Ультразвуковая пропитка

Ультразвуковая пропитка – это пропитка композиционных материалов или других составных изделий с помощью ультразвукового капилярного эффект вследствии воздействия ультразвука на жидкую среду.

Применение ультразвуковой пропитки

Пропитка применятся в различных производствах. Самое распространенное применение:

• - пропитка композиционных материалов;
• - пропитка обмоток электродвигателей.

Изделия из композиционных материалов имеют проблемы в своем производстве, связанные с пропиткой вязким связывающим веществом. К там изделиям можно отнести:

• - базальтопластики;
• - углепластики;
• - стеклопластики.

Капиллярная структура негативно сказывается на качестве и скорости пропитки. Высокая вязкость связывающего вещества мешает процессу удаления воздуха или других газов из капиллярной структуры. Это приводит к ухудшению физических свойств готового материала. От данный проблемы страдают стадии многих технологических процессов, таких как:

• - пропитка обмоток электродвигателей;
• - придание необходимых свойств материалам и изделиям;
• - выщелачивание;
• - производство нанесенных катализаторов.

Для решения этой проблемы применяют локальное воздействие ультразвуком, который повышает качество пропитки и ускоряет ее процесс.

На длительность и полнуту пропитки влияют:

1. 1. Наличие газа в наполнителе.
2. 2. Смачивание твердой фазой.
3. 3. Вязкость жидкости.

Следовательно, необходимо интенсифицировать процессы за счет снижения влияния этих факторов.

Одним из способов интенсификации является снижение вязкости за счет увеличение температуры. Данное увеличение имеет предел обусловленный физико-химическими свойствами наполнителя и твердой фазы.

 

Для однородной жидкости вязкость остается практически без изменений под действием каких либо воздействий на нее. Однако, в неоднородных и неньютоновских жидкостях вязкость может меняться при гидродинамическом или электрическом явлении, а у полимеров вязкость изменяется в следствии деструкции.

Толщина пограничного слоя в колеблющихся потоках уменьшается с ростом частоты. Таким образом, высокочастотные колебания влияют на скорость пропитки.

Капиллярный эффект при ультразвуковой пропитке

Для выбора частоты колебаний можно считать, что толщина пограничного слоя должна быть меньше усредненного диаметра каналов или пор.

Ультразвуковой капилярный эффект своим давлением камулятивных струй, которые появились в результате кавитации, дает необходимый колебательный эффект. Однако, не только кавитация является источником постоянного давления для создания ультразвукового капилярного эффекта.

Об этом свидетельствуют следующие экспериментальные факты:

1. 1. Поднятие жидкости по капилляру, который контактирует с излучателем, происходит с кавитацией и без нее.
2. 2. Смещение уровня жидкости в капилляре наблюдается при воздействии на мениск капилляра ультразвуком через воздух.
3. 3. Невозможно получить ультразвуковой капиллярный эффект без колебаний потока жидкости при гидродинамической кавитации и отсутствии колебаний потоков в устье.
4. 4. Без кавитации наблюдается как положительный эффект в капилляре так и отрицательный, при низкочастотных акустических полях.

Данные экспериментальные факты и физика ультразвукового капиллярного эффекта при ультразвуковой пропитке позволяет утверждать, что ультразвук может быть применим для интенсификации процессов пропитки и ускорить его до 2-3 раз и более.