Polietereterketon (PEEK) adalah plastik rekayasa khusus berkinerja tinggi. Plastik ini terkenal karena ketahanan panasnya yang sangat baik, bahan kimia ketahanan, ketahanan aus, dan kekuatan mekanik. Akibatnya, PEEK banyak digunakan dalam industri kedirgantaraan, perangkat medis, otomotif, dan elektronik. Dengan terus meningkatnya tuntutan aplikasi, kebutuhan akan bubuk PEEK ultrahalus terus meningkat. Tren ini terutama terlihat dalam pencetakan 3D, prepreg komposit, pelapis, dan pencetakan injeksi. Bubuk ultrahalus umumnya mengacu pada ukuran partikel di bawah 10 μm. Dalam beberapa aplikasi canggih, ukuran partikel bahkan perlu mencapai kisaran submikron 1–5 μm. Persyaratan ini menuntut proses penggilingan yang ketat. Proses tersebut harus mencapai presisi yang tepat. ukuran partikel kontrol. Pada saat yang sama, kemurnian material yang tinggi harus dipertahankan. Degradasi termal dan kontaminasi juga harus dihindari secara ketat. Tantangan utama dalam penggilingan PEEK ultrahalus muncul dari beberapa sifat intrinsik material.
PEEK memiliki ketangguhan tinggi dan titik leleh tinggi sekitar 343 °C. Material ini juga sensitif terhadap panas dan tunduk pada standar kemurnian yang sangat ketat. Oleh karena itu, metode penggilingan mekanis tradisional, seperti penggiling bola atau penggiling palu, tidak cocok. Proses-proses ini cenderung menghasilkan panas berlebih selama pengoperasian. Panas ini dapat menyebabkan degradasi material. Selain itu, keausan mekanis dapat menyebabkan kontaminasi logam ke dalam bubuk.
Akibatnya, industri secara bertahap beralih ke teknologi penggilingan kering suhu rendah tanpa kontak. Di antara teknologi tersebut, pabrik jet dan pabrik pengklasifikasi udara (ACM) adalah solusi yang paling banyak digunakan. Jet mill juga dikenal sebagai fluidized-bed opposed-jet mill. Artikel ini membandingkan prinsip kerja kedua teknologi ini. Artikel ini juga menganalisis keunggulan dan keterbatasan masing-masing. Terakhir, artikel ini mengevaluasi proses mana yang lebih cocok untuk penggilingan PEEK ultrahalus.
Perbandingan Prinsip: Pabrik Jet vs. Pabrik Pengklasifikasi Udara
Pabrik Jet:
Udara terkompresi atau uap bertekanan tinggi dipercepat melalui nosel untuk menghasilkan aliran udara supersonik (300–500 m/s). Partikel-partikel bertabrakan satu sama lain dengan kecepatan tinggi di dalam ruang penggilingan, sehingga ukuran partikel berkurang melalui tumbukan antar partikel. Tidak ada bagian mekanis yang bergerak. Pengklasifikasi dinamis internal atau eksternal memastikan pemisahan ukuran partikel yang tepat. Jenis yang umum meliputi penggiling jet berlawanan fluidized-bed dan penggiling loop. Proses penggilingan secara inheren bersuhu rendah karena pendinginan ekspansi gas, yang dapat mencapai di bawah −20 °C, dan tidak melibatkan kontak logam.
Penggiling Klasifikasi Udara (ACM):
Sistem ini menggabungkan penggilingan tumbukan mekanis dengan klasifikasi udara. Material pertama-tama dipecah oleh palu berputar berkecepatan tinggi atau cakram pin, kemudian diklasifikasikan oleh roda pengklasifikasi udara terintegrasi. Partikel halus terbawa oleh aliran udara, sedangkan partikel kasar dikembalikan untuk penggilingan lebih lanjut. ACM cocok untuk penggilingan sedang-halus dan menawarkan kapasitas produksi yang relatif tinggi.
| Barang | Pabrik Jet | Pabrik Klasifikasi Udara (ACM) |
|---|---|---|
| Prinsip penggilingan | Tabrakan partikel-partikel berkecepatan tinggi, tanpa bagian yang bergerak. | Benturan mekanis + klasifikasi udara, bagian yang berputar |
| Rentang ukuran partikel | 0,5–10 μm (submikron mudah dicapai) | 10–100 μm (ultrahalus <5 μm sulit dilakukan) |
| Pembangkitan panas | Sangat rendah (pendinginan aliran udara) | Sedang (gesekan mekanis) |
| Risiko kontaminasi | Sangat rendah (tidak ada kontak logam) | Sedang (keausan komponen dapat menimbulkan kotoran) |
| Konsumsi energi | Sedang hingga tinggi (kebutuhan udara terkompresi) | Relatif rendah (penggerak mekanis) |
| Kapasitas | Sedang (presisi, skala kecil hingga menengah) | Tinggi (produksi skala besar) |
| Bahan yang sesuai | Bahan yang sensitif terhadap panas, kemurnian tinggi, keras dan kuat. | Bahan umum, bahan lengket atau agak keras. |
Persyaratan Proses untuk Penggilingan PEEK Ultrahalus
Sebagai termoplastik semi-kristalin, PEEK cenderung menghasilkan panas selama penggilingan, yang dapat menyebabkan peleburan, penggumpalan, atau degradasi. Selain itu, aplikasi medis dan kedirgantaraan memberlakukan persyaratan kemurnian yang sangat ketat, melarang kontaminasi ion logam. Bubuk PEEK ultrahalus umumnya digunakan dalam:
- pencetakan 3D (penyinteran laser atau deposisi leburan, memerlukan distribusi ukuran partikel yang sempit dan kemampuan mengalir yang baik, sebaiknya partikel berbentuk bulat atau hampir bulat);
- Penguatan komposit (seperti prepreg serat karbon/PEEK);
- Pelapis dan pengisi cetakan injeksi.
Praktik industri menunjukkan bahwa penggilingan jet merupakan proses utama untuk penggilingan PEEK ultrahalus, karena alasan-alasan berikut:
- Suhu rendah dan tanpa kontaminasi: Mesin penggiling jet mengandalkan tumbukan antar partikel tanpa komponen mekanis, sehingga menghasilkan panas minimal dan tidak ada keausan logam, yang secara efektif mencegah degradasi termal dan memastikan kemurnian tinggi.
- Kemampuan ultrahalus yang sangat baik: Mesin penggiling jet dapat dengan mudah mencapai d97 < 10 μm, dan bahkan 1–5 μm dengan distribusi ukuran partikel yang sempit, memenuhi kebutuhan aplikasi presisi tinggi. Prosesor internasional (seperti Penghancur Jet) banyak menggunakan mesin penggiling jet untuk bubuk PEEK di industri kedirgantaraan dan pencetakan 3D.
- Kontrol bentuk partikel yang baik: Mesin penggiling jet fluidized-bed dapat menghasilkan partikel yang hampir berbentuk bola, sehingga meningkatkan kemampuan aliran bubuk.
- Keunggulan untuk material yang sensitif terhadap panas: Meskipun PEEK memiliki titik leleh yang tinggi, material ini dapat melunak secara lokal jika mengalami pemanasan berlebihan. Efek pendinginan ekspansi dari penggilingan jet sangat ideal untuk material semacam ini.
Sebaliknya, meskipun penggiling pengklasifikasi udara menawarkan kapasitas produksi yang lebih tinggi dan konsumsi energi yang lebih rendah, mekanisme benturan mekanisnya cenderung menghasilkan panas dan menimbulkan kontaminasi. Oleh karena itu, penggiling ini tidak ideal untuk PEEK ultrahalus dengan kemurnian tinggi. Penggiling pengklasifikasi udara lebih cocok untuk aplikasi yang membutuhkan ukuran partikel sedang (seperti 20–50 μm) pada plastik umum atau bahan kelas makanan.
KesimpulanPenggilingan Jet adalah Solusi Optimal untuk Penggilingan PEEK Ultrahalus
Singkatnya, untuk penggilingan PEEK ultrahalus—terutama saat menghasilkan bubuk dengan kemurnian tinggi di bawah 10 μm—mesin jet (khususnya tipe jet berlawanan fluidized-bed) adalah proses yang optimal. Mesin ini menawarkan keseimbangan terbaik antara kehalusan, kemurnian, operasi suhu rendah, dan kontrol distribusi ukuran partikel, secara efektif menghindari risiko termal dan kontaminasi yang terkait dengan mesin penggiling pengklasifikasi udara. Meskipun mesin jet memerlukan investasi awal dan konsumsi energi yang lebih tinggi, mesin ini memberikan efektivitas biaya yang unggul untuk aplikasi PEEK bernilai tinggi.
Untuk kebutuhan throughput yang sangat tinggi, jet mill dapat dikombinasikan dengan pengklasifikasi eksternal untuk optimasi lebih lanjut. Untuk produk non-ultrafine (di atas ~20 μm), penggiling pengklasifikasi udara dapat berfungsi sebagai alternatif. Namun, dalam aplikasi kelas atas, jet milling tetap tak tergantikan. Dengan kemajuan di masa depan seperti nozel hemat energi dan kontrol klasifikasi cerdas, jet mill akan memainkan peran yang lebih besar lagi dalam pemrosesan bubuk PEEK.
Terima kasih sudah membaca. Semoga artikel saya bermanfaat. Silakan tinggalkan komentar di bawah. Anda juga bisa menghubungi perwakilan pelanggan Zelda online untuk pertanyaan lebih lanjut.
— Diposting oleh Emily Chen