Polyetheretherketone (PEEK) là một loại nhựa kỹ thuật chuyên dụng hiệu suất cao. Nó nổi tiếng với khả năng chịu nhiệt tuyệt vời., hóa chất PEEK có độ bền cao, khả năng chống mài mòn và độ bền cơ học vượt trội. Do đó, PEEK được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, thiết bị y tế, ô tô và điện tử. Với sự nâng cấp liên tục của các yêu cầu ứng dụng, nhu cầu về bột PEEK siêu mịn đang ngày càng tăng. Xu hướng này đặc biệt rõ rệt trong in 3D, vật liệu composite tiền chế, lớp phủ và ép phun. Bột siêu mịn thường đề cập đến kích thước hạt dưới 10 μm. Trong một số ứng dụng tiên tiến, kích thước hạt thậm chí còn cần đạt đến phạm vi dưới micromet từ 1–5 μm. Những yêu cầu này đặt ra những đòi hỏi khắt khe đối với quy trình nghiền. Quy trình phải đạt được độ chính xác cao. kích thước hạt Kiểm soát. Đồng thời, phải duy trì độ tinh khiết cao của vật liệu. Sự phân hủy nhiệt và ô nhiễm cũng phải được tránh tuyệt đối. Những thách thức chính trong quá trình nghiền PEEK siêu mịn phát sinh từ một số đặc tính vật liệu vốn có.
PEEK có độ bền cao và điểm nóng chảy cao, khoảng 343 °C. Nó cũng nhạy cảm với nhiệt và phải tuân thủ các tiêu chuẩn độ tinh khiết rất nghiêm ngặt. Do đó, các phương pháp nghiền cơ học truyền thống, chẳng hạn như máy nghiền bi hoặc máy nghiền búa, không phù hợp. Các quy trình này có xu hướng tạo ra nhiệt lượng quá mức trong quá trình hoạt động. Nhiệt lượng này có thể gây ra sự suy giảm chất lượng vật liệu. Ngoài ra, sự mài mòn cơ học có thể đưa tạp chất kim loại vào bột.
Do đó, ngành công nghiệp đã dần chuyển sang các công nghệ mài khô không tiếp xúc, ở nhiệt độ thấp. Trong số đó, có các công nghệ sau: máy nghiền phản lực và nhà máy phân loại không khí (ACM) là những giải pháp được sử dụng rộng rãi nhất. Máy nghiền tia cũng thường được biết đến với tên gọi máy nghiền tia đối lưu tầng sôi. Bài viết này so sánh nguyên lý hoạt động của hai công nghệ này. Nó cũng phân tích những ưu điểm và hạn chế tương ứng của chúng. Cuối cùng, bài viết đánh giá quy trình nào phù hợp hơn cho việc nghiền PEEK siêu mịn.
So sánh nguyên tắc: Máy nghiền phản lực so với. Máy phân loại không khí
Máy nghiền phản lực:
Không khí nén hoặc hơi nước áp suất cao được tăng tốc qua các vòi phun để tạo ra luồng khí siêu âm (300–500 m/s). Các hạt va chạm với nhau ở tốc độ cao bên trong buồng nghiền, đạt được sự giảm kích thước thông qua va chạm giữa các hạt. Không có bộ phận chuyển động cơ học nào. Bộ phân loại động bên trong hoặc bên ngoài đảm bảo sự phân tách kích thước hạt chính xác. Các loại phổ biến bao gồm máy nghiền tầng sôi đối lưu và máy nghiền vòng. Quá trình nghiền vốn dĩ có nhiệt độ thấp do làm mát bằng giãn nở khí, có thể đạt đến dưới −20 °C, và không có sự tiếp xúc kim loại.
Máy nghiền phân loại khí (ACM):
Hệ thống này kết hợp nghiền va đập cơ học với phân loại bằng khí nén. Vật liệu trước tiên được nghiền nhỏ bằng búa quay tốc độ cao hoặc đĩa ghim, sau đó được phân loại bằng bánh xe phân loại khí tích hợp. Các hạt mịn được mang đi cùng luồng khí, trong khi các hạt thô được đưa trở lại để nghiền tiếp. Hệ thống ACM phù hợp cho quá trình nghiền mịn vừa và cho năng suất tương đối cao.
| Mục | Máy nghiền phản lực | Máy nghiền phân loại không khí (ACM) |
|---|---|---|
| Nguyên lý nghiền | Va chạm giữa các hạt tốc độ cao, không có bộ phận chuyển động | Tác động cơ học + phân loại bằng khí nén, các bộ phận quay |
| Phạm vi kích thước hạt | 0,5–10 μm (dễ dàng đạt được kích thước dưới micromet) | 10–100 μm (việc chế tạo các hạt siêu mịn <5 μm rất khó) |
| Sinh nhiệt | Cực thấp (làm mát bằng luồng khí) | Ma sát vừa phải (ma sát cơ học) |
| nguy cơ ô nhiễm | Rất thấp (không tiếp xúc với kim loại) | Mức độ trung bình (sự hao mòn của các bộ phận có thể đưa tạp chất vào) |
| Tiêu thụ năng lượng | Mức trung bình đến cao (nhu cầu khí nén) | Mức tiêu thụ tương đối thấp (truyền động cơ học) |
| Thông lượng | Trung bình (độ chính xác, quy mô nhỏ đến trung bình) | Cao (sản xuất quy mô lớn) |
| Vật liệu phù hợp | Vật liệu nhạy nhiệt, có độ tinh khiết cao, cứng và bền. | Vật liệu thông thường, vật liệu dính hoặc có độ cứng trung bình |
Yêu cầu quy trình đối với việc nghiền PEEK siêu mịn
Là một loại nhựa nhiệt dẻo bán tinh thể, PEEK có xu hướng sinh nhiệt trong quá trình nghiền, có thể gây ra hiện tượng nóng chảy, vón cục hoặc phân hủy. Hơn nữa, các ứng dụng trong lĩnh vực y tế và hàng không vũ trụ đặt ra các yêu cầu về độ tinh khiết cực kỳ nghiêm ngặt, cấm nhiễm bẩn ion kim loại. Bột PEEK siêu mịn thường được sử dụng trong:
- In 3D (thiêu kết bằng laser hoặc lắng đọng nóng chảy, yêu cầu phân bố kích thước hạt hẹp và khả năng chảy tốt, tốt nhất là các hạt hình cầu hoặc gần hình cầu);
- Gia cường composite (chẳng hạn như vật liệu composite sợi carbon/PEEK);
- Lớp phủ và chất độn ép phun.
Thực tiễn ngành cho thấy rằng máy nghiền phản lực Đây là quy trình chính thống để mài PEEK siêu mịn, vì những lý do sau:
- Nhiệt độ thấp và không bị nhiễm bẩn: Máy nghiền tia dựa vào sự va chạm giữa các hạt mà không cần các bộ phận cơ khí, dẫn đến việc sinh nhiệt tối thiểu và không gây mài mòn kim loại, ngăn ngừa hiệu quả sự phân hủy nhiệt và đảm bảo độ tinh khiết cao.
- Khả năng siêu mịn tuyệt vời: Máy nghiền tia có thể dễ dàng đạt được d97 < 10 μm, thậm chí 1–5 μm với phân bố kích thước hạt hẹp, đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng độ chính xác cao. Các nhà chế biến quốc tế (như...) Máy nghiền phản lực(Máy nghiền tia được sử dụng rộng rãi để nghiền bột PEEK trong ngành hàng không vũ trụ và in 3D.).
- Kiểm soát hình dạng hạt tốt: Máy nghiền phun tầng sôi có thể tạo ra các hạt gần hình cầu, cải thiện khả năng chảy của bột.
- Ưu điểm đối với vật liệu nhạy nhiệt: Mặc dù PEEK có điểm nóng chảy cao, nhưng nó có thể bị mềm cục bộ khi quá nhiệt. Hiệu ứng làm mát bằng giãn nở của phương pháp phay tia rất phù hợp với các vật liệu như vậy.
Ngược lại, mặc dù máy nghiền phân loại bằng khí nén (ACM) có năng suất cao hơn và tiêu thụ năng lượng thấp hơn, nhưng cơ chế tác động cơ học của chúng có xu hướng tạo ra nhiệt và gây ô nhiễm. Do đó, chúng không lý tưởng cho PEEK siêu mịn có độ tinh khiết cao. ACM phù hợp hơn cho các ứng dụng yêu cầu kích thước hạt trung bình (chẳng hạn như 20–50 μm) trong các loại nhựa thông thường hoặc vật liệu dùng trong thực phẩm.
Phần kết luậnGia công bằng tia khí là giải pháp tối ưu cho việc mài PEEK siêu mịn.
Tóm lại, đối với việc nghiền PEEK siêu mịn—đặc biệt là khi sản xuất bột có độ tinh khiết cao dưới 10 μm—máy nghiền khí nén (đặc biệt là loại tầng sôi đối lưu) là quy trình tối ưu. Nó mang lại sự cân bằng tốt nhất giữa độ mịn, độ tinh khiết, hoạt động ở nhiệt độ thấp và kiểm soát phân bố kích thước hạt, giúp tránh hiệu quả các rủi ro về nhiệt và ô nhiễm liên quan đến máy nghiền phân loại bằng khí. Mặc dù máy nghiền khí nén đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu và tiêu thụ năng lượng cao hơn, nhưng chúng mang lại hiệu quả chi phí vượt trội cho các ứng dụng PEEK có giá trị cao.
Đối với các yêu cầu về năng suất cực cao, máy nghiền khí nén có thể được kết hợp với các bộ phân loại bên ngoài để tối ưu hóa hơn nữa. Đối với các sản phẩm không siêu mịn (trên ~20 μm), máy nghiền phân loại bằng khí có thể được sử dụng như một giải pháp thay thế. Tuy nhiên, trong các ứng dụng cao cấp, máy nghiền khí nén vẫn không thể thay thế. Với những tiến bộ trong tương lai như vòi phun tiết kiệm năng lượng và điều khiển phân loại thông minh, máy nghiền khí nén sẽ đóng vai trò thậm chí còn lớn hơn trong quá trình xử lý bột PEEK.
Cảm ơn bạn đã đọc. Tôi hy vọng bài viết của tôi hữu ích. Vui lòng để lại bình luận bên dưới. Bạn cũng có thể liên hệ với bộ phận chăm sóc khách hàng trực tuyến của Zelda nếu có bất kỳ thắc mắc nào khác.
— Đăng bởi Emily Chen