Высокоэффективные адгезивные составы – Улучшено за счет ультразвуковой дисперсии

Высокоэффективные клеи состоят из эпоксидных, силиконовых, полиуретановых, полисульфидных или акриловых систем, содержащих различные (нано-)наполнители и добавки, которые придают клею особые характеристики, такие как прочность сцепления, легкий вес, долговечность, термостойкость и экологичность. Для создания высокоэффективных клеев требуется эффективное и надежное смешивание. Используется ультразвуковое диспергирование и эмульгирование, которые равномерно объединяют различные компоненты в однородные клеевые смеси. Встроенная ультразвуковая обработка надежно и эффективно смешивает даже высоковязкие материалы и высокую нагрузку нанонаполнителя, получая превосходные клеи.

Ультразвуковые силы сдвига для диспергирования высокоэффективных клеев

Высокоэффективные клеи обеспечивают исключительную прочность сцепления, долговечность и малый вес. В зависимости от конечного применения, полимеры, сополимеры и множественные добавки разрабатываются в соответствии с разработанными рецептурами.

Эпоксидные, силиконовые, полиуретановые и акриловые системы для клеев и клеев выпускаются разработчиками рецептур, которые модифицируют клеевую основу путем добавления липких средств, минеральных наполнителей (талька, диоксида кремния, глинозема и т.д.), флексибилизаторов, снижателей вязкости, красителей, загустителей, ускорителей, усилителей адгезии и т.д. Эти модификации служат нескольким целям, таким как повышение производительности и/или удобства обработки или снижение затрат. Ультразвуковые диспергаторы с большими сдвиговыми усилиями идеально подходят для создания различных эпоксидных систем в потоке и позволяют гибко производить клеи, адаптированные к требованиям конкретных областей применения.

Ультразвуковые смесители с большими сдвиговыми усилиями для применения в сложных условиях диспергирования и эмульсии

Высокопроизводительные ультразвуковые процессоры работают как смесители с большими сдвиговыми усилиями. Экстремальные силы сдвига создаются ультразвуковой/акустической кавитацией и идеально подходят для периодической и поточной эмульгирования, диспергирования, измельчения, деагломерации и гомогенизации. Низкие и высокие концентрации твердых частиц и вязкость могут быть легко обработаны с помощью ультразвуковых поточных диспергаторов.

Ультразвуковое перемешивание наноматериалов с большими сдвиговыми усилиями в клеях

Наноматериалы, такие как углеродные нанотрубки (УНТ), металлические наночастицы, нанокремнезем, наноглины, нановолокна и многие другие наноразмерные частицы, используются для производства наноармированных полимеров (нанокомпозитов). Наночастицы хорошо известны своей способностью изменять механические свойства (например, жесткость, эластичность), электрические свойства (например, проводимость), функциональные свойства (например, проницаемость, температуру стеклования, модуль упругости) и характеристики разрушения термореактивных полимерных клеев. Они не только придают наноматериалам особые высокоэффективные свойства, такие как прочность сцепления, долговечность, благоприятность, эластичность или термостойкость; Добавление наноструктурированных частиц также может улучшить барьерные свойства полимеров.
Высокие поперечные силы акустической кавитации, генерируемые ультразвуком, хорошо известны своей способностью деагломерировать и диспергировать наночастицы и даже разрушать первичные частицы (т.е. ультразвуковое фрезерование). Когда эти ультразвуковые силы прикладываются к полимерным системам, содержащим наночастицы и другие наполнители, получается очень однородная рецептура. Ультразвуковое диспергирование является энергоэффективным методом, демонстрирующим меньшее энергопотребление по сравнению с традиционными методами смешивания с сдвиговыми усилиями, такими как мешалки с лопатками с большими сдвиговыми усилиями, мешалки с рабочим колесом или мельницы.

Kaboori et al. (2013) продемонстрировали, что ультразвуковая обработка является эффективным методом диспергирования слоистых структур монтмориллонита (ММТ) и разработки клеев ПВА, армированных ММТ. Ультразвуковая обработка показала свою надежность и эффективность при диспергировании наноглины в ПВС при низких (1% и 2%) и высоких (4%) нагрузках.
Исследовательская группа обнаружила, что «ультразвуковой метод очень эффективен в диспергировании наноглины, особенно при высоких нагрузках, в отличие от смесителя с высокой скоростью сдвига. Высокоскоростное перемешивание могло диспергировать наноглину в ПВС только при низких нагрузках и повышенной прочности сцепления ПВС в различных условиях. Высокоскоростное перемешивание имеет некоторые недостатки: возможное повреждение эмульсии ПВС (из-за сильной силы сдвига, используемой при замешивании), высокая стоимость, высокое энергопотребление. В отличие от этого, ультразвуковой метод оказывает минимальное негативное воздействие на эмульсию ПВА. Кроме того, метод ультразвуковой обработки является экономичным, так как ультразвуковое смешивание может происходить до производства ПВА, а раствор, содержащий наноглину, может быть добавлен в ПВА в процессе производства. Учитывая результаты, полученные в этой статье и нашей предыдущей работе, а также рассмотрев преимущества метода ультразвуковой обработки по сравнению с высокоскоростным смешиванием, добавление наноглины в ПВА в промышленных масштабах представляется целесообразным и может быть рекомендовано производителям клеев для дерева». (Кабури и др., 2013)

Эффекты ультразвуковой дегазации в производстве клеев

Дополнительным преимуществом ультразвуковой обработки, которое значительно улучшает результаты рецептуры, является эффект дегазации при ультразвуковой обработке. Высокоскоростное механическое перемешивание (например, лопастные мешалки с большими сдвиговыми усилиями) приводит к образованию в смеси большого количества пузырьков газа, которые в некоторых случаях даже могут быть замечены из-за более яркого цвета смеси. Ультразвуковое смешивание с большими сдвиговыми усилиями имеет огромное преимущество, заключающееся в том, что метод ультразвуковой обработки не включает газы в состав клея, вместо этого ультразвуковые волны заставляют уже присутствующие пузырьки газа объединяться и всплывать на поверхность жидкости, откуда газ может быть легко удален. Таким образом, ультразвуковая обработка способствует дегазации и деаэрации жидкостей и клеевых составов. (см. Shadlou et al., 2014)

Высокопроизводительные ультразвуковые диспергаторы для промышленных клеевых составов

Hielscher Ultrasonics разрабатывает, производит и распространяет высокопроизводительные ультразвуковые диспергаторы для тяжелых условий эксплуатации, таких как производство высокоэффективных клеев, высоконаполненных смол и нанокомпозитов. Ультразвуковые аппараты Hielscher используются во всем мире для диспергирования наноматериалов в полимеры, смолы, покрытия и другие высокоэффективные материалы.
Ультразвуковые диспергаторы Hielscher могут подаваться через различные потоки подачи, добавляя различные материалы в условиях контролируемого потока в зону кавитационного смешивания. Ультразвуковые диспергаторы надежны и эффективны при обработке с низкой и высокой вязкостью. В зависимости от сырья и целевого показателя измельчения интенсивность ультразвука может быть точно отрегулирована.
Для обработки вязких полимерных паст, наноматериалов и высоких концентраций твердых частиц ультразвуковой диспергатор должен быть способен производить непрерывно высокие амплитуды. Ультразвуковые технологии Hielscher’ Промышленные ультразвуковые процессоры могут обеспечивать очень высокую амплитуду при непрерывной работе при полной нагрузке. Амплитуды до 200 μм могут быть легко запущены в режиме 24/7. Возможность работы ультразвукового диспергатора на высоких амплитудах и точной регулировки амплитуды необходима для адаптации условий ультразвукового процесса к рецептуре высокоэффективных клеев, наноармированных полимерных смесей и нанокомпозитов.
Помимо амплитуды ультразвука, еще одним очень важным параметром процесса является давление. При повышенном давлении интенсивность ультразвуковой кавитации и ее поперечные силы усиливаются. Ультразвуковые реакторы Хильшера могут подвергаться давлению, что позволяет получать результаты интенсификации ультразвуком.
Мониторинг процесса и запись данных важны для непрерывной стандартизации процессов и качества продукции. Вставные датчики давления и температуры подключаются к ультразвуковому генератору для контроля и управления процессом ультразвукового диспергирования. Все важные параметры обработки, такие как ультразвуковая энергия (чистая + общая), температура, давление и время, автоматически протоколируются и сохраняются на встроенной SD-карте. Получив доступ к автоматически записанным данным процесса, вы можете пересмотреть предыдущие прогоны ультразвуковой обработки и оценить результаты процесса.
Еще одной удобной функцией является дистанционное управление нашими цифровыми ультразвуковыми системами через браузер. С помощью удаленного управления через браузер вы можете запускать, останавливать, настраивать и контролировать ультразвуковой процессор удаленно из любого места.
Свяжитесь с нами сейчас, чтобы узнать больше о наших высокопроизводительных ультразвуковых диспергаторах и их применении в производстве высокоэффективных клеев и покрытий!
В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов:

---