal gasbellen in het mengsel, die in sommige gevallen zelfs kunnen opvallen door de heldere kleur van het mengsel. Ultrasoon mengen met hoge afschuiving heeft het grote voordeel dat de sonicatietechniek geen gassen in de lijmformule opneemt, maar dat de ultrasone golven reeds aanwezige gasbellen dwingen samen te smelten en naar het vloeistofoppervlak te drijven, vanwaar het gas gemakkelijk kan worden verwijderd. Daardoor bevordert ultrasoonbehandeling de ontgassing en ontluchting van vloeistoffen en kleefstofformuleringen. (cp. Shadlou et al., 2014)

Krachtige ultrasone dispersoren voor industriële kleefstofformuleringen

Hielscher Ultrasonics ontwerpt, fabriceert en distribueert hoogwaardige ultrasone dispergeerapparaten voor zware toepassingen, zoals de fabricage van hoogwaardige kleefstoffen, sterk gevulde harsen en nanocomposieten. Hielscher ultrasoonmachines worden wereldwijd gebruikt voor het dispergeren van nano-materialen in polymeren, harsen, coatings en andere hoogwaardige materialen.
Hielscher ultrasone dispergeerapparaten kunnen worden gevoed via diverse voedingsstromen, waarbij verschillende materialen onder gecontroleerde stromingscondities in de cavitatiemengzone worden gebracht. Ultrasone dispergeermachines zijn betrouwbaar en efficiënt bij de verwerking van lage tot hoge viscositeiten. Afhankelijk van de grondstoffen en de beoogde groottevermindering kan de ultrasone intensiteit nauwkeurig worden ingesteld.
Om viskeuze polymeerpasta's, nanomaterialen en hoge vaste stofconcentraties te kunnen verwerken, moet de ultrasone dispergeermachine in staat zijn om continu hoge amplitudes te produceren. Hielscher ultrasoontechniek’ Industriële ultrasone processoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren in continubedrijf onder volledige belasting. Amplitudes tot 200µm kunnen gemakkelijk worden bereikt in 24/7 bedrijf. De mogelijkheid om een ultrasoon dispergeerapparaat met hoge amplitudes te laten werken en de amplitude nauwkeurig in te stellen is nodig om de ultrasone procesomstandigheden aan te passen aan de formulering van hoogwaardige kleefstoffen, met nano versterkte polymeermengsels en nanocomposieten.
Naast de ultrasone amplitude is de druk een andere zeer belangrijke procesparameter. Onder verhoogde druk wordt de intensiteit van de ultrasone cavitatie en de bijbehorende afschuifkrachten geïntensiveerd. Hielscher's ultrasone reactoren kunnen onder druk worden gezet, waardoor intensievere sonicatieresultaten worden verkregen.
Procesbewaking en gegevensregistratie zijn belangrijk voor continue processtandaardisatie en productkwaliteit. Insteekbare druk- en temperatuursensoren worden met de ultrasone generator verbonden voor bewaking en regeling van het ultrasone dispersieproces. Alle belangrijke procesparameters zoals ultrasone energie (netto + totaal), temperatuur, druk en tijd worden automatisch geprotocolleerd en opgeslagen op een ingebouwde SD-kaart. Door toegang te krijgen tot de automatisch geregistreerde procesgegevens, kunt u eerdere soniceringsruns herzien en de procesresultaten evalueren.
Een andere gebruiksvriendelijke functie is de browser-afstandsbediening van onze digitale ultrasoon systemen. Via browserbesturing op afstand kunt u uw ultrasoonprocessor overal vandaan starten, stoppen, instellen en controleren.
Neem nu contact met ons op voor meer informatie over onze hoogwaardige ultrasone dispergeermachines en hun toepassingen bij de productie van hoogwaardige kleefstoffen en coatings!
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:

---