โพลีอีเทอร์อีเทอร์คีโตน (PEEK) เป็นพลาสติกวิศวกรรมชนิดพิเศษประสิทธิภาพสูง มีชื่อเสียงในด้านความทนทานต่อความร้อนเป็นเลิศ, เคมี PEEK มีคุณสมบัติเด่นในด้านความต้านทาน ความทนทานต่อการสึกหรอ และความแข็งแรงเชิงกล ส่งผลให้ PEEK ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ อุปกรณ์ทางการแพทย์ ยานยนต์ และอิเล็กทรอนิกส์ ด้วยความต้องการใช้งานที่พัฒนาขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความต้องการผง PEEK ละเอียดพิเศษจึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการพิมพ์ 3 มิติ วัสดุคอมโพสิตแบบพรีเพรก สารเคลือบ และการฉีดขึ้นรูป โดยทั่วไปแล้ว ผงละเอียดพิเศษหมายถึงขนาดอนุภาคต่ำกว่า 10 ไมโครเมตร ในบางการใช้งานขั้นสูง ขนาดอนุภาคอาจจำเป็นต้องมีขนาดเล็กกว่าไมครอน คือ 1-5 ไมโครเมตร ข้อกำหนดเหล่านี้ทำให้กระบวนการบดต้องมีความแม่นยำสูง กระบวนการดังกล่าวต้องมีความแม่นยำสูง ขนาดอนุภาค การควบคุม ในขณะเดียวกัน ต้องรักษาความบริสุทธิ์ของวัสดุให้สูง ต้องหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพจากความร้อนและการปนเปื้อนอย่างเคร่งครัด ความท้าทายหลักในการบด PEEK ให้ละเอียดมากนั้นเกิดจากคุณสมบัติเฉพาะตัวของวัสดุหลายประการ.
PEEK มีความเหนียวสูงและมีจุดหลอมเหลวสูงประมาณ 343 °C นอกจากนี้ยังไวต่อความร้อนและต้องเป็นไปตามมาตรฐานความบริสุทธิ์ที่เข้มงวดมาก ดังนั้นวิธีการบดเชิงกลแบบดั้งเดิม เช่น เครื่องบดลูกบอลหรือเครื่องบดค้อน จึงไม่เหมาะสม กระบวนการเหล่านี้มักจะสร้างความร้อนสูงเกินไปในระหว่างการทำงาน ความร้อนนี้อาจทำให้วัสดุเสื่อมสภาพได้ นอกจากนี้ การสึกหรอเชิงกลอาจทำให้เกิดการปนเปื้อนของโลหะในผงได้.
ด้วยเหตุนี้ อุตสาหกรรมจึงค่อยๆ เปลี่ยนไปใช้เทคโนโลยีการบดแห้งแบบไม่สัมผัสและอุณหภูมิต่ำ หนึ่งในนั้นคือ... โรงสีเจ็ท และ โรงสีลักษณนามอากาศ (ACM) เป็นโซลูชันที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด เครื่องบดแบบเจ็ท (jet mill) มักเรียกอีกอย่างว่าเครื่องบดแบบเจ็ทตรงข้ามในเตาเผาแบบฟลูอิไดซ์ (fluidized-bed opposed-jet mill) บทความนี้เปรียบเทียบหลักการทำงานของเทคโนโลยีทั้งสองนี้ วิเคราะห์ข้อดีและข้อจำกัดของแต่ละเทคโนโลยี และสุดท้ายประเมินว่ากระบวนการใดเหมาะสมกว่าสำหรับการบด PEEK ให้ละเอียดมากเป็นพิเศษ.
การเปรียบเทียบหลักการ: เจ็ตมิลล์ เทียบกับ. โรงลักษณนามอากาศ
เจ็ทมิลล์:
อากาศอัดหรือไอน้ำแรงดันสูงจะถูกเร่งความเร็วผ่านหัวฉีดเพื่อสร้างกระแสลมความเร็วเหนือเสียง (300–500 เมตร/วินาที) อนุภาคจะชนกันด้วยความเร็วสูงภายในห้องบด ทำให้เกิดการลดขนาดผ่านการกระแทกระหว่างอนุภาค กระบวนการนี้ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่เชิงกล เครื่องคัดแยกขนาดอนุภาคแบบไดนามิกภายในหรือภายนอกช่วยให้มั่นใจได้ว่าการแยกขนาดอนุภาคมีความแม่นยำ ประเภทที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ เครื่องบดแบบเจ็ทตรงข้ามแบบฟลูอิไดซ์เบดและเครื่องบดแบบลูป กระบวนการบดมีอุณหภูมิต่ำโดยธรรมชาติเนื่องจากการระบายความร้อนด้วยการขยายตัวของก๊าซ ซึ่งสามารถลดลงได้ต่ำกว่า −20 °C และไม่มีการสัมผัสโลหะ.
โรงคัดแยกอากาศ (Air Classifier Mill - ACM):
ระบบนี้ผสมผสานการบดกระแทกเชิงกลเข้ากับการแยกขนาดด้วยลม วัสดุจะถูกบดให้แตกก่อนด้วยค้อนหมุนความเร็วสูงหรือจานหมุน จากนั้นจึงแยกขนาดด้วยล้อแยกขนาดด้วยลมที่ติดตั้งอยู่ภายใน อนุภาคละเอียดจะถูกพัดพาไปกับกระแสลม ในขณะที่อนุภาคหยาบจะถูกส่งกลับไปบดต่อ ระบบ ACM เหมาะสำหรับการบดละเอียดปานกลางและให้ผลผลิตค่อนข้างสูง.
| รายการ | เจ็ตมิลล์ | เครื่องแยกอากาศ (ACM) |
|---|---|---|
| หลักการบด | การชนกันของอนุภาคด้วยความเร็วสูง โดยไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ | แรงกระแทกเชิงกล + การจำแนกประเภทด้วยอากาศ ชิ้นส่วนหมุน |
| ช่วงขนาดอนุภาค | 0.5–10 ไมโครเมตร (สามารถทำได้ในระดับต่ำกว่าไมครอนได้อย่างง่ายดาย) | 10–100 ไมโครเมตร (ละเอียดมาก <5 ไมโครเมตร ทำได้ยาก) |
| การสร้างความร้อน | ต่ำมาก (การระบายความร้อนด้วยการไหลเวียนของอากาศ) | ปานกลาง (แรงเสียดทานเชิงกล) |
| ความเสี่ยงจากการปนเปื้อน | ต่ำมาก (ไม่มีการสัมผัสกับโลหะ) | ระดับปานกลาง (การสึกหรอของชิ้นส่วนอาจทำให้เกิดสิ่งเจือปน) |
| การใช้พลังงาน | ระดับปานกลางถึงสูง (ความต้องการใช้ลมอัด) | ค่อนข้างต่ำ (ระบบขับเคลื่อนเชิงกล) |
| อัตราการไหลผ่าน | ปานกลาง (ความแม่นยำสูง เหมาะสำหรับงานขนาดเล็กถึงขนาดกลาง) | สูง (การผลิตขนาดใหญ่) |
| วัสดุที่เหมาะสม | วัสดุที่ไวต่อความร้อน มีความบริสุทธิ์สูง แข็ง และทนทาน | วัสดุทั่วไป วัสดุเหนียวหรือแข็งปานกลาง |
ข้อกำหนดกระบวนการสำหรับการบด PEEK ละเอียดพิเศษ
เนื่องจาก PEEK เป็นเทอร์โมพลาสติกกึ่งผลึก จึงมีแนวโน้มที่จะเกิดความร้อนระหว่างการบด ซึ่งอาจทำให้เกิดการหลอมเหลว การจับตัวเป็นก้อน หรือการเสื่อมสภาพ นอกจากนี้ การใช้งานในด้านการแพทย์และอวกาศยังกำหนดข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์ที่เข้มงวดอย่างยิ่ง โดยห้ามการปนเปื้อนของไอออนโลหะ ผง PEEK ละเอียดพิเศษมักใช้ใน:
- การพิมพ์ 3 มิติ (การเผาผนึกด้วยเลเซอร์หรือการหลอมรวมวัสดุ ซึ่งต้องการการกระจายขนาดอนุภาคที่แคบและความสามารถในการไหลที่ดี โดยควรเป็นอนุภาคทรงกลมหรือใกล้เคียงทรงกลม);
- การเสริมแรงแบบคอมโพสิต (เช่น วัสดุพรีเพรกคาร์บอนไฟเบอร์/PEEK);
- สารเคลือบและสารเติมแต่งสำหรับการฉีดขึ้นรูป.
แนวปฏิบัติในอุตสาหกรรมแสดงให้เห็นว่า การกัดด้วยเจ็ท เป็นกระบวนการหลักสำหรับการบด PEEK ให้ละเอียดมากเป็นพิเศษ ด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้:
- อุณหภูมิต่ำและปราศจากสิ่งปนเปื้อน: เครื่องบดแบบเจ็ทอาศัยการชนกันระหว่างอนุภาคโดยไม่มีส่วนประกอบทางกล ทำให้เกิดความร้อนน้อยที่สุดและไม่มีการสึกหรอของโลหะ ซึ่งช่วยป้องกันการเสื่อมสภาพจากความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพและรับประกันความบริสุทธิ์สูง.
- ความสามารถในการวิเคราะห์ความละเอียดสูงที่ยอดเยี่ยม: เครื่องบดแบบเจ็ทสามารถผลิตอนุภาคที่มีขนาด d97 < 10 μm ได้อย่างง่ายดาย และแม้กระทั่ง 1–5 μm ด้วยการกระจายขนาดอนุภาคที่แคบ ซึ่งตรงตามความต้องการของการใช้งานที่มีความแม่นยำสูง ผู้ผลิตระดับนานาชาติ (เช่น เครื่องบดแบบเจ็ทเครื่องบดแบบเจ็ท (Jet Mill) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการบดผง PEEK ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการพิมพ์ 3 มิติ.
- การควบคุมรูปร่างอนุภาคที่ดี: เครื่องบดแบบเจ็ทชนิดฟลูอิไดซ์เบดสามารถผลิตอนุภาคที่มีรูปร่างเกือบเป็นทรงกลม ซึ่งช่วยปรับปรุงการไหลของผงให้ดีขึ้น.
- ข้อดีสำหรับวัสดุที่ไวต่อความร้อน: แม้ว่า PEEK จะมีจุดหลอมเหลวสูง แต่ก็อาจอ่อนตัวลงเฉพาะจุดได้เมื่อได้รับความร้อนสูงเกินไป การระบายความร้อนด้วยการขยายตัวจากการกัดด้วยเจ็ทจึงเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับวัสดุประเภทนี้.
ในทางตรงกันข้าม แม้ว่าเครื่องบดแบบแยกด้วยลมจะให้ผลผลิตสูงกว่าและใช้พลังงานต่ำกว่า แต่กลไกการกระแทกเชิงกลของมันมักจะสร้างความร้อนและทำให้เกิดการปนเปื้อน ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับ PEEK ที่มีความบริสุทธิ์สูงและละเอียดมาก เครื่องบดแบบแยกด้วยลมจึงเหมาะสมกว่าสำหรับการใช้งานที่ต้องการขนาดอนุภาคปานกลาง (เช่น 20–50 ไมโครเมตร) ในพลาสติกทั่วไปหรือวัสดุที่ใช้กับอาหาร.
บทสรุปการบดด้วยเจ็ทมิลล์เป็นวิธีที่ดีที่สุดสำหรับการบด PEEK ให้ละเอียดมากเป็นพิเศษ
โดยสรุปแล้ว สำหรับการบด PEEK ให้ละเอียดมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องการผลิตผงที่มีความบริสุทธิ์สูงต่ำกว่า 10 ไมโครเมตร เครื่องบดแบบเจ็ท (โดยเฉพาะอย่างยิ่งแบบเจ็ทตรงข้ามในเตาเผาแบบฟลูอิไดซ์) เป็นกระบวนการที่เหมาะสมที่สุด เนื่องจากให้ความสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างความละเอียด ความบริสุทธิ์ การทำงานที่อุณหภูมิต่ำ และการควบคุมการกระจายขนาดอนุภาคได้อย่างมีประสิทธิภาพ หลีกเลี่ยงความเสี่ยงจากความร้อนและการปนเปื้อนที่เกี่ยวข้องกับเครื่องบดแบบแยกขนาดอนุภาคด้วยอากาศได้ แม้ว่าเครื่องบดแบบเจ็ทจะต้องการการลงทุนเริ่มต้นและการใช้พลังงานที่สูงกว่า แต่ก็ให้ความคุ้มค่าที่เหนือกว่าสำหรับการใช้งาน PEEK ที่มีมูลค่าสูง.
สำหรับงานที่ต้องการอัตราการผลิตสูงมาก เครื่องบดแบบเจ็ทสามารถใช้ร่วมกับเครื่องคัดแยกภายนอกเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้น สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ไม่ใช่ผงละเอียดมาก (ขนาดใหญ่กว่า ~20 ไมโครเมตร) เครื่องบดแบบคัดแยกด้วยอากาศอาจเป็นทางเลือกหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานระดับสูง เครื่องบดแบบเจ็ทยังคงเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ ด้วยความก้าวหน้าในอนาคต เช่น หัวฉีดประหยัดพลังงานและการควบคุมการคัดแยกอัจฉริยะ เครื่องบดแบบเจ็ทจะมีบทบาทสำคัญยิ่งขึ้นในการแปรรูปผง PEEK.
ขอบคุณที่อ่านนะคะ หวังว่าบทความของฉันจะเป็นประโยชน์นะคะ แสดงความคิดเห็นไว้ด้านล่างได้เลยค่ะ หรือหากมีข้อสงสัยเพิ่มเติม สามารถติดต่อตัวแทนฝ่ายบริการลูกค้าออนไลน์ของ Zelda ได้ค่ะ
— โพสต์โดย เอมิลี่ เฉิน