Kleje o wysokiej wydajności składają się z epoksydowych, silikonowych, poliuretanowych, polisiarczkowych lub akrylowych systemów zawierających różne (nano)wypełniacze i dodatki, które nadają klejowi specjalne właściwości, takie jak siła wiązania, lekkość, trwałość, odporność na ciepło i trwałość. Efektywne i niezawodne mieszanie jest wymagane do tworzenia klejów o wysokiej wydajności. Ultradźwiękowa dyspersja i emulgacja jest używana do łączenia różnych składników w jednorodne mieszaniny klejów. Sonikacja w linii miesza nawet materiały o dużej lepkości i wysokiej zawartości nanowypełniaczy w sposób niezawodny i efektywny, tworząc doskonałe kleje.

Ultradźwiękowe siły ścinające do dyspersji klejów o wysokiej wydajności

Kleje wysokowydajne oferują nadzwyczajną siłę wiązania, trwałość i lekkość. W zależności od zastosowania końcowego, polimery, kopolimery i liczne dodatki są opracowywane według przemyślanych receptur.

Systemy epoksydowe, silikonowe, poliuretanowe i akrylowe do produkcji klejów i lepiszczy są wytwarzane przez formulatorów, którzy modyfikują bazę kleju poprzez dodanie substancji klejących, wypełniaczy mineralnych (talk, krzemionka, tlenek glinu itp.), uelastyczniaczy, reduktorów lepkości, barwników, zagęszczaczy, przyspieszaczy, promotorów adhezji itp. Modyfikacje te służą wielu celom, takim jak poprawa wydajności i/lub wygody przetwarzania lub obniżenie kosztów. Ultradźwiękowe dyspergatory wysokościniące są idealne do recepturowania różnych systemów epoksydowych w linii produkcyjnej i umożliwiają elastyczną produkcję klejów dostosowanych do wymagań poszczególnych aplikacji.

Ultradźwiękowe mieszalniki wysoko ścinające do wymagających zastosowań w dyspersjach i emulsjach

Wysokowydajne procesory ultradźwiękowe działają jak mieszalniki o wysokim ścinaniu. Ekstremalnie wysokie siły ścinające są generowane przez kawitację ultradźwiękową / akustyczną i są idealne do zastosowań wsadowych i liniowych w emulgacji, dyspersji, mieleniu, deaglomeracji i homogenizacji. Dyspergatory ultradźwiękowe mogą być z łatwością stosowane do przetwarzania małych i dużych stężeń i lepkości ciał stałych.

Ultradźwiękowe mieszanie z wysokim ścinaniem nanomateriałów w klejach

Nanomateriały takie jak nanorurki węglowe (CNTs), nanocząstki metaliczne, nanokrzemionka, nanoglinki, nanowłókna i wiele innych cząstek o rozmiarach nano są wykorzystywane do produkcji polimerów wzmacnianych nanorurkami (nanokompozytów). Nanocząstki są dobrze znane ze swojej zdolności do zmiany właściwości mechanicznych (np. sztywności, elastyczności), elektrycznych (np. przewodności), funkcjonalnych (np. przepuszczalności, temperatury zeszklenia, modułu) oraz właściwości pękania termoutwardzalnych klejów polimerowych. Nanomateriały nie tylko nadają specjalne właściwości o wysokiej wydajności, takie jak siła wiązania, trwałość, przewodnictwo, elastyczność lub odporność na ciepło; dodatek cząstek o nano-strukturze może również poprawić właściwości barierowe polimerów.
Wysokie siły ścinające generowanej ultradźwiękowo kawitacji akustycznej są dobrze znane ze swojej zdolności do deaglomeracji i dyspersji nanocząstek, a nawet do rozbijania cząstek pierwotnych (tj. mielenia ultradźwiękowego). Kiedy te siły ultradźwiękowe są stosowane do systemów polimerowych zawierających nanocząstki i inne wypełniacze, uzyskuje się bardzo jednolitą formułę. Dyspersja ultradźwiękowa jest metodą energooszczędną, wykazującą mniejsze zużycie energii w porównaniu z konwencjonalnymi metodami mieszania ścinającego, takimi jak mieszalniki łopatkowe, mieszalniki wirnikowe lub młyny.

Kaboori i wsp. (2013) wykazali, że ultradźwięki są skuteczną metodą dyspersji struktur warstwowych montmorylonitu (MMT) i opracowania klejów PVA wzmocnionych MMT. Ultradźwięki okazały się niezawodne i wydajne w dyspergowaniu nanoglinki w PVA przy niskim (1% i 2%) i wysokim (4%) obciążeniu.
Zespół badawczy stwierdził, że "technika ultradźwiękowa jest bardzo skuteczna w dyspergowaniu nanoglinki, zwłaszcza przy dużym obciążeniu, w przeciwieństwie do mieszalnika o wysokiej prędkości ścinania. Mieszanie wysokoobrotowe może zdyspergować nanoglinę w PVA tylko przy niskim obciążeniu i zwiększyć wytrzymałość wiązania PVA w różnych warunkach. Mieszanie szybkoobrotowe ma pewne wady: możliwe uszkodzenie emulsji PVA (z powodu silnego ścinania podczas mieszania), wysokie koszty i duże zużycie energii. Natomiast technika ultradźwiękowa ma minimalny negatywny wpływ na emulsję PVA. Ponadto, technika ultradźwiękowa jest ekonomiczna, ponieważ mieszanie ultradźwiękowe może odbywać się przed produkcją PVA, a roztwór zawierający nanoglinki może być dodawany do PVA w trakcie procesu produkcyjnego. Biorąc pod uwagę wyniki uzyskane w niniejszej pracy oraz w naszej poprzedniej pracy, a także uwzględniając zalety techniki ultradźwiękowej w porównaniu z mieszaniem z dużą prędkością, dodawanie nanoglinki do PVA na skalę przemysłową wydaje się wykonalne i może być zalecane producentom klejów do drewna." (Kaboori et al., 2013)

Efekty odgazowania ultradźwiękowego w produkcji klejów

Dodatkową zaletą sonikacji, która znacznie poprawia wyniki formulacji, jest efekt odgazowania, jaki daje obróbka ultradźwiękowa. Mieszanie mechaniczne o dużej prędkości (np. mieszadła łopatkowe) powoduje powstawanie w mieszaninie dużej ilości pęcherzyków gazu, które w niektórych przypadkach mogą być nawet zauważone przez rozjaśnioną barwę mieszaniny. Ultradźwiękowe mieszanie przy wysokim ścinaniu ma tę ogromną zaletę, że technika sonikacji nie wprowadza gazów do formuły kleju, lecz fale ultradźwiękowe zmuszają już obecne pęcherzyki gazu do koalescencji i unoszenia się na powierzchni cieczy, skąd gaz może być łatwo usunięty. W ten sposób ultradźwięki sprzyjają odgazowaniu i odpowietrzeniu cieczy i preparatów klejących. (cp. Shadlou et al., 2014)

Wysokowydajne dyspergatory ultradźwiękowe do przemysłowych preparatów klejących

Hielscher Ultrasonics projektuje, produkuje i dystrybuuje wysokowydajne dyspergatory ultradźwiękowe do ciężkich zastosowań, takich jak produkcja wysokowydajnych klejów, żywic o wysokim stopniu wypełnienia i nanokompozytów. Dyspergatory ultradźwiękowe firmy Hielscher są stosowane na całym świecie do dyspersji nano-materiałów w polimerach, żywicach, powłokach i innych materiałach o wysokiej wydajności.
Dyspergatory ultradźwiękowe firmy Hielscher mogą być zasilane różnymi strumieniami doprowadzającymi różne materiały w kontrolowanych warunkach przepływu do strefy mieszania kawitacyjnego. Dyspergatory ultradźwiękowe są niezawodne i wydajne w przetwarzaniu materiałów o niskiej i wysokiej lepkości. W zależności od surowców i celu redukcji wielkości, intensywność ultradźwięków może być precyzyjnie regulowana.
Do przetwarzania lepkich past polimerowych, nano-materiałów i wysokich stężeń ciał stałych dyspergator ultradźwiękowy musi być zdolny do ciągłego wytwarzania wysokich amplitud. Hielscher Ultrasonics’ Przemysłowe procesory ultradźwiękowe mogą dostarczać bardzo wysokie amplitudy w pracy ciągłej pod pełnym obciążeniem. Amplitudy do 200µm mogą być z łatwością realizowane w trybie 24/7. Możliwość pracy dyspergatora ultradźwiękowego przy wysokich amplitudach i precyzyjnej regulacji amplitudy jest niezbędna do dostosowania warunków procesu ultradźwiękowego do recepturowania wysokowydajnych klejów, nanonaprawionych mieszanek polimerowych i nanokompozytów.
Oprócz amplitudy ultradźwięków, bardzo ważnym parametrem procesu jest ciśnienie. Przy podwyższonym ciśnieniu intensywność kawitacji ultradźwiękowej i jej sił ścinających ulega wzmocnieniu. Reaktory ultradźwiękowe firmy Hielscher mogą być poddawane działaniu ciśnienia, dzięki czemu uzyskuje się wzmocnione efekty sonikacji.
Monitorowanie procesu i rejestracja danych są ważne dla ciągłej standaryzacji procesu i jakości produktu. Podłączane czujniki ciśnienia i temperatury podłączane są do generatora ultradźwiękowego w celu monitorowania i sterowania procesem dyspersji ultradźwiękowej. Wszystkie ważne parametry procesowe, takie jak energia ultradźwiękowa (netto + całkowita), temperatura, ciśnienie i czas są automatycznie protokołowane i zapisywane na wbudowanej karcie SD. Dzięki dostępowi do automatycznie zapisanych danych procesowych można skorygować poprzednie przebiegi sonikacji i ocenić wyniki procesu.
Kolejną przyjazną dla użytkownika funkcją jest zdalne sterowanie naszymi cyfrowymi systemami ultradźwiękowymi przez przeglądarkę. Dzięki zdalnemu sterowaniu przez przeglądarkę można z dowolnego miejsca zdalnie uruchamiać, zatrzymywać, regulować i monitorować procesor ultradźwiękowy.
Skontaktuj się z nami już teraz, aby dowiedzieć się więcej o naszych wysokowydajnych dyspergatorach ultradźwiękowych i ich zastosowaniach w produkcji wysokowydajnych klejów i powłok!
Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators:

---