Хладни асфалт – постигните бољи квалитет применом соникације

Емулзије за хладни асфалт пресудно зависе од контроле расподеле величине капљица, вискозности и стабилности, уз свођење уноса енергије потребног за обраду на најмању меру. Hielscher соникатори ефикасно уситњавају капљице, скраћују време обраде и омогућавају вам да испуните строже спецификације уз мање површински активних материја и на нижим температурама.
Ова страница детаљно описује механизам, пут повећања размере у три корака и конструкциона решења за тешке услове рада која омогућавају поуздан рад Hielscher соникатора у производњи хладног асфалта.

Зашто користити соникаторе за емулзије за хладни асфалт

Главни чиниоци економичности су скраћивање времена задржавања, мања потреба за емулгатором при истој циљној величини капљица, ужи распон расподеле и самим тим боља стабилност при складиштењу, као и могућност рада на нижој процесној температури. У поређењу са роторско-статорским или колоидним млиновима, ултразвук преноси енергију путем кавитационих микромлазева уместо смицањем између алата и статора, што доводи до бржег уситњавања капљица при датом специфичном уносу енергије.

• Измерена смањења вискозности од око 20 до 30 процената након соникације при непромењеној формулацији, у комбинацији са померањем ка мањим, монодисперзнијим капљицама емулзије.
• Уштеде површински активних материја од 10 до 30 процената за дату циљну вредност d90 и опсег стабилности, јер кавитационо поље може да створи ситне капљице.
• Краће време обраде и мање просторно заузеће опреме, јер се соникацијом у протоку могу постићи вискозност и величина капљица прописане спецификацијом.
• Ниже температуре мешања, што смањује потрошњу енергије и изложеност радника испарењима, уз усклађеност са иницијативама ЕУ и САД за декарбонизацију материјала за коловозне засторе.

Механизам: смањење величине капљица и дисперговање дејством кавитације

За разлику од чисто механичког смицања, акустична кавитација ствара локалне осцилације притиска од више стотина bar и микромлазеве са брзинама реда величине од десетина до стотина метара у секунди. У емулзијама за хладни асфалт то производи два синергијска ефекта. Прво, брзо смањење величине капљица уз сужавање расподеле, чиме се смањује вискозност при константном садржају чврсте материје. Друго, интензивно микромешање на молекулском нивоу које убрзава адсорпцију емулгатора на новој међуфазној површини, стабилизујући емулзију без потребе за прекомерним дозирањем емулгатора. Крајњи резултат је формулација која се лакше пумпа и уграђује, са побољшаном дугорочном стабилношћу.

Линеарно повећање размере: константна специфична енергија, константна амплитуда, константан притисак

Практично правило за повећање размере ултразвучне обраде је једноставно. Ако специфични унос енергије (kWh по тони), акустичну амплитуду на чеоној површини сонотроде и притисак у реактору одржавате константним, квалитет емулзије остаће непромењен при различитим размерама. Ово није хеуристичко правило. Тако су интензитет кавитације и динамика мехурића повезани са акустичним пољем и зато се индустријска соникација може пројектовати детерминистички. Другим речима, протокол који користите на соникатору UP400St при амплитуди од 40 процената и 0,6 kWh/t биће репродукован на систему 4xUIP6000hdT довођењем исте енергије по јединици масе при истој амплитуди кроз проточну ћелију која ради на истом притиску.

Пут од идеје до производње у три корака

1) Лабораторијска испитивања са UP400St Почните прелиминарним испитивањем формулација и односа на компактном соникатору UP400St (400 W). Радите у шаржном или рециркулационом режиму са малом проточном ћелијом да бисте забележили амплитуду, температуру и специфичну енергију. У року од једног дана обично одредите границе опсега специфичне енергије који даје жељену расподелу величине капљица и вискозност без инверзије фаза или прекомерног загревања.

2) Оптимизација процеса са UIP2000hdT
Пређите на UIP2000hdT (2 kW) да бисте потврдили континуирану обраду, измерили утицаје притиска и оптимизовали производни капацитет у односу на квалитет. У овој фази утврђујете радни циклус, контролу температуре у протоку и притисак (обично 2 до 5 bar ради интензивирања кавитације). Овде потврђујете уштеду површински активних материја, циљну вредност d90 или распон расподеле и достижно време задржавања при реалним протоцима, уз бележење енергије за обрачун оперативних трошкова (OPEX).

3) Повећање размере до производње са 4xUIP6000hdT
Системи соникатора у пуној производној размери често користе паралелно повезивање како би достигли неколико тона на сат. На пример, четири уређаја UIP6000hdT (сваки снаге 6 kW) повезана паралелно, при специфичној енергији од 0,5 kWh/t, обрађују око 10 до 12 t/hr. Пошто се амплитуда уређаја контролише и пошто су опремљени реакторима са проточним ћелијама и појачивачима амплитуде, акустично поље је репродуктивно. То значи да се ваше вредности d50, распона расподеле и вискозности мерене Брукфилдовом методом подударају са подацима из пилот-испитивања у границама аналитичког расипања.

Поређење ултразвука са роторско-статорским и колоидним млиновима

Роторско-статорски и колоидни млинови су робусни и добро познати, али подразумевају компромис између енергетског интензитета, времена задржавања и великог просторног заузећа. Они такође везују величину капљица за веома уске опсеге процесних услова и могу захтевати повишене температуре како би се избегли нагли скокови вискозности. Ултразвук раздваја уситњавање капљица од смицања између покретних делова и уместо тога користи кавитацију, па постижете исте или боље величине капљица за краће време при сличној или нижој укупној специфичној енергији. Одржавање је такође другачије. Нема уских толеранција које треба одржавати између статора и ротора. У пракси, оператери извештавају о бржим циклусима чишћења на месту и лакшем преласку са једне формулације на другу.