Keramikas vircas ultraskaņas dispersija
Ultraskaņas disperseri ir atzīta un ļoti efektīva tehnoloģija keramikas suspensiju sagatavošanai un apstrādei. Mūsdienu keramikas ražošanā galaprodukta kvalitāte un veiktspēja ir lielā mērā atkarīga no suspensijas viendabīguma, stabilitātes un daļiņu izmēru sadalījuma. Jaudas ultraskaņa piedāvā uzticamu un mērogojamu risinājumu, lai izpildītu šīs stingrās prasības, sākot no laboratorijas pētījumiem līdz pilnīgai rūpnieciskai ražošanai.
Keramikas dispersiju sonikatori
Keramikas suspensijas parasti sastāv no keramikas pulveriem kopā ar šķīdinātājiem, dispersantiem, saistvielām, plastifikatoriem un dažādām funkcionālām piedevām. Lai panāktu stabilu un viendabīgu suspensiju, ir nepieciešams rūpīgi samitrināt keramikas daļiņas un pilnībā sadalīt aglomerātus. Tradicionālās sajaukšanas metodes bieži saskaras ar grūtībām šo uzdevumu izpildē, jo īpaši, ja runa ir par smalkiem pulveriem, augstu cietvielu saturu vai ļoti viskoziem preparātiem.
Ultraskaņas disperģatori rada intensīvu kavitāciju šķidrajā vidē. Mikroskopisko kavitācijas burbulīšu implozija rada lokalizētus lielus bīdes spēkus, kas efektīvi samitrina daļiņu virsmas, sadala aglomerātus un vienmērīgi sadala daļiņas visā suspensijā. Šis mehānisms ļauj efektīvi disperģēt un deaglomerēt keramikas pulverus, pat tādus, kam ir spēcīgi starpdaļiņu spēki vai hidrofobas virsmas īpašības.
Stenda sonikators UIP1000hdT keramikas daļiņu slapjajai frēzēšanai un disperģēšanai
Koloidālo suspensiju sonikācija: Uzlabota mitrināšana, deaglomerācija un daļiņu izmēra samazināšana.
Efektīva samitrināšana un deaglomerācija ir būtiska, lai novērstu tādus defektus kā pulvera gabaliņi, ko parasti dēvē par “zivju acis,” kas var nopietni apdraudēt vircas kvalitāti un turpmāko apstrādi. Ultraskaņas bīdes spēki veicina ātru daļiņu hidratāciju un ļauj dispersantiem efektīvāk iedarboties uz daļiņu saskarnēm.
Papildus dispersijai ar ultraskaņas apstrādi var panākt kontrolētu daļiņu izmēra samazināšanu, izmantojot ultraskaņas mitro malšanu un mikromalšanu. Keramikas daļiņas var samazināt līdz submikronu vai nanometru izmēriem, kas ļauj ražot progresīvas keramikas suspensijas un augstas veiktspējas nanokompozītus. Salīdzinot ar mehānisko frēzēšanu vai ātrdarbīgu maisīšanu, ultraskaņas disperģētāji sasniedz šos rezultātus ar īsāku apstrādes laiku un labāku reproducējamību.
Augstas viskozitātes un abrazīvu preparātu apstrāde
Viena no galvenajām ultraskaņas disperģētāju priekšrocībām ir to spēja apstrādāt sarežģītus preparātus. Keramikas suspensijām bieži vien ir augsta viskozitāte paaugstināta cietvielu satura vai saistvielu un plastifikatoru klātbūtnes dēļ. Ultraskaņas sistēmas šādos apstākļos ir efektīvas, saglabājot spēcīgu bīdes spēku visā apstrādes tilpumā.
Turklāt keramikas pulveri pēc savas būtības ir abrazīvi. Ultraskaņas disperģatori ir labi piemēroti šādiem materiāliem, jo tajos nav ātrdarbīgu rotējošu daļu vai mehānisku blīvējumu, kas saskaras ar suspensiju. Šāda konstrukcija samazina nodilumu, samazina tehniskās apkopes prasības un nodrošina ilgstošu darbības uzticamību pat nepārtrauktas rūpnieciskās darbības apstākļos.
Konsekvence, efektivitāte un paplašināšana
Ultraskaņas disperģatori apstrādes efektivitātes un produktu kvalitātes ziņā konsekventi pārspēj parastos maisītājus un maisītājus. Tipiski ieguvumi ir ievērojami īsāks apstrādes laiks - bieži vien līdz pat 90 procentiem -, uzlabota katras partijas konsekvence un precīza procesa parametru, piemēram, amplitūdas, ievadītās enerģijas un uzturēšanās laika, kontrole.
Galvenā ultraskaņas tehnoloģijas priekšrocība ir pilnīgi lineāra mēroga palielināšana. Procesa parametrus, kas noteikti laboratorijas vai eksperimentālajos izmēģinājumos, var tieši pārnest uz rūpnieciska mēroga sistēmām, palielinot ultraskaņas jaudu un plūsmas jaudu. Šī paredzamā mērogojamība vienkāršo procesa izstrādi un samazina risku, kas saistīts ar pāreju no R&D līdz komerciālai ražošanai.
No laboratorijas izstrādes līdz rūpnieciskai ražošanai
Ultraskaņas disperģētāji ir pieejami dažādās konfigurācijās, sākot no kompaktiem laboratorijas iegremdējamiem homogenizatoriem priekšizpētes veikšanai un beidzot ar jaudīgām rūpnieciskām sistēmām, kas paredzētas nepārtrauktai apstrādei. Pētniecības un izstrādes vidē ultraskaņas disperseri ļauj precīzi optimizēt preparātus un apstrādes nosacījumus. Kad ir panāktas vēlamās suspensijas īpašības, tos pašus ultraskaņas principus var izmantot ražošanas mērogā, nemazinot kvalitāti.
Rūpnieciskās ultraskaņas sistēmas var nepārtraukti apstrādāt lielus keramikas suspensijas apjomus, tāpēc tās ir ideāli piemērotas, piemēram, lentu liešanai, keramikas pārklājumiem, tehniskajai keramikai, elektroniskajai keramikai un strukturālajiem keramikas kompozītiem. Ir pieejamas arī ATEX sertificētas sistēmas šķīdinātāju bāzes vai bīstamu preparātu apstrādei.
Literatūra / Atsauces
- 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.
Fakti, kurus ir vērts zināt
Kas ir keramikas suspensija?
Keramikas suspensija ir šķidra suspensija, kas sastāv no smalki sadalītām keramikas daļiņām, kuras disperģētas šķidrā vidē, parasti ūdenī vai organiskā šķīdinātājā, kopā ar tādām piedevām kā dispersanti, saistvielas un plastifikatori. Keramikas suspensijas izmanto kā starpproduktu apstrādes formas keramikas komponentu formēšanai, pārklāšanai, liešanai vai veidošanai pirms žāvēšanas un saķepināšanas.
Kādi ir 5 keramikas veidi?
Pieci plaši pazīstami keramikas veidi ir tradicionālā keramika, kas ietver materiālus uz māla bāzes, piemēram, porcelānu un ķieģeļus; progresīvā keramika, pazīstama arī kā tehniskā keramika, kas ietver tādus materiālus kā alumīnija oksīds, cirkonijs un silīcija karbīds; stikla keramika, kas ir daļēji kristāliski materiāli, kuri iegūti no stikla; keramikas matricas kompozīti, kuros keramikas materiāli ir pastiprināti ar šķiedrām vai daļiņām; un elektrokeramika, kas ir funkcionālā keramika, ko izmanto elektriskiem, dielektriskiem vai pjezoelektriskiem mērķiem.
Kas ir keramika?
Keramikas materiāli tiek definēti kā neorganisks kristālisks materiāls, kas savienots no metāla un nemetāla. Tie ir cieti, inerti, trausli, cieti, spēcīgi saspiesti un vāji bīdes un spriedzes ziņā. Tie iztur skābās vai kodīgās vides ķīmisko eroziju un ir ļoti izturīgi pret temperatūru. Šo izcilo īpašību dēļ keramika tiek plaši izmantota rūpnieciskiem lietojumiem, piemēram, pārklājumiem, pusvadītājiem, diskiem un optiskajām ķēdēm. Parastie keramikas pulveri (kermats) ir alumīnija oksīds, cirkonija dioksīds (cirkonijs), bārija titanāts, bora nitrīds, ferīts, magnija diborīds (MgB2), cinka oksīds (ZnO), silīcija karbīds (SiC), silīcija nitrīds, steatīts, titāna karbīds un itrija bārija vara oksīds (YBa2Cu3O7-x). Ultrasonication ir labi pierādīta tehnika keramikas vircas un kompozītu uzticamai apstrādei.
Kas ir iegremdējamais homogenizators?
Iegremdēšanas homogenizators ir augstas enerģijas sajaukšanas ierīce, kurā zondi vai sonotrodu iegremdē tieši šķidrumā vai suspensijā, lai pielietotu intensīvu mehānisko vai ultraskaņas spēku. Šie spēki rada nobīdes, turbulenci vai kavitāciju, kas sadala aglomerātus, samazina daļiņu lielumu un rada homogēnu un stabilu dispersiju apstrādājamajā tilpumā. Uzziniet vairāk par ultraskaņas iegremdēšanas homogenizatoriem!
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Lab līdz rūpnieciskais izmērs.


