Polietereterketon (PEEK) ialah plastik kejuruteraan khusus berprestasi tinggi. Ia terkenal dengan rintangan haba yang sangat baik, kimia rintangan, rintangan haus dan kekuatan mekanikal. Hasilnya, PEEK digunakan secara meluas dalam industri aeroangkasa, peranti perubatan, automotif dan elektronik. Dengan peningkatan permintaan aplikasi yang berterusan, keperluan untuk serbuk PEEK ultrahalus semakin meningkat. Trend ini amat jelas dalam percetakan 3D, prepreg komposit, salutan dan pengacuan suntikan. Serbuk ultrahalus secara amnya merujuk kepada saiz zarah di bawah 10 μm. Dalam beberapa aplikasi lanjutan, saiz zarah juga diperlukan untuk mencapai julat submikron 1–5 μm. Keperluan ini meletakkan tuntutan yang ketat pada proses pengisaran. Proses ini mesti mencapai ketepatan saiz Zarah kawalan. Pada masa yang sama, ia mesti mengekalkan ketulenan bahan yang tinggi. Degradasi terma dan pencemaran juga mesti dielakkan sepenuhnya. Cabaran utama dalam pengisaran PEEK ultrahalus timbul daripada beberapa sifat bahan intrinsik.
PEEK mempunyai ketahanan yang tinggi dan takat lebur yang tinggi iaitu kira-kira 343 °C. Ia juga sensitif terhadap haba dan tertakluk kepada piawaian ketulenan yang sangat ketat. Oleh itu, kaedah pengisaran mekanikal tradisional, seperti kilang bebola atau kilang tukul, tidak sesuai. Proses ini cenderung menghasilkan haba yang berlebihan semasa operasi. Haba ini boleh menyebabkan degradasi bahan. Di samping itu, haus mekanikal boleh menyebabkan pencemaran logam ke dalam serbuk.
Akibatnya, industri ini secara beransur-ansur beralih kepada teknologi pengisaran kering suhu rendah tanpa sentuhan. Antaranya, kilang jet dan kilang pengelas udara (ACM) adalah penyelesaian yang paling banyak digunakan. Kilang jet juga dikenali sebagai kilang jet bertentangan katil bendalir. Artikel ini membandingkan prinsip kerja kedua-dua teknologi ini. Ia juga menganalisis kelebihan dan batasan masing-masing. Akhir sekali, ia menilai proses mana yang lebih sesuai untuk pengisaran PEEK ultrahalus.
Perbandingan Prinsip: Kilang Jet lawan. Kilang Pengelas Udara
Kilang Jet:
Udara atau wap termampat bertekanan tinggi dipercepatkan melalui muncung untuk menghasilkan aliran udara supersonik (300–500 m/s). Zarah-zarah berlanggar antara satu sama lain pada kelajuan tinggi di dalam ruang pengisaran, mencapai pengurangan saiz melalui hentaman antara zarah. Tiada bahagian yang bergerak secara mekanikal. Pengelas dinamik dalaman atau luaran memastikan pemisahan saiz zarah yang tepat. Jenis biasa termasuk kilang jet bertentangan katil bendalir dan kilang gelung. Proses pengisaran secara semula jadi adalah suhu rendah disebabkan oleh penyejukan pengembangan gas, yang boleh mencapai di bawah −20 °C, dan tidak melibatkan sentuhan logam.
Kilang Pengelas Udara (ACM):
Sistem ini menggabungkan pengisaran hentaman mekanikal dengan pengelasan udara. Bahan pertama kali dipecahkan oleh tukul berputar berkelajuan tinggi atau cakera pin, kemudian dikelaskan oleh roda pengelas udara bersepadu. Zarah halus dibawa bersama aliran udara, manakala zarah kasar dikembalikan untuk pengisaran selanjutnya. ACM sesuai untuk pengisaran sederhana-halus dan menawarkan daya pemprosesan yang agak tinggi.
| item | Kilang Jet | Kilang Pengelas Udara (ACM) |
|---|---|---|
| Prinsip pengisaran | Perlanggaran zarah-zarah berkelajuan tinggi, tiada bahagian yang bergerak | Impak mekanikal + pengelasan udara, bahagian berputar |
| Julat saiz zarah | 0.5–10 μm (submikron mudah dicapai) | 10–100 μm (ultrafin <5 μm adalah sukar) |
| Penjanaan haba | Amat rendah (penyejukan aliran udara) | Sederhana (geseran mekanikal) |
| Risiko pencemaran | Sangat rendah (tiada sentuhan logam) | Sederhana (kehausan komponen mungkin memperkenalkan kekotoran) |
| Penggunaan tenaga | Sederhana hingga tinggi (permintaan udara termampat) | Agak rendah (pemacuan mekanikal) |
| Daya pemprosesan | Sederhana (ketepatan, skala kecil hingga sederhana) | Tinggi (pengeluaran berskala besar) |
| Bahan yang sesuai | Bahan sensitif haba, ketulenan tinggi, keras dan lasak | Bahan umum, bahan melekit atau sederhana keras |
Keperluan Proses untuk Pengisaran PEEK Ultrahalus
Sebagai termoplastik separa kristal, PEEK cenderung menghasilkan haba semasa pengisaran, yang boleh menyebabkan pencairan, penggumpalan atau degradasi. Selain itu, aplikasi perubatan dan aeroangkasa mengenakan keperluan ketulenan yang sangat ketat, yang melarang pencemaran ion logam. Serbuk PEEK ultrahalus biasanya digunakan dalam:
- Percetakan 3D (penyinteran laser atau pemendapan terlakur, memerlukan taburan saiz zarah yang sempit dan kebolehaliran yang baik, sebaik-baiknya zarah sfera atau hampir sfera);
- Pengukuhan komposit (seperti gentian karbon/prepreg PEEK);
- Salutan dan pengisi pengacuan suntikan.
Amalan industri menunjukkan bahawa pengilangan jet merupakan proses arus perdana untuk pengisaran PEEK ultrahalus, atas sebab-sebab berikut:
- Suhu rendah dan tiada pencemaran: Kilang jet bergantung pada perlanggaran zarah ke zarah tanpa komponen mekanikal, menghasilkan penjanaan haba yang minimum dan tiada haus logam, sekali gus berkesan mencegah degradasi haba dan memastikan ketulenan yang tinggi.
- Keupayaan ultrahalus yang sangat baik: Kilang jet boleh mencapai d97 < 10 μm dengan mudah, malah 1–5 μm dengan taburan saiz zarah yang sempit, memenuhi keperluan aplikasi berketepatan tinggi. Pemproses antarabangsa (seperti Jet Pulverizer) menggunakan kilang jet secara meluas untuk serbuk PEEK dalam aeroangkasa dan percetakan 3D.
- Kawalan bentuk zarah yang baik: Kilang jet katil terbendalir boleh menghasilkan zarah hampir sfera, meningkatkan kebolehaliran serbuk.
- Kelebihan untuk bahan sensitif haba: Walaupun PEEK mempunyai takat lebur yang tinggi, ia boleh melembutkan secara setempat di bawah pemanasan melampau. Kesan penyejukan pengembangan bagi pengilangan jet sangat sesuai untuk bahan sedemikian.
Sebaliknya, walaupun kilang pengelas udara menawarkan daya pemprosesan yang lebih tinggi dan penggunaan tenaga yang lebih rendah, mekanisme impak mekanikalnya cenderung menghasilkan haba dan memperkenalkan pencemaran. Oleh itu, ia tidak sesuai untuk PEEK ultrahalus ketulenan tinggi. ACM lebih sesuai untuk aplikasi yang memerlukan saiz zarah sederhana (seperti 20–50 μm) dalam plastik umum atau bahan gred makanan.
KesimpulanPengisaran Jet Adalah Penyelesaian Optimum untuk Pengisaran PEEK Ultrahalus
Secara ringkasnya, untuk pengisaran PEEK ultrahalus—terutamanya apabila menghasilkan serbuk berketulenan tinggi di bawah 10 μm—kilang jet (terutamanya jenis jet bertentangan katil bendalir) adalah proses yang optimum. Ia menawarkan keseimbangan terbaik antara kehalusan, ketulenan, operasi suhu rendah dan kawalan taburan saiz zarah, sekali gus mengelakkan risiko haba dan pencemaran yang berkaitan dengan kilang pengelas udara dengan berkesan. Walaupun kilang jet melibatkan pelaburan awal dan penggunaan tenaga yang lebih tinggi, ia memberikan keberkesanan kos yang unggul untuk aplikasi PEEK bernilai tinggi.
Untuk keperluan daya pemprosesan yang sangat tinggi, kilang jet boleh digabungkan dengan pengelas luaran untuk pengoptimuman selanjutnya. Bagi produk bukan ultrahalus (melebihi ~20 μm), kilang pengelas udara boleh berfungsi sebagai alternatif. Walau bagaimanapun, dalam aplikasi mewah, pengilangan jet kekal tidak dapat digantikan. Dengan kemajuan masa hadapan seperti muncung cekap tenaga dan kawalan pengelasan pintar, kilang jet akan memainkan peranan yang lebih besar dalam pemprosesan serbuk PEEK.
"Terima kasih kerana membaca. Saya harap artikel saya membantu. Sila tinggalkan komen di bawah. Anda juga boleh menghubungi wakil pelanggan dalam talian Zelda untuk sebarang pertanyaan lanjut."
- Dihantar oleh Emily Chen