การสลายกลุ่มอนุภาคซีเมนต์ด้วยอัลตราโซนิกกำลังสูง

เครื่องโซนิเคเตอร์แบบโพรบถูกใช้บ่อยในการสลายกลุ่มอนุภาคซีเมนต์ วิธีนี้ขจัดความจำเป็นในการใช้ตัวกลางบด ลดความซับซ้อนของกระบวนการโดยทำให้ไม่จำเป็นต้องกรองและทำความสะอาดอย่างเข้มข้น และลดขนาดอนุภาคได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ยังลดการพึ่งพาสารช่วยกระจายตัวและใช้อุปกรณ์ที่กะทัดรัดกว่าและประหยัดพลังงาน จึงเป็นวิธีที่มีข้อได้เปรียบอย่างมากสำหรับการกระจายตัวและการสลายกลุ่มอนุภาคซีเมนต์

ข้อดีของการสลายกลุ่มอนุภาคซีเมนต์ด้วยอัลตราซาวนด์

ซีเมนต์เป็นวัสดุที่จำเป็นอย่างยิ่งชนิดหนึ่งในการก่อสร้าง และใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีคุณสมบัติในการยึดประสาน อย่างไรก็ตาม การให้ได้สมรรถนะที่เหมาะสมที่สุดจำเป็นต้องมีการกระจายอนุภาคอย่างสม่ำเสมอ เนื่องจากอนุภาคที่เกาะกลุ่มกันอาจส่งผลเสียต่อสมรรถนะของซีเมนต์ การสลายกลุ่มอนุภาคด้วยอัลตราซาวนด์จึงได้กลายเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพสูงในการรับมือกับความท้าทายนี้

การสลายกลุ่มอนุภาคซีเมนต์ด้วยอัลตราซาวนด์ใช้คลื่นอัลตราซาวนด์กำลังสูงเพื่อแยกกลุ่มอนุภาคออกจากกัน โดยมีข้อดีหลายประการ:

• การกระจายตัวของอนุภาคที่ดีขึ้น: การสลายกลุ่มอนุภาคด้วยอัลตราซาวนด์ทำให้อนุภาคซีเมนต์กระจายตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ และมีการกระจายขนาดอนุภาคอย่างสม่ำเสมอ ความสม่ำเสมอนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการให้ได้กำลังและความทนทานที่สม่ำเสมอในวัสดุประสานซีเมนต์
• ปฏิกิริยาไฮเดรชันที่ดีขึ้น: พื้นที่ผิวที่เพิ่มขึ้นของอนุภาคที่ผ่านการสลายกลุ่มช่วยส่งเสริมกระบวนการไฮเดรชัน ทำให้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมีการยึดประสานที่ดีขึ้นและมีกำลังสูงขึ้น ปฏิกิริยาไฮเดรชันที่ดีขึ้นยังลดความเสี่ยงของการเกิดปฏิกิริยาไม่สมบูรณ์และจุดอ่อนในเมทริกซ์ซีเมนต์
• ความสามารถในการเทและแต่งผิวที่เพิ่มขึ้น: อนุภาคซีเมนต์ที่กระจายตัวดีทำให้ส่วนผสมมีความสามารถในการเทและแต่งผิวที่ดีขึ้น จึงผสม เท และแต่งผิวได้ง่ายขึ้น ความสามารถในการเทและแต่งผิวที่ดีขึ้นนี้อาจช่วยลดระยะเวลาก่อสร้างและลดต้นทุนแรงงาน
• สมบัติเชิงกลที่ดีขึ้น: การสลายกลุ่มอนุภาคด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยให้วัสดุที่มีซีเมนต์เป็นองค์ประกอบเกิดโครงสร้างจุลภาคที่แน่นขึ้นและเป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้น ส่งผลให้สมบัติเชิงกลดีขึ้น เช่น กำลังรับแรงอัดและกำลังรับแรงดึง
• การลดการใช้สารเติมแต่ง: การทำให้อนุภาคกระจายตัวดีขึ้นด้วยการสลายกลุ่มอนุภาคด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยลดความจำเป็นในการใช้สารเคมีช่วยกระจายตัวและสารเติมแต่งอื่น ๆ ให้เหลือน้อยที่สุดได้ ซึ่งไม่เพียงลดต้นทุน แต่ยังลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการผลิตซีเมนต์ด้วย
• ความคุ้มค่าด้านต้นทุน: ไม่ว่าการลงทุนเริ่มต้นในเครื่องอัลตราโซนิกระดับอุตสาหกรรมจะเป็นอย่างไร ประโยชน์ระยะยาวจากคุณภาพผลิตภัณฑ์ที่ดีขึ้น การใช้สารเติมแต่งที่ลดลง และสมรรถนะที่ดีขึ้น ทำให้เครื่องนี้เป็นทางเลือกที่คุ้มค่าด้านต้นทุนสำหรับอุตสาหกรรมซีเมนต์

ภาพรวมการเปรียบเทียบ: การบดด้วยลูกบอลกับการสลายกลุ่มอนุภาคซีเมนต์ด้วยอัลตราซาวนด์

ประเด็นเปรียบเทียบ	การบดอนุภาคซีเมนต์ด้วยลูกบอล	การสลายกลุ่มอนุภาคซีเมนต์ด้วยอัลตราซาวนด์
วิธีการ	ใช้ลูกบอลเหล็กหรือซิลิกาเป็นตัวกลางบด	ใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเพื่อสร้างคาวิเทชันจากคลื่นเสียงและแรงเฉือนเชิงกลที่เกิดจากคลื่นเสียง
การเปลี่ยนตัวกลางบด	ต้องเปลี่ยนลูกบอลเหล็กหรือซิลิกาบ่อยครั้ง	ไม่มีตัวกลางบด จึงขจัดต้นทุนการเปลี่ยนตัวกลางบด
การกรองหลังกระบวนการ	จำเป็นต้องกรองตัวกลางบดออก	ไม่จำเป็นต้องกรอง จึงลดความซับซ้อนของกระบวนการ
ข้อกำหนดในการทำความสะอาด	การทำความสะอาดตัวกลางบดและห้องบดต้องใช้แรงงานมากและใช้เวลานาน	ต้องทำความสะอาดเพียงเล็กน้อย โพรบอัลตราโซนิกบำรุงรักษาได้ง่ายกว่า
ประสิทธิภาพในช่วงอนุภาคละเอียด	ไม่มีประสิทธิภาพสำหรับอนุภาคในช่วง 0 – 100 µm และใช้เวลานาน	มีประสิทธิผลสูงสำหรับอนุภาคขนาดละเอียด รวมถึงช่วง 0 – 100 µm
ความต้องการสารช่วยกระจายตัว	ต้องใช้สารช่วยกระจายตัวในปริมาณมาก	ลดความจำเป็นในการใช้สารช่วยกระจายตัว เนื่องจากมีคาวิเทชันและแรงเฉือนที่ทรงพลัง
ลักษณะของอุปกรณ์	ขนาดใหญ่ เทอะทะ ใช้พลังงานอย่างไม่มีประสิทธิภาพ และต้องบำรุงรักษาและทำความสะอาดอย่างมาก	กะทัดรัด ประหยัดพลังงาน ต้องบำรุงรักษาน้อยกว่า จัดการได้ง่ายกว่า และใช้งานได้อย่างปลอดภัย

กรณีศึกษา: การกระจายตัวของเกราต์ซีเมนต์ละเอียดพิเศษด้วยเครื่องผสมอัลตราโซนิก

คณะวิจัยที่นำโดย Draganović นำเสนอการศึกษาการกระจายตัวของเกราต์ซีเมนต์ละเอียดพิเศษด้วยเทคโนโลยีอัลตราซาวนด์อย่างครอบคลุม โดยเปรียบเทียบกับเครื่องผสมกระจายตัวในห้องปฏิบัติการแบบดั้งเดิม การศึกษานี้มุ่งเน้นโดยเฉพาะที่สมรรถนะของเครื่องโซนิเคเตอร์ UP400St เมื่อเทียบกับวิธีการกระจายตัวของเกราต์แบบดั้งเดิม

นักวิจัยดำเนินการทดลองหลายชุดโดยใช้เทคนิคการกระจายตัวต่าง ๆ เพื่อประเมินการกระจายขนาดอนุภาค (PSD) และศักย์ซีตาของอนุภาคซีเมนต์ละเอียดพิเศษ เทคนิคที่ประเมินประกอบด้วยการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ด้วยเครื่องโซนิเคเตอร์ UP400St เครื่องผสมกระจายตัวความเร็วสูงในห้องปฏิบัติการ และการใช้ทั้งสองวิธีร่วมกัน

ผลการศึกษาพบว่าการกระจายตัวด้วยอัลตราซาวนด์โดยใช้เครื่องโซนิเคเตอร์ UP400St ช่วยปรับปรุงการกระจายขนาดอนุภาคอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับเครื่องผสมกระจายตัวในห้องปฏิบัติการแบบดั้งเดิม เครื่องโซนิเคเตอร์ UP400St ลดการเกาะกลุ่มของอนุภาคซีเมนต์ละเอียดพิเศษได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ได้สารแขวนลอยเกราต์ที่เป็นเนื้อเดียวกันและมีเสถียรภาพมากขึ้น การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ช่วยปรับปรุงการกระจายตัวของอนุภาคขนาดเล็ก ทำให้ช่วงการกระจายขนาดอนุภาคแคบลง
 

 
นอกจากนี้ การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ร่วมกับเครื่องผสมกระจายตัวในห้องปฏิบัติการแบบดั้งเดิมช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายตัว โดยให้การกระจายขนาดอนุภาคที่ละเอียดกว่าการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เพียงอย่างเดียว การใช้ร่วมกันนี้ช่วยให้ควบคุม PSD และศักย์ซีตาของเกราต์ซีเมนต์ละเอียดพิเศษได้ดีขึ้นในการดำเนินงานแบบแบตช์ ในระบบการไหลต่อเนื่อง สารแขวนลอยอนุภาคจะไหลผ่านบริเวณจุดที่เกิดคาวิเทชันอย่างเข้มข้นโดยอัตโนมัติ จึงไม่จำเป็นต้องกวนเพิ่มเติม

การศึกษานี้เน้นย้ำถึงสมรรถนะที่เหนือกว่าของเครื่องโซนิเคเตอร์ UP400St ในการกระจายตัวของเกราต์ซีเมนต์ละเอียดพิเศษ การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ โดยเฉพาะเมื่อใช้ร่วมกับเครื่องผสมกระจายตัวในห้องปฏิบัติการแบบดั้งเดิม เป็นวิธีที่มีทั้งประสิทธิผลและประสิทธิภาพในการทำให้ได้สารแขวนลอยของอนุภาคซีเมนต์ละเอียดพิเศษที่สม่ำเสมอและมีเสถียรภาพ

งานวิจัยนี้เปรียบเทียบวิธีการกระจายตัวด้วยอัลตราซาวนด์กับวิธีแบบดั้งเดิมอย่างละเอียด โดยแสดงให้เห็นถึงประสิทธิผลที่เหนือกว่าของการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ในการกระจายตัวของเกราต์
(ดูประกอบ Draganović et al., 2020)
 

 

การประยุกต์ใช้เครื่องโซนิเคเตอร์ในอุตสาหกรรมซีเมนต์

การใช้ประโยชน์จากผลของคลื่นอัลตราซาวนด์กำลังสูงในการสลายกลุ่มอนุภาคซีเมนต์และเกราต์เปิดโอกาสให้เกิดการประยุกต์ใช้หลากหลายด้านในอุตสาหกรรมซีเมนต์ โดยช่วยปรับปรุงคุณลักษณะของวัสดุและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

• การบดอนุภาคซีเมนต์แบบเปียก: การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์แบบโพรบเป็นวิธีที่มีประสิทธิผลสูงและประหยัดพลังงานในการบดอนุภาคซีเมนต์ อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการบดซีเมนต์แบบเปียกด้วยอัลตราซาวนด์!
• การผลิตคอนกรีตสมรรถนะสูง: เครื่องโซนิเคเตอร์แบบโพรบใช้ในการผลิตคอนกรีตสมรรถนะสูง โดยทำให้อนุภาคซีเมนต์ละเอียดและวัสดุประสานเสริม เช่น เถ้าลอยและซิลิกาฟูม กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ ส่งผลให้ได้คอนกรีตที่มีสมบัติเชิงกลและความทนทานเหนือกว่า
• การพัฒนาวัสดุคอมโพสิตระดับนาโน: ในการวิจัยและพัฒนา เครื่องโซนิเคเตอร์แบบโพรบช่วยให้ผสมอนุภาคนาโนเข้าในเมทริกซ์ซีเมนต์ได้สะดวกขึ้น ทำให้เกิดวัสดุคอมโพสิตระดับนาโนที่มีสมบัติดีขึ้น เช่น กำลัง ความเหนียว และความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพจากสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้น
• การปรับสมรรถนะของสารเติมแต่งให้เหมาะสมที่สุด: การสลายกลุ่มอนุภาคด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยปรับสมรรถนะของสารเคมีเติมแต่ง เช่น สารลดน้ำพิเศษและสารกักกระจายฟองอากาศ ให้เหมาะสมที่สุด โดยทำให้สารเหล่านี้กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในเมทริกซ์ซีเมนต์ ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมีความสามารถในการเทและแต่งผิวและสมรรถนะที่ดีขึ้น

เครื่องโซนิเคเตอร์สมรรถนะสูงสำหรับการกระจายตัวและการสลายกลุ่มอนุภาคซีเมนต์

การสลายกลุ่มอนุภาคด้วยอัลตราซาวนด์โดยใช้เครื่องโซนิเคเตอร์แบบโพรบมีข้อดีอย่างมากสำหรับอุตสาหกรรมซีเมนต์ อุปกรณ์เหล่านี้ช่วยในการผลิตวัสดุประสานซีเมนต์คุณภาพสูง ด้วยการเพิ่มการกระจายตัวของอนุภาค ปรับปรุงปฏิกิริยาไฮเดรชัน และเพิ่มความสามารถในการเทและแต่งผิว การควบคุมที่แม่นยำ ความสามารถในการขยายขนาดกระบวนการ และความอเนกประสงค์ของเครื่องโซนิเคเตอร์แบบโพรบ ทำให้เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าสำหรับทั้งงานวิจัยและการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม โดยช่วยขับเคลื่อนนวัตกรรมและประสิทธิภาพในการผลิตซีเมนต์

Hielscher Ultrasonic จัดหาเครื่องโซนิเคเตอร์สมรรถนะสูงในทุกระดับกำลังสำหรับการประมวลผลอนุภาคซีเมนต์และเกราต์ซีเมนต์ ตั้งแต่ปริมาณน้อยสำหรับการวิจัย + พัฒนา ไปจนถึงปริมาณการประมวลผลสูงสำหรับการสลายกลุ่มอนุภาคซีเมนต์ในอุตสาหกรรมระดับการผลิต

การออกแบบ การผลิต และการให้คำปรึกษา – คุณภาพที่ผลิตในเยอรมนี

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักกันดีในด้านมาตรฐานคุณภาพและการออกแบบที่สูงที่สุด ความแข็งแกร่งทนทานและการใช้งานที่ง่ายช่วยให้ผสานเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher สามารถรับมือกับสภาวะที่รุนแรงและสภาพแวดล้อมที่มีข้อเรียกร้องสูงได้อย่างง่ายดาย

Hielscher Ultrasonics เป็นบริษัทที่ได้รับการรับรอง ISO และให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงที่มีเทคโนโลยีล้ำสมัยและใช้งานง่าย แน่นอนว่าเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นไปตามข้อกำหนด CE และตรงตามข้อกำหนดของ UL, CSA และ RoHs

ตารางด้านล่างแสดงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: