การกระจายอัลตราโซนิกของสารละลายเซรามิก
เครื่องกระจายด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการยอมรับและมีประสิทธิภาพสูงสำหรับการผลิตและการแปรรูปของเหลวเซรามิก ในอุตสาหกรรมเซรามิกสมัยใหม่ คุณภาพและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับระดับความสม่ำเสมอ ความเสถียร และการกระจายขนาดอนุภาคของของเหลวเซรามิกเป็นอย่างมาก คลื่นเสียงความถี่สูงแบบพลังงานสูงเป็นโซลูชันที่เชื่อถือได้และปรับขนาดได้เพื่อตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดเหล่านี้ ตั้งแต่การวิจัยในห้องปฏิบัติการไปจนถึงการผลิตในระดับอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบ
เครื่องโซนิเคเตอร์สำหรับการกระจายตัวของเซรามิก
สารละลายเซรามิกโดยทั่วไปประกอบด้วยผงเซรามิกที่ผสมกับตัวทำละลาย สารกระจายตัว สารยึดเกาะ สารเพิ่มความยืดหยุ่น และสารเติมแต่งที่มีคุณสมบัติเฉพาะต่างๆ การทำให้สารละลายมีความเสถียรและสม่ำเสมอจำเป็นต้องทำให้อนุภาคเซรามิกเปียกอย่างทั่วถึงและทำให้กลุ่มอนุภาคที่จับตัวกันแตกออกเป็นชิ้นเล็กๆ วิธีการผสมแบบดั้งเดิมมักประสบปัญหาในการทำงานเหล่านี้ โดยเฉพาะเมื่อต้องจัดการกับผงที่มีขนาดละเอียด ปริมาณของแข็งสูง หรือสูตรที่มีความหนืดสูง
เครื่องกระจายอัลตราโซนิกสร้างการเกิดคาวิเทชันอย่างเข้มข้นในตัวกลางของเหลว การระเบิดของฟองคาวิเทชันขนาดจุลภาคทำให้เกิดแรงเฉือนสูงเฉพาะจุดที่มีประสิทธิภาพในการทำให้พื้นผิวของอนุภาคเปียก แตกการรวมกลุ่ม และกระจายอนุภาคให้สม่ำเสมอทั่วสารแขวนลอย กลไกนี้ช่วยให้การกระจายและการแยกกลุ่มของผงเซรามิกมีประสิทธิภาพ แม้แต่ผงที่มีแรงระหว่างอนุภาคสูงหรือมีลักษณะพื้นผิวที่ชอบน้ำน้อย
เครื่องสะท้อนเสียงแบบตั้งโต๊ะ UIP1000hdT สำหรับการโม่เปียกและการกระจายตัวของอนุภาคเซรามิก
การโซนิเคชันของสารแขวนลอยคอลลอยด์: การปรับปรุงการเปียกผิว การแยกกลุ่มก้อน และการลดขนาดอนุภาค
การเปียกและการแยกตัวเป็นก้อนที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการป้องกันข้อบกพร่อง เช่น ก้อนผง ซึ่งมักเรียกว่า “ตาปลา” ซึ่งอาจทำให้คุณภาพของสารละลายและกระบวนการผลิตในขั้นตอนต่อไปเสียหายอย่างรุนแรง แรงเฉือนจากคลื่นเสียงความถี่สูงช่วยส่งเสริมการดูดซึมน้ำของอนุภาคอย่างรวดเร็ว และช่วยให้สารกระจายตัวทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นที่ผิวสัมผัสของอนุภาค
นอกเหนือจากการกระจายตัวแล้ว การประมวลผลด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงยังสามารถลดขนาดอนุภาคได้อย่างควบคุมผ่านการบดเปียกด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงและการบดละเอียดระดับไมโครได้ อนุภาคเซรามิกสามารถลดขนาดลงได้ในช่วงขนาดต่ำกว่าไมครอนหรือระดับนาโนเมตร ทำให้สามารถผลิตสารแขวนลอยเซรามิกขั้นสูงและนาโนคอมโพสิตสมรรถนะสูงได้ เมื่อเปรียบเทียบกับการบดด้วยเครื่องกลหรือการกวนด้วยความเร็วสูง เครื่องกระจายด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงสามารถบรรลุผลลัพธ์เหล่านี้ด้วยเวลาการประมวลผลที่สั้นกว่าและความสามารถในการทำซ้ำที่ดีกว่า
การประมวลผลสูตรที่มีความหนืดสูงและสารขัดถู
หนึ่งในข้อได้เปรียบหลักของเครื่องกระจายด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงคือความสามารถในการจัดการกับสูตรผสมที่ท้าทาย สารแขวนลอยเซรามิกมักมีความหนืดสูงเนื่องจากมีปริมาณของแข็งสูงหรือมีสารยึดเกาะและสารเพิ่มความยืดหยุ่น ระบบอัลตราโซนิกยังคงมีประสิทธิภาพภายใต้สภาวะเหล่านี้ โดยรักษาแรงเฉือนที่แข็งแกร่งตลอดปริมาตรของกระบวนการ
นอกจากนี้ ผงเซรามิกมีคุณสมบัติในการขัดถูโดยธรรมชาติ เครื่องกระจายแบบอัลตราโซนิกเหมาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุประเภทนี้ เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่หมุนด้วยความเร็วสูงหรือซีลกลไกที่สัมผัสกับสารแขวนลอย การออกแบบนี้ช่วยลดการสึกหรอ ลดความต้องการในการบำรุงรักษา และรับประกันความน่าเชื่อถือในการทำงานในระยะยาว แม้ในการใช้งานอุตสาหกรรมอย่างต่อเนื่อง
อนุภาคเซรามิกที่กัดด้วยอัลตราโซนิก
ความสม่ำเสมอ, ประสิทธิภาพ, และการขยายขนาด
เครื่องกระจายด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเครื่องกวนและเครื่องผสมแบบดั้งเดิมในด้านประสิทธิภาพการแปรรูปและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ประโยชน์ทั่วไป ได้แก่ เวลาในการแปรรูปที่ลดลงอย่างมาก—บ่อยครั้งถึง 90 เปอร์เซ็นต์—ความสม่ำเสมอระหว่างแต่ละชุดการผลิตที่ดีขึ้น และการควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการอย่างแม่นยำ เช่น ความเข้มของคลื่น ปริมาณพลังงานที่ใช้ และระยะเวลาในการพักวัสดุ
ข้อได้เปรียบที่สำคัญของเทคโนโลยีอัลตราโซนิกคือการขยายขนาดที่สมบูรณ์เป็นเชิงเส้น พารามิเตอร์ของกระบวนการที่กำหนดไว้ในการทดลองในห้องปฏิบัติการหรือในระดับนำร่องสามารถถ่ายโอนไปยังระบบในระดับอุตสาหกรรมได้โดยตรงโดยการเพิ่มกำลังอัลตราโซนิกและความสามารถในการไหล การขยายขนาดที่สามารถคาดการณ์ได้นี้ทำให้การพัฒนาขบวนการง่ายขึ้นและลดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนผ่านจาก R&ไปสู่การผลิตเชิงพาณิชย์
จากการพัฒนาห้องปฏิบัติการสู่การผลิตในอุตสาหกรรม
เครื่องกระจายด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงมีให้เลือกหลากหลายรูปแบบ ตั้งแต่เครื่องผสมแบบจุ่มขนาดกะทัดรัดสำหรับห้องปฏิบัติการที่ใช้ในการศึกษาความเป็นไปได้ ไปจนถึงระบบอุตสาหกรรมกำลังสูงที่ออกแบบมาสำหรับการผลิตแบบต่อเนื่องในสายการผลิต ในสภาพแวดล้อมการวิจัยและพัฒนา เครื่องกระจายด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงช่วยให้สามารถปรับแต่งสูตรและเงื่อนไขการผลิตได้อย่างแม่นยำ เมื่อได้คุณสมบัติของสารแขวนลอยตามที่ต้องการแล้ว หลักการของคลื่นเสียงความถี่สูงเดียวกันนี้สามารถนำไปใช้ในระดับการผลิตจริงโดยไม่ส่งผลกระทบต่อคุณภาพ
ระบบอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมสามารถประมวลผลสารละลายเซรามิกในปริมาณมากได้อย่างต่อเนื่อง ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานเช่น การหล่อเทป การเคลือบเซรามิก เซรามิกเทคนิค เซรามิกอิเล็กทรอนิกส์ และคอมโพสิตเซรามิกโครงสร้าง ระบบที่ได้รับการรับรอง ATEX ก็มีให้เลือกใช้สำหรับการประมวลผลสูตรที่มีตัวทำละลายหรือสารอันตราย
วรรณกรรม / อ้างอิง
- 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.
ข้อเท็จจริงที่ควรค่าแก่การรู้
อะไรคือเซรามิกสลารี่?
สารแขวนลอยเซรามิกเป็นของเหลวที่ประกอบด้วยอนุภาคเซรามิกที่แบ่งออกเป็นขนาดเล็กมากกระจายอยู่ในตัวกลางของเหลว ซึ่งโดยทั่วไปคือน้ำหรือตัวทำละลายอินทรีย์ พร้อมกับสารเติมแต่ง เช่น สารกระจายตัว สารยึดเกาะ และสารทำให้พลาสติกขึ้นรูป สารแขวนลอยเซรามิกถูกใช้เป็นรูปแบบการประมวลผลระหว่างกระบวนการสำหรับการขึ้นรูป การเคลือบ การหล่อ หรือการขึ้นรูปชิ้นส่วนเซรามิกก่อนที่จะนำไปทำให้แห้งและเผา
เซรามิกมีกี่ประเภท?
ประเภทของเซรามิกที่ได้รับการยอมรับโดยทั่วไปมีห้าประเภท ได้แก่ เซรามิกแบบดั้งเดิม ซึ่งรวมถึงวัสดุที่มีส่วนผสมของดินเหนียว เช่น ภาชนะดินเผาและอิฐ; เซรามิกขั้นสูง หรือที่รู้จักกันในชื่อเซรามิกเทคนิค ซึ่งรวมถึงวัสดุเช่น อะลูมินา, ซิรโคเนีย, และซิลิคอนคาร์ไบด์; เซรามิกแก้ว ซึ่งเป็นวัสดุที่มีลักษณะกึ่งผลึกที่ได้จากแก้ว;คอมโพสิตเมทริกซ์เซรามิก ซึ่งวัสดุเซรามิกถูกเสริมแรงด้วยเส้นใยหรืออนุภาค; และอิเล็กโทรเซรามิก ซึ่งเป็นเซรามิกที่มีคุณสมบัติเฉพาะทางที่ใช้ในงานไฟฟ้า, วัสดุไดอิเล็กทริก, หรือการใช้งานเพียโซอิเล็กทริก
เซรามิกคืออะไร?
วัสดุเซรามิกถูกกําหนดให้เป็นวัสดุผลึกอนินทรีย์ที่ผสมระหว่างโลหะและอโลหะ มีความแข็งแรงเฉื่อยเปราะแข็งแรงอัดและอ่อนแอในการตัดและความตึงเครียด ทนต่อการกัดเซาะทางเคมีของสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดหรือกัดกร่อน และทนต่ออุณหภูมิได้สูง เซรามิกจึงถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายสําหรับงานอุตสาหกรรม เช่น การเคลือบผิว เซมิคอนดักเตอร์ ดิสก์ และวงจรออปติคัล ผงเซรามิกทั่วไป (เซอร์เมท) ได้แก่ อลูมินา, เซอร์โคเนียมไดออกไซด์ (เซอร์โคเนีย), แบเรียมไททาเนต, โบรอนไนไตรด์, เฟอร์ไรต์, แมกนีเซียมไดโบไรด์ (MgB2), สังกะสีออกไซด์ (ZnO), ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC), ซิลิคอนไนไตรด์, สเตียไทต์, ไทเทเนียมคาร์ไบด์ และอิตเทรียมแบเรียมคอปเปอร์ออกไซด์ (YBa2Cu3O7-x) Ultrasonication เป็นเทคนิคที่ได้รับการพิสูจน์แล้วอย่างดีสําหรับการแปรรูปสารละลายเซรามิกและคอมโพสิตที่เชื่อถือได้
เครื่องผสมแบบอิมเมอร์ชันโฮโมจีไนเซอร์คืออะไร?
เครื่องผสมแบบจุ่มเป็นอุปกรณ์ผสมพลังงานสูงซึ่งมีโพรบหรือโซโนโทรดจุ่มลงไปในของเหลวหรือสารแขวนลอยโดยตรงเพื่อใช้แรงทางกลหรือแรงอัลตราโซนิกอย่างเข้มข้น แรงเหล่านี้ก่อให้เกิดแรงเฉือน ความปั่นป่วน หรือการเกิดโพรงอากาศที่ช่วยทำลายการรวมตัวกันของอนุภาค ลดขนาดอนุภาค และสร้างการกระจายตัวที่เป็นเนื้อเดียวกันและมีความเสถียรภายในปริมาตรที่ผ่านการผสม อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องผสมเนื้อละเอียดแบบจุ่มด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง!
Hielscher Ultrasonics ผลิตโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงจาก ห้องทดลอง ถึง ขนาดอุตสาหกรรม