Υπερήχων διασπορά κεραμικών πολτών
Οι διασκορπιστές υπερήχων είναι μια καθιερωμένη και εξαιρετικά αποτελεσματική τεχνολογία για τη διαμόρφωση και επεξεργασία κεραμικών πολτών. Στη σύγχρονη κατασκευή κεραμικών, η ποιότητα και η απόδοση του τελικού προϊόντος εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την ομοιογένεια, τη σταθερότητα και την κατανομή μεγέθους των σωματιδίων του αιωρήματος. Οι υπέρηχοι ισχύος προσφέρουν μια αξιόπιστη και κλιμακούμενη λύση για την ικανοποίηση αυτών των απαιτητικών απαιτήσεων, από την εργαστηριακή έρευνα έως την πλήρη βιομηχανική παραγωγή.
Ηχοβολείς για κεραμικές διασπορές
Τα κεραμικά αιωρήματα αποτελούνται συνήθως από κεραμικές σκόνες σε συνδυασμό με διαλύτες, διασκορπιστικά, συνδετικά, πλαστικοποιητές και διάφορα λειτουργικά πρόσθετα. Για την επίτευξη ενός σταθερού και ομοιόμορφου πολτού απαιτείται πλήρης διαβροχή των κεραμικών σωματιδίων και πλήρης διάσπαση των συσσωματωμάτων. Οι συμβατικές μέθοδοι ανάμιξης συχνά δυσκολεύονται με αυτές τις εργασίες, ιδίως όταν πρόκειται για λεπτές σκόνες, υψηλά στερεά φορτία ή ιδιαίτερα ιξώδη σκευάσματα.
Οι διασκορπιστές υπερήχων δημιουργούν έντονη σπηλαίωση στο υγρό μέσο. Η έκρηξη μικροσκοπικών φυσαλίδων σπηλαίωσης παράγει τοπικές υψηλές δυνάμεις διάτμησης που υγραίνουν αποτελεσματικά τις επιφάνειες των σωματιδίων, διασπούν τα συσσωματώματα και διανέμουν ομοιόμορφα τα σωματίδια σε όλο το εναιώρημα. Αυτός ο μηχανισμός επιτρέπει την αποτελεσματική διασπορά και αποσυγκόλληση κεραμικών κόνεων, ακόμη και εκείνων με ισχυρές δυνάμεις μεταξύ των σωματιδίων ή υδρόφοβα επιφανειακά χαρακτηριστικά.
Πάγκος-top υπερήχων UIP1000hdT για υγρή άλεση και διασπορά κεραμικών σωματιδίων
Ηχητικός καθαρισμός κολλοειδών πολτών: και μείωση του μεγέθους των σωματιδίων
Η αποτελεσματική διαβροχή και αποσυγκόλληση είναι απαραίτητες για την αποφυγή ελαττωμάτων όπως οι συσσωματώματα σκόνης, που συνήθως αναφέρονται ως “fish-eyes,” το οποίο μπορεί να θέσει σε σοβαρό κίνδυνο την ποιότητα του πολτού και τη μεταγενέστερη επεξεργασία. Οι υπερηχητικές δυνάμεις διάτμησης προωθούν την ταχεία ενυδάτωση των σωματιδίων και επιτρέπουν στα διασκορπιστικά να δρουν πιο αποτελεσματικά στις διεπιφάνειες των σωματιδίων.
Εκτός από τη διασπορά, η επεξεργασία με υπερήχους μπορεί να επιτύχει ελεγχόμενη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων μέσω της υγρής άλεσης με υπερήχους και της μικρο-άλεσης. Τα κεραμικά σωματίδια μπορούν να μειωθούν σε υπομικρομετρικά ή νανομετρικά μεγέθη, επιτρέποντας την παραγωγή προηγμένων κεραμικών πολτών και νανοσύνθετων υλικών υψηλής απόδοσης. Σε σύγκριση με τη μηχανική άλεση ή την ανάδευση υψηλής ταχύτητας, οι διασκορπιστές υπερήχων επιτυγχάνουν αυτά τα αποτελέσματα με συντομότερους χρόνους επεξεργασίας και ανώτερη αναπαραγωγιμότητα.
Επεξεργασία σκευασμάτων υψηλού ιξώδους και λειαντικών σκευασμάτων
Ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα των διασκορπιστών υπερήχων είναι η ικανότητά τους να χειρίζονται δύσκολες συνθέσεις. Τα κεραμικά αιωρήματα παρουσιάζουν συχνά υψηλό ιξώδες λόγω αυξημένης περιεκτικότητας σε στερεά ή της παρουσίας συνδετικών και πλαστικοποιητών. Τα συστήματα υπερήχων παραμένουν αποτελεσματικά υπό αυτές τις συνθήκες, διατηρώντας ισχυρές διατμητικές δυνάμεις σε όλο τον όγκο επεξεργασίας.
Επιπλέον, οι κεραμικές σκόνες είναι εγγενώς λειαντικές. Οι διασκορπιστές υπερήχων είναι κατάλληλοι για τέτοια υλικά επειδή δεν περιέχουν περιστρεφόμενα μέρη υψηλής ταχύτητας ή μηχανικές σφραγίδες σε επαφή με τον πολτό. Αυτός ο σχεδιασμός ελαχιστοποιεί τη φθορά, μειώνει τις απαιτήσεις συντήρησης και εξασφαλίζει μακροπρόθεσμη λειτουργική αξιοπιστία, ακόμη και σε συνεχή βιομηχανική λειτουργία.
Υπερηχητικά αλεσμένα κεραμικά σωματίδια
Συνέπεια, αποδοτικότητα και κλιμάκωση
Οι διασκορπιστές υπερήχων υπερτερούν σταθερά έναντι των συμβατικών αναδευτήρων και αναμικτήρων όσον αφορά την αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας και την ποιότητα του προϊόντος. Τα τυπικά οφέλη περιλαμβάνουν σημαντικά μειωμένους χρόνους επεξεργασίας - συχνά έως και 90 τοις εκατό - βελτιωμένη συνοχή από παρτίδα σε παρτίδα και ακριβή έλεγχο των παραμέτρων της διεργασίας, όπως το πλάτος, η εισροή ενέργειας και ο χρόνος παραμονής.
Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της τεχνολογίας υπερήχων είναι η εντελώς γραμμική κλιμάκωσή της. Οι παράμετροι της διεργασίας που καθορίζονται σε εργαστηριακές ή πιλοτικές δοκιμές μπορούν να μεταφερθούν άμεσα σε συστήματα βιομηχανικής κλίμακας αυξάνοντας την ισχύ και τη χωρητικότητα ροής των υπερήχων. Αυτή η προβλέψιμη κλιμάκωση απλοποιεί την ανάπτυξη της διαδικασίας και μειώνει τον κίνδυνο που συνδέεται με τη μετάβαση από R&D σε εμπορική παραγωγή.
Από την εργαστηριακή ανάπτυξη στη βιομηχανική παραγωγή
Οι διασκορπιστές υπερήχων διατίθενται σε ένα ευρύ φάσμα διαμορφώσεων, από συμπαγείς εργαστηριακούς ομογενοποιητές εμβάπτισης για μελέτες σκοπιμότητας έως βιομηχανικά συστήματα υψηλής ισχύος σχεδιασμένα για συνεχή επεξεργασία σε γραμμή. Σε περιβάλλοντα έρευνας και ανάπτυξης, οι διασκορπιστές υπερήχων επιτρέπουν την ακριβή βελτιστοποίηση των σκευασμάτων και των συνθηκών επεξεργασίας. Μόλις επιτευχθούν τα επιθυμητά χαρακτηριστικά του αιωρήματος, οι ίδιες αρχές υπερήχων μπορούν να εφαρμοστούν σε κλίμακα παραγωγής χωρίς συμβιβασμούς στην ποιότητα.
Τα βιομηχανικά συστήματα υπερήχων μπορούν να επεξεργάζονται συνεχώς μεγάλους όγκους κεραμικών αιωρημάτων, καθιστώντας τα ιδανικά για εφαρμογές όπως η χύτευση ταινιών, οι κεραμικές επιστρώσεις, τα τεχνικά κεραμικά, τα ηλεκτρονικά κεραμικά και τα δομικά κεραμικά σύνθετα υλικά. Διατίθενται επίσης συστήματα με πιστοποίηση ATEX για την επεξεργασία διαλυτών ή επικίνδυνων σκευασμάτων.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- Isabel Santacruz, M. Isabel Nieto, Jon Binner, Rodrigo Moreno (2009): Wet forming of concentrated nano-BaTiO3 suspensions. Journal of the European Ceramic Society, Volume 29, Issue 5, 2009. 881-886.
- Astrid Dietrich, Achim Neubrand(2001): Effects of Particle Size and Molecular Weight of Polyethylenimine on Properties of Nanoparticulate Silicon Dispersions. Journal of the American Ceramic Society Volume84, Issue4, April 2001. 806-812.
- Ivanov, Roman; Hussainova, Irina; Aghayan, Marina; Petrov, Mihhail (2014): Graphene Coated Alumina Nanofibres as Zirconia Reinforcement. 9th International DAAAM Baltic Conference INDUSTRIAL ENGINEERING 24-26 April 2014, Tallinn, Estonia.
Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζετε
Τι είναι ο κεραμικός πολτός;
Ο κεραμικός πολτός είναι ένα υγρό εναιώρημα που αποτελείται από λεπτόκοκκα κεραμικά σωματίδια διασκορπισμένα σε ένα υγρό μέσο, συνήθως νερό ή οργανικό διαλύτη, μαζί με πρόσθετα όπως διασκορπιστικά, συνδετικά και πλαστικοποιητές. Οι κεραμικοί πολτοί χρησιμοποιούνται ως ενδιάμεσες μορφές επεξεργασίας για τη διαμόρφωση, την επικάλυψη, τη χύτευση ή τη διαμόρφωση κεραμικών συστατικών πριν από την ξήρανση και την πυροσυσσωμάτωση.
Ποιοι είναι οι 5 τύποι κεραμικών;
Οι πέντε ευρέως αναγνωρισμένοι τύποι κεραμικών είναι τα παραδοσιακά κεραμικά, τα οποία περιλαμβάνουν υλικά με βάση τον πηλό, όπως η πορσελάνη και τα τούβλα- τα προηγμένα κεραμικά, γνωστά και ως τεχνικά κεραμικά, τα οποία περιλαμβάνουν υλικά όπως η αλουμίνα, η ζιρκονία και το καρβίδιο του πυριτίου- τα υαλοκεραμικά, τα οποία είναι μερικώς κρυσταλλικά υλικά που προέρχονται από το γυαλί- τα σύνθετα κεραμικής μήτρας, στα οποία τα κεραμικά υλικά ενισχύονται με ίνες ή σωματίδια- και τα ηλεκτροκεραμικά, τα οποία είναι λειτουργικά κεραμικά που χρησιμοποιούνται για ηλεκτρικές, διηλεκτρικές ή πιεζοηλεκτρικές εφαρμογές.
Τι είναι τα κεραμικά;
Τα κεραμικά υλικά ορίζονται ως ανόργανο κρυσταλλικό υλικό, σύνθετο από μέταλλο και μη μέταλλο. Είναι στερεά, αδρανή, εύθραυστα, σκληρά, ισχυρά στη συμπίεση και αδύναμα σε διάτμηση και τάση. Αντέχουν στη χημική διάβρωση όξινων ή καυστικών περιβαλλόντων και είναι εξαιρετικά ανθεκτικά στη θερμοκρασία. Λόγω αυτών των εξαιρετικών χαρακτηριστικών, τα κεραμικά χρησιμοποιούνται ευρέως για βιομηχανικές εφαρμογές όπως επίστρωση, ημιαγωγοί, δίσκοι και οπτικά κυκλώματα. Οι κοινές κεραμικές σκόνες (cermats) περιλαμβάνουν αλουμίνα, διοξείδιο του ζιρκονίου (ζιργκόν), τιτανικό βάριο, νιτρίδιο του βορίου, φερρίτη, διβορίδιο μαγνησίου (MgB2), οξείδιο ψευδαργύρου (ZnO), καρβίδιο του πυριτίου (SiC), νιτρίδιο του πυριτίου, στεατίτη, καρβίδιο του τιτανίου και οξείδιο του χαλκού του βαρίου υττρίου (YBa2Cu3O7-x). Υπερήχους είναι μια καλά αποδεδειγμένη τεχνική για την αξιόπιστη επεξεργασία κεραμικών πολτών και σύνθετων υλικών.
Τι είναι ο ομογενοποιητής εμβάπτισης;
Ο ομογενοποιητής βύθισης είναι μια συσκευή ανάμιξης υψηλής ενέργειας στην οποία ένας καθετήρας ή μια ηχοβολίδα βυθίζεται απευθείας σε ένα υγρό ή πολτό για να εφαρμοστούν έντονες μηχανικές ή υπερηχητικές δυνάμεις. Αυτές οι δυνάμεις δημιουργούν διάτμηση, αναταραχή ή σπηλαίωση που διασπούν τα συσσωματώματα, μειώνουν το μέγεθος των σωματιδίων και παράγουν μια ομοιογενή και σταθερή διασπορά εντός του όγκου επεξεργασίας. Διαβάστε περισσότερα για τους ομογενοποιητές εμβάπτισης υπερήχων!
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από εργαστήριο προς βιομηχανικό μέγεθος.