สูตรกาวสมรรถนะสูง – ปรับปรุงด้วยการกระจายตัวด้วยอัลตราซาวนด์
กาวสมรรถนะสูงประกอบด้วยระบบอีพ็อกซี ซิลิโคน พอลิยูรีเทน พอลิซัลไฟด์ หรืออะคริลิก ซึ่งมีสารเติมแต่งและสารตัวเติมชนิดต่าง ๆ (รวมถึงระดับนาโน) ที่ทำให้กาวมีสมรรถนะพิเศษ เช่น ความแข็งแรงในการยึดติด น้ำหนักเบา ความทนทาน ความทนความร้อน และความยั่งยืน การพัฒนาสูตรกาวสมรรถนะสูงต้องอาศัยการผสมที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ การกระจายตัวและการทำอิมัลชันด้วยอัลตราซาวนด์ใช้เพื่อผสมองค์ประกอบต่าง ๆ อย่างสม่ำเสมอให้เป็นส่วนผสมกาวเนื้อเดียวกัน การใช้อัลตราซาวนด์ในสายการผลิตสามารถผสมแม้แต่วัสดุที่มีความหนืดสูงและส่วนผสมที่มีสารตัวเติมระดับนาโนในปริมาณสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ เพื่อผลิตกาวที่มีคุณภาพเหนือกว่า
แรงเฉือนสูงจากอัลตราซาวนด์สำหรับการกระจายตัวในกาวสมรรถนะสูง
กาวสมรรถนะสูงให้ความแข็งแรงในการยึดติดเป็นพิเศษ มีความทนทานและน้ำหนักเบา พอลิเมอร์ โคพอลิเมอร์ และสารเติมแต่งหลายชนิดถูกนำมาผสมตามสูตรที่พัฒนาอย่างละเอียด โดยขึ้นอยู่กับการใช้งานปลายทาง
การบดแบบเปียกและการกระจายตัวด้วยอัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงในการลดขนาดอนุภาค เช่น TiO2 และอนุภาคนาโนชนิดอื่น ๆ
MultiSonoReactor พร้อมกำลัง 4x 4kW สำหรับการใช้งานอัลตราซาวนด์กำลังสูง เช่น การผลิตกาวเสริมแรงด้วยวัสดุนาโน
ระบบอีพ็อกซี ซิลิโคน พอลิยูรีเทน และอะคริลิกสำหรับสารยึดติดและกาวผลิตโดยผู้พัฒนาสูตร ซึ่งปรับเปลี่ยนวัสดุฐานของกาวด้วยการเติมสารเพิ่มความเหนียวติด สารตัวเติมแร่ (ทัลก์ ซิลิกา อะลูมินา เป็นต้น) สารเพิ่มความยืดหยุ่น สารลดความหนืด สารให้สี สารเพิ่มความข้น สารเร่ง สารส่งเสริมการยึดติด เป็นต้น การปรับเปลี่ยนเหล่านี้มีวัตถุประสงค์หลายประการ เช่น ปรับปรุงสมรรถนะและ/หรือความสะดวกในการแปรรูป หรือลดต้นทุน เครื่องกระจายตัวด้วยอัลตราซาวนด์ที่ให้แรงเฉือนสูงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผสมระบบอีพ็อกซีชนิดต่าง ๆ ในสายการผลิต และช่วยให้ผลิตกาวที่ปรับให้ตรงกับข้อกำหนดของการใช้งานเฉพาะได้อย่างยืดหยุ่น
เครื่องผสมด้วยอัลตราซาวนด์ที่ให้แรงเฉือนสูงสำหรับงานกระจายตัวและงานอิมัลชันที่มีข้อกำหนดสูง
เครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงทำงานเช่นเดียวกับเครื่องผสมแรงเฉือนสูง แรงเฉือนที่สูงมากเกิดจากคาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์ / คลื่นเสียง และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทำอิมัลชัน การกระจายตัว การบด การสลายกลุ่มอนุภาคที่เกาะรวมกัน และการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน ทั้งแบบแบตช์และแบบในสายการผลิต เครื่องกระจายตัวด้วยอัลตราซาวนด์แบบในสายการผลิตสามารถแปรรูปวัสดุที่มีความเข้มข้นของของแข็งและความหนืดตั้งแต่ต่ำถึงสูงได้อย่างง่ายดาย
การผสมวัสดุนาโนในกาวด้วยอัลตราซาวนด์ที่ให้แรงเฉือนสูง
วัสดุนาโน เช่น ท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) อนุภาคนาโนโลหะ นาโนซิลิกา นาโนเคลย์ เส้นใยนาโน และอนุภาคขนาดนาโนชนิดอื่น ๆ อีกมากมาย ใช้ในการผลิตพอลิเมอร์เสริมแรงด้วยวัสดุนาโน (นาโนคอมโพสิต) อนุภาคนาโนเป็นที่รู้จักกันดีว่ามีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงสมบัติเชิงกล (เช่น ความแข็งตึง ความยืดหยุ่น) สมบัติทางไฟฟ้า (เช่น สภาพนำไฟฟ้า) สมบัติเชิงหน้าที่ (เช่น ความสามารถในการซึมผ่าน อุณหภูมิเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว มอดุลัส) และสมรรถนะด้านการแตกหักของกาวพอลิเมอร์เทอร์โมเซต วัสดุนาโนไม่เพียงให้สมบัติพิเศษที่มีสมรรถนะสูง เช่น ความแข็งแรงในการยึดติด ความทนทาน conduciveness ความยืดหยุ่น หรือความทนความร้อนเท่านั้น แต่การเติมอนุภาคที่มีโครงสร้างระดับนาโนยังสามารถปรับปรุงสมบัติการเป็นชั้นกั้นของพอลิเมอร์ได้อีกด้วย
แรงเฉือนสูงจากคาวิเทชันทางเสียงที่เกิดจากอัลตราซาวนด์เป็นที่รู้จักกันดีว่ามีความสามารถในการสลายกลุ่มอนุภาคนาโนที่เกาะรวมกันและทำให้อนุภาคนาโนกระจายตัว รวมถึงทำให้อนุภาคปฐมภูมิแตกได้ด้วย (กล่าวคือ การบดด้วยอัลตราซาวนด์) เมื่อนำแรงจากอัลตราซาวนด์เหล่านี้มาใช้กับระบบพอลิเมอร์ที่มีอนุภาคนาโนและสารตัวเติมชนิดอื่น ๆ จะได้ส่วนผสมตามสูตรที่มีความสม่ำเสมออย่างยิ่ง การกระจายตัวด้วยอัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ โดยใช้พลังงานน้อยกว่าเมื่อเทียบกับวิธีผสมด้วยแรงเฉือนแบบดั้งเดิม เช่น เครื่องผสมใบมีดแรงเฉือนสูง เครื่องผสมใบพัด หรือเครื่องบด
- การกระจายตัวที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพ
- สมรรถนะการผสมโดยรวมที่เหนือกว่า
- การผสมที่รวดเร็ว
- กำลังการแปรรูปสูง
- การเสริมแรงด้วยวัสดุนาโน
- การกำจัดก๊าซ
- ความแข็งแรงในการยึดติดที่เพิ่มขึ้น
- สามารถแปรรูปวัสดุที่มีความหนืดสูงได้อย่างง่ายดาย
- แบบแบตช์และแบบในสายการผลิต
- การทดสอบสูตรที่ปราศจากความเสี่ยง
- การขยายขนาดการผลิตแบบเชิงเส้น
- ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ
Kaboori et al. (2013) แสดงให้เห็นว่าการใช้อัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่มีประสิทธิผลในการกระจายโครงสร้างแบบชั้นของมอนต์มอริลโลไนต์ (MMT) และพัฒนากาว PVA ที่เสริมแรงด้วย MMT ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการใช้อัลตราซาวนด์มีความน่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพในการกระจายนาโนเคลย์ใน PVA ทั้งที่ปริมาณเติมต่ำ (1% และ 2%) และสูง (4%)
ทีมวิจัยพบว่า “เทคนิคอัลตราซาวนด์มีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการกระจายนาโนเคลย์ โดยเฉพาะเมื่อเติมในปริมาณสูง ซึ่งตรงข้ามกับเครื่องผสมความเร็วสูงที่ให้แรงเฉือนสูง การผสมด้วยความเร็วสูงสามารถกระจายนาโนเคลย์ใน PVA ได้เฉพาะเมื่อเติมในปริมาณต่ำ และเพิ่มความแข็งแรงในการยึดติดของ PVA ภายใต้สภาวะต่าง ๆ การผสมด้วยความเร็วสูงมีข้อเสียบางประการ ได้แก่ ความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับอิมัลชัน PVA (เนื่องจากแรงเฉือนสูงที่ใช้ระหว่างการผสม) ต้นทุนสูง และการใช้พลังงานสูง ในทางตรงกันข้าม เทคนิคอัลตราซาวนด์มีผลกระทบเชิงลบต่ออิมัลชัน PVA น้อยที่สุด นอกจากนี้ เทคนิคอัลตราซาวนด์ยังประหยัด เนื่องจากสามารถผสมด้วยอัลตราซาวนด์ก่อนการผลิต PVA และสามารถเติมสารละลายที่มีนาโนเคลย์ลงใน PVA ระหว่างกระบวนการผลิตได้ เมื่อพิจารณาผลที่ได้จากบทความนี้และงานก่อนหน้าของเรา รวมถึงข้อดีของเทคนิคอัลตราซาวนด์เมื่อเทียบกับการผสมด้วยความเร็วสูง การเติมนาโนเคลย์ลงใน PVA ในระดับอุตสาหกรรมดูเหมือนจะเป็นไปได้ และสามารถแนะนำให้ผู้ผลิตกาวสำหรับไม้ใช้ได้” (Kaboori et al., 2013)
การเปรียบเทียบสารตัวเติมระดับนาโนชนิดต่าง ๆ ที่กระจายตัวในสารทำให้แข็ง (การใช้อัลตราซาวนด์ – US): (a) เส้นใยนาโนคาร์บอน (CNF) 0.5 wt%; (b) CNT ที่ผ่านการออกซิไดซ์ 0.5 wt%
การศึกษาและภาพ: Zanghellini et al., 2021
ผลของการกำจัดก๊าซด้วยอัลตราซาวนด์ในการผลิตกาว
ข้อดีเพิ่มเติมของการใช้อัลตราซาวนด์ ซึ่งช่วยปรับปรุงผลลัพธ์ของการผสมตามสูตรอย่างมีนัยสำคัญ คือผลในการกำจัดก๊าซจากการใช้อัลตราซาวนด์ การกวนเชิงกลด้วยความเร็วสูง (เช่น เครื่องผสมใบมีดแรงเฉือนสูง) ทำให้เกิดฟองก๊าซจำนวนมากในส่วนผสม ซึ่งในบางกรณีอาจสังเกตเห็นได้จากสีของส่วนผสมที่สว่างขึ้น การผสมด้วยอัลตราซาวนด์ที่ให้แรงเฉือนสูงมีข้อได้เปรียบอย่างมากตรงที่เทคนิคการใช้อัลตราซาวนด์ไม่ทำให้ก๊าซเข้าไปในส่วนผสมกาว แต่คลื่นอัลตราซาวนด์จะบังคับให้ฟองก๊าซที่มีอยู่แล้วรวมตัวกันและลอยขึ้นสู่ผิวของเหลว ซึ่งสามารถกำจัดก๊าซออกได้อย่างง่ายดาย ดังนั้น การใช้อัลตราซาวนด์จึงส่งเสริมการกำจัดก๊าซและการไล่อากาศออกจากของเหลวและส่วนผสมกาว (เทียบกับ Shadlou et al., 2014)
เครื่องกระจายตัวด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงสำหรับการผสมสูตรกาวในระดับอุตสาหกรรม
Hielscher Ultrasonics ออกแบบ ผลิต และจัดจำหน่ายเครื่องกระจายตัวด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงสำหรับงานหนัก เช่น การผลิตกาวสมรรถนะสูง เรซินที่มีสารตัวเติมในปริมาณสูง และนาโนคอมโพสิต เครื่องอัลตราซาวนด์ของ Hielscher ใช้ทั่วโลกในการกระจายวัสดุนาโนในพอลิเมอร์ เรซิน สารเคลือบ และวัสดุสมรรถนะสูงชนิดอื่น ๆ
เครื่องกระจายตัวด้วยอัลตราซาวนด์ของ Hielscher สามารถรับวัสดุจากกระแสป้อนหลายกระแส เพื่อเติมวัสดุชนิดต่าง ๆ เข้าสู่บริเวณผสมที่เกิดคาวิเทชันภายใต้สภาวะการไหลที่ควบคุมได้ เครื่องกระจายตัวด้วยอัลตราซาวนด์มีความน่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพในการแปรรูปวัสดุที่มีความหนืดตั้งแต่ต่ำถึงสูง สามารถปรับความเข้มของอัลตราซาวนด์ได้อย่างแม่นยำตามวัตถุดิบและเป้าหมายการลดขนาด
เพื่อแปรรูปพอลิเมอร์เนื้อข้นที่มีความหนืด วัสดุนาโน และวัสดุที่มีความเข้มข้นของของแข็งสูง เครื่องกระจายตัวด้วยอัลตราซาวนด์ต้องสามารถสร้างแอมพลิจูดสูงได้อย่างต่อเนื่อง เครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์ระดับอุตสาหกรรมของ Hielscher Ultrasonics สามารถให้แอมพลิจูดที่สูงมากในการทำงานอย่างต่อเนื่องภายใต้ภาระเต็มกำลัง สามารถทำงานที่แอมพลิจูดสูงถึง 200µm ได้อย่างง่ายดายในการทำงานแบบ 24/7 ความสามารถในการใช้งานเครื่องกระจายตัวด้วยอัลตราซาวนด์ที่แอมพลิจูดสูงและปรับแอมพลิจูดได้อย่างแม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการปรับสภาวะกระบวนการอัลตราซาวนด์ให้เหมาะกับการผสมสูตรกาวสมรรถนะสูง ส่วนผสมพอลิเมอร์เสริมแรงด้วยวัสดุนาโน และนาโนคอมโพสิต
นอกจากแอมพลิจูดของอัลตราซาวนด์แล้ว ความดันยังเป็นพารามิเตอร์ของกระบวนการที่สำคัญมากอีกประการหนึ่ง ภายใต้ความดันที่เพิ่มขึ้น ความเข้มของคาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์และแรงเฉือนที่เกิดขึ้นจะเพิ่มขึ้น เครื่องปฏิกรณ์อัลตราซาวนด์ของ Hielscher สามารถเพิ่มความดันได้ จึงให้ผลจากการใช้อัลตราซาวนด์ที่เข้มข้นขึ้น
การติดตามกระบวนการและการบันทึกข้อมูลมีความสำคัญต่อการรักษามาตรฐานของกระบวนการอย่างต่อเนื่องและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ เซ็นเซอร์ความดันและอุณหภูมิแบบเสียบต่อได้เชื่อมต่อด้วยสายกับเครื่องกำเนิดอัลตราซาวนด์ เพื่อติดตามและควบคุมกระบวนการกระจายตัวด้วยอัลตราซาวนด์ พารามิเตอร์สำคัญทั้งหมดของกระบวนการ เช่น พลังงานอัลตราซาวนด์ (สุทธิ + รวม) อุณหภูมิ ความดัน และเวลา จะถูกบันทึกโดยอัตโนมัติและจัดเก็บไว้ในการ์ด SD ที่ติดตั้งในเครื่อง เมื่อเข้าถึงข้อมูลกระบวนการที่บันทึกโดยอัตโนมัติ คุณสามารถทบทวนการใช้อัลตราซาวนด์ครั้งก่อน ๆ และประเมินผลของกระบวนการได้
คุณสมบัติอีกประการหนึ่งที่ใช้งานสะดวกคือการควบคุมระบบอัลตราซาวนด์ดิจิทัลของเราจากระยะไกลผ่านเบราว์เซอร์ การควบคุมจากระยะไกลผ่านเบราว์เซอร์ช่วยให้คุณเริ่ม หยุด ปรับ และติดตามเครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์ของคุณจากระยะไกลได้จากทุกที่
ติดต่อเราตอนนี้เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องกระจายตัวด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงของเราและการใช้งานในการผลิตกาวและสารเคลือบสมรรถนะสูง!
ตารางด้านล่างแสดงกำลังการแปรรูปโดยประมาณของเครื่องอัลตราซาวนด์ของเรา:
| ปริมาตรต่อแบตช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนำ |
|---|---|---|
| 1 ถึง 500mL | 10 ถึง 200mL/min | UP100H |
| 10 ถึง 2000mL | 20 ถึง 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 ถึง 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | สูงกว่า | ชุดเครื่องที่ประกอบด้วย UIP16000 |
ติดต่อเรา! / สอบถามเรา!
Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงสำหรับงานผสม การกระจายตัว การทำอิมัลชัน และการสกัด ในระดับห้องปฏิบัติการ ระดับนำร่อง และระดับอุตสาหกรรม
วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง
- 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.
ข้อเท็จจริงที่ควรรู้
สารยึดติดและกาวสมรรถนะสูง
สารยึดติด กาว และกาวชนิดติดแน่นรวดเร็วที่มีสมรรถนะสูงใช้ในอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท ข้อดีที่สำคัญของกาวสมรรถนะสูงคือความแข็งแรงในการยึดติดเป็นพิเศษและน้ำหนักเบา กาวสมรรถนะสูงใช้กันอย่างแพร่หลายในงานก่อสร้าง ภาคยานยนต์และการบินและอวกาศ การผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ สินค้าอุปโภคบริโภค และรองเท้า รวมถึงสินค้าอื่น ๆ อีกมากมาย
พอลิเมอร์เป็นวัสดุฐานที่ใช้ในกาว พอลิเมอร์ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ พอลิเอสเตอร์ โคพอลิเอสเตอร์ อีลาสโตเมอร์โคพอลิเอไมด์ พอลิออล และพอลิยูรีเทน (PU)
สำหรับแต่ละอุตสาหกรรมและการใช้งาน มีกาวเฉพาะที่ปรับสมบัติให้เหมาะสม ตัวอย่างเช่น ระบบกาวลามิเนตชนิดฐานน้ำมักใช้สำหรับบรรจุภัณฑ์อาหาร ขณะที่กาวสมรรถนะสูงชนิดฐานพอลิยูรีเทนเทอร์โมพลาสติกใช้กันอย่างแพร่หลายในรองเท้า เมื่อแบ่งตามเทคโนโลยีการผสมสูตร กาวสมรรถนะสูงสามารถแบ่งออกเป็นสี่กลุ่มหลัก ได้แก่ ชนิดฐานตัวทำละลาย ชนิดฐานน้ำ ชนิดหลอมร้อน และชนิดบ่มด้วยรังสี UV การกระจายตัวและการทำอิมัลชันด้วยอัลตราซาวนด์ใช้ในการผลิตกาวสมรรถนะสูงทั้งสี่ประเภทนี้
Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงตั้งแต่ ระดับห้องปฏิบัติการ จนถึง ขนาดอุตสาหกรรม