Visoko zmogljive lepilne formulacije – Izboljšano z ultrazvočno disperzijo
Visoko zmogljiva lepila so sestavljena iz epoksih, silikonskih, poliuretanskih, polisulfidnih ali akrilnih sistemov, ki vsebujejo različna (nano) polnila in dodatke, ki lepilu dajejo posebne lastnosti, kot so trdnost vezi, majhna teža, vzdržljivost, toplotna odpornost in trajnost. Za oblikovanje visoko zmogljivih lepil je potrebno učinkovito in zanesljivo mešanje. Uporablja se ultrazvočna disperzija in emulgacija, ki združujeta različne komponente enakomerno v homogene lepilne mešanice. Inline ultrazvočno razbijanje združuje tudi visoko viskozne materiale in visoke nano-polnila ter zanesljivo in učinkovito proizvaja vrhunska lepila.
Ultrazvočne strižne sile za disperzijo visoko zmogljivih lepil
Visoko zmogljiva lepila ponujajo izjemno trdnost lepljenja, vzdržljivost in majhno težo. Glede na končno uporabo so polimeri, kopolimeri in številni dodatki oblikovani po izdelanih receptih.
Ultrazvočno mokro mletje in razprševanje je zelo učinkovita metoda za zmanjšanje velikosti delcev, npr. TiO2 in drugih nanodelcev
MultiSonoReactor s 4x 4kW za ultrazvočne energetske aplikacije, kot je proizvodnja nano-ojačanih lepil.
Epoksi, silikonske, poliuretanske in akrilne sisteme za lepila in lepila proizvajajo formulatorji, ki spreminjajo lepilno podlago z dodajanjem lepljivih elementov, mineralnih polnil (smukec, silicijev dioksid, aluminijev oksid itd.), Fleksibilizatorjev, reduktorjev viskoznosti, barvil, zgoščevalcev, pospeševalcev, promotorjev oprijema itd. Te spremembe služijo več namenom, na primer izboljšanju učinkovitosti delovanja in/ali priročnosti obdelave ali zmanjšanju stroškov. Ultrazvočni razpršilnik z visoko strižnostjo je idealen za oblikovanje različnih epoksidnih sistemov v liniji in omogoča prilagodljivo proizvodnjo lepil, prilagojenih zahtevam posameznih aplikacij.Ultrazvočni mešalniki z visokim striženjem za zahtevne disperzije in emulzijske aplikacije
Visoko zmogljivi ultrazvočni procesorji delujejo kot mešalnik z visokim striženjem. Ekstremno visoke strižne sile nastajajo z ultrazvočno / akustično kavitacijo in so idealne za serijsko in linijsko emulgiranje, disperzijo, mletje, deaglomeracijo in homogenizacijo. Nizke do visoke koncentracije trdnih snovi in viskoznosti je mogoče enostavno obdelati z uporabo ultrazvočnih inline dispergatorjev.
Ultrazvočno mešanje nanomaterialov v lepilih z visokim striženjem
Nanomateriali, kot so ogljikove nanocevke, kovinski nanodelci, nanosilicijev dioksid, nanogline, nanovlakna in številni drugi nanodelci, se uporabljajo za proizvodnjo nanoojačanih polimerov (nanokompozitov). Nanodelci so dobro znani po svoji sposobnosti spreminjanja mehanskih lastnosti (npr. Togost, elastičnost), električnih lastnosti (npr. prevodnost), funkcionalnih lastnosti (npr. Prepustnost, temperatura steklenega prehoda, modul) in lomljivost termoreaktivnih polimernih lepil. nanomaterialom ne zagotavljajo le posebnih visokozmogljivih lastnosti, kot so trdnost vezi, trajnost, ugodnost, elastičnost ali toplotna odpornost; Dodajanje nanostrukturiranih delcev lahko izboljša tudi pregradne lastnosti polimerov.
Visoke strižne sile ultrazvočno ustvarjene akustične kavitacije so dobro znane po svoji sposobnosti deaglomeracije in razpršitve nanodelcev ter celo razbijanja primarnih delcev (tj. Ultrazvočno rezkanje). Ko se te ultrazvočne sile uporabljajo za polimerne sisteme, ki vsebujejo nanodelce in druga polnila, dobimo zelo enotno formulacijo. Ultrazvočna disperzija je energetsko učinkovita metoda, ki kaže manjšo porabo energije v primerjavi z običajnimi metodami strižnega mešanja, kot so mešalniki z visoko strižnimi rezili, mešalniki rotorjev ali mlini.
- Zanesljiva in učinkovita disperzija
- Vrhunska splošna zmogljivost mešanja
- Hitro mešanje
- Visoka zmogljivost
- nano-ojačitev
- Razplinjevanje
- Povečana trdnost vezi
- Enostavna obdelava visoke viskoznosti
- Paketno in v vrstici
- Preskušanje formulacije brez tveganja
- Linearno povečanje
- energetsko učinkovit
Kaboori et al. (2013) so pokazali, da je ultrazvok učinkovita metoda za razpršitev večplastnih struktur montmorilonita (MMT) in razvoj lepil PVA, ojačanih z MMT. Ultrasonication se je izkazal za zanesljivo in učinkovito pri razprševanju nanogline v PVA pri nizkih (1% in 2%) in visokih (4%) obremenitvah.
Raziskovalna skupina je ugotovila, da je "ultrazvočna tehnika zelo učinkovita pri razprševanju nanogline, zlasti pri visokih obremenitvah, v nasprotju z mešalnikom z visoko strižno hitrostjo. Hitro mešanje bi lahko razpršilo nanoglino v PVA le pri nizkih obremenitvah in povečani trdnosti vezi PVA v različnih pogojih. Mešanje visoke hitrosti ima nekaj pomanjkljivosti: možna poškodba emulzije PVA (zaradi močne strižne sile, ki se uporablja med mešanjem), visoki stroški in visoka poraba energije. Nasprotno pa ima ultrazvočna tehnika minimalen negativen vpliv na emulzijo PVA. Poleg tega je ultrazvočna tehnika ekonomična, saj lahko ultrazvočno mešanje poteka pred proizvodnjo PVA, raztopina, ki vsebuje nanoglino, pa se lahko doda PVA med proizvodnim procesom. Z upoštevanjem rezultatov, pridobljenih iz tega članka in našega prejšnjega dela, ter z upoštevanjem prednosti ultrazvočne tehnike pred hitrim mešanjem, se zdi, da je dodajanje nanogline PVA v industrijskem obsegu izvedljivo in ga je mogoče priporočiti proizvajalcem lepil za les. (Kaboori et al., 2013)
Primerjava različnih nanopolnil, razpršenih v trdilcu (ultrazvočna obdelava – ZDA): (a) 0,5 mas. % ogljikovih nanovlaken (CNF); (b) 0,5 mas. % CNT oksidira
Študija in slika: Zanghellini et al., 2021
Ultrazvočni učinki razplinjevanja pri proizvodnji lepila
Dodatna prednost ultrazvočne obdelave, ki bistveno izboljša rezultate formulacije, je učinek razplinjevanja ultrazvočne obdelave. Hitro mehansko mešanje (npr. Mešalniki z rezili z visoko strižnostjo) proizvaja veliko število plinskih mehurčkov v mešanici, ki jih je v nekaterih primerih mogoče celo opaziti zaradi svetlejše barve mešanice. Ultrazvočno mešanje z visokim striženjem ima veliko prednost, da tehnika ultrazvočnega razbijanja ne vključuje plinov v lepilno formulacijo, namesto tega ultrazvočni valovi prisilijo že prisotne plinske mehurčke, da se združijo in plavajo na površino tekočine, od koder je plin mogoče zlahka odstraniti. S tem ultrasonication spodbuja razplinjevanje in odzračevanje tekočin in lepilnih formulacij. (prim. Shadlou et al., 2014)
Visoko zmogljivi ultrazvočni dispergatorji za industrijske lepilne formulacije
Hielscher Ultrasonics načrtuje, proizvaja in distribuira visoko zmogljive ultrazvočne razpršilnike za težke aplikacije, kot je proizvodnja visoko zmogljivih lepil, visoko napolnjenih smol in nanokompozitov. Hielscher ultrazvočni aparati se uporabljajo po vsem svetu za razprševanje nanomaterialov v polimere, smole, premaze in druge visoko zmogljive materiale.
Hielscher ultrazvočni razpršilniki se lahko napajajo z različnimi napajalnimi tokovi, ki dodajajo različne materiale v pogojih nadzorovanega pretoka v kavitacijsko mešalno cono. Ultrazvočni razpršilniki so zanesljivi in učinkoviti pri obdelavi nizke do visoke viskoznosti. Glede na surovine in cilj zmanjšanja velikosti se lahko ultrazvočna intenzivnost natančno prilagodi.
Za obdelavo viskoznih polimernih past, nanomaterialov in visokih koncentracij trdnih snovi mora biti ultrazvočni dispergator sposoben proizvajati stalno visoke amplitude. Hielscher Ultrasonics’ Industrijski ultrazvočni procesorji lahko zagotovijo zelo visoke amplitude pri neprekinjenem delovanju pri polni obremenitvi. Amplitude do 200 μm se lahko enostavno izvajajo v 24/7 delovanju. Možnost delovanja ultrazvočnega dispergatorja pri visokih amplitudah in natančno prilagoditev amplitude je potrebna za prilagoditev ultrazvočnih procesnih pogojev formulaciji visoko zmogljivih lepil, nano-ojačanih polimernih mešanic in nanokompozitov.
Poleg ultrazvočne amplitude je tlak še en zelo pomemben procesni parameter. Pod povišanimi tlaki se intenzivira intenzivnost ultrazvočne kavitacije in njene strižne sile. Hielscherjevi ultrazvočni reaktorji se lahko pod tlakom, s čimer se dosežejo okrepljeni rezultati ultrazvočne obdelave.
Spremljanje procesov in beleženje podatkov sta pomembna za stalno standardizacijo procesov in kakovost izdelkov. Vtični senzorji tlaka in temperature so povezani z ultrazvočnim generatorjem za spremljanje in nadzor procesa ultrazvočne disperzije. Vsi pomembni parametri obdelave, kot so ultrazvočna energija (neto + skupaj), temperatura, tlak in čas, se samodejno protokolirajo in shranijo na vgrajeno SD kartico. Z dostopom do samodejno zabeleženih procesnih podatkov lahko pregledate prejšnje ultrazvočne postopke in ocenite rezultate procesa.
Druga uporabniku prijazna funkcija je daljinski upravljalnik brskalnika naših digitalnih ultrazvočnih sistemov. Z oddaljenim upravljanjem brskalnika lahko zaženete, ustavite, prilagodite in spremljate ultrazvočni procesor na daljavo od koder koli.
Kontaktirajte nas zdaj, če želite izvedeti več o naših visoko zmogljivih ultrazvočnih dispergatorjih in njihovih aplikacijah pri proizvodnji visoko zmogljivih lepil in premazov!
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:
| Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne homogenizatorje za mešanje, disperzijo, emulgacijo in ekstrakcijo v laboratorijski, pilotni in industrijski ravni.
Literatura / Reference
- Kaboorani, Alireza; Riedl, Bernard; Blanchet, Pierre (2013): Ultrasonication Technique: A Method for Dispersing Nanoclay in Wood Adhesives. Journal of Nanomaterials 2013.
- Shadlou, Shahin; Ahmadi Moghadam, Babak; Taheri, Farid (2014): Nano-Enhanced Adhesives. Reviews of Adhesion and Adhesives 2, 2014. 371-412.
- Zanghellini, B.; Knaack, P.; Schörpf, S.; Semlitsch, K.-H.; Lichtenegger, H.C.; Praher, B.; Omastova, M.; Rennhofer, H. (2021): Solvent-Free Ultrasonic Dispersion of Nanofillers in Epoxy Matrix. Polymers 2021, 13, 308.
- Hielscher, Thomas (2007): Ultrasonic Production of Nano-Size Dispersions and Emulsions. European Nano Systems 2005, Paris, France, 14-16 December 2005.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Visoko zmogljiva lepila in lepila
Visoko zmogljiva lepila, lepila in super lepila se uporabljajo v različnih industrijah. Pomembna prednost visoko zmogljivih lepil je njihova izjemna trdnost lepljenja in majhna teža. Visoko zmogljiva lepila se med drugim pogosto uporabljajo v gradbeništvu, avtomobilskem in vesoljskem sektorju, proizvodnji medicinske opreme, blagovnih izdelkov in obutve.
Polimeri so osnovni material, ki se uporablja v lepilih. Pogosto uporabljeni polimeri vključujejo poliestre, kopoliester, kopoliamidne elastomere, poliole in poliuretan (PU).
Za vsako industrijo in aplikacijo so na voljo posebna lepila s prilagojenimi lastnostmi. Na primer, za pakiranje živil se pogosto uporabljajo lepilni sistemi na vodni osnovi, medtem ko se termoplastična poliuretanska visoko zmogljiva lepila pogosto uporabljajo v obutvi. Na podlagi tehnologije formulacije lahko visoko zmogljiva lepila razdelimo na štiri glavne segmente na osnovi topil, na vodni osnovi, vroče talilne in UV-zužilne. Ultrazvočna disperzija in emulgacija se uporabljata pri izdelavi vseh teh za visoko zmogljive vrste lepil.
Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne homogenizatorje iz laboratorij k industrijska velikost.