PEEK (โพลีอีเทอร์อีเทอร์คีโตน) มีจุดหลอมเหลวที่ 343 องศาเซลเซียส และมีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วที่ 143 องศาเซลเซียส ตัวเลขทั้งสองนี้ไม่ใช่ค่าเกณฑ์ที่สำคัญสำหรับการบด ค่าเกณฑ์ที่สำคัญอยู่ที่ประมาณ 80-100 องศาเซลเซียส: จุดที่การอ่อนตัวเฉพาะที่เริ่มขึ้นที่พื้นผิวสัมผัสของอนุภาคภายใต้แรงทางกล หากถึงค่าเกณฑ์นี้ในระหว่างการบด อนุภาคจะเชื่อมติดกันแทนที่จะแตกหัก ผลที่ได้คือการจับตัวเป็นก้อน การกระจายขนาดอนุภาคที่กว้าง และวัสดุที่ไม่ไหลได้ดีเหมือนผงโพลีเมอร์ละเอียดที่จำเป็นสำหรับการเผาผนึกด้วยเลเซอร์หรือกระบวนการขึ้นรูปคอมโพสิต.
การบดเชิงกลแบบดั้งเดิม เช่น เครื่องบดลูกบอล เครื่องบดค้อน และเครื่องบดพิน ก่อให้เกิดความร้อนจากการเสียดสีและการกระแทก สำหรับแคลเซียมคาร์บอเนตหรือควอตซ์ ความร้อนนั้นสามารถจัดการได้ แต่สำหรับ PEEK ความร้อนนั้นเป็นสาเหตุหลักของความเสียหาย นี่คือเหตุผลว่าทำไม การกัดเจ็ท เทคโนโลยีนี้เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับเลือกสำหรับการผลิตผง PEEK ที่ละเอียดมาก กลไกการบดเป็นการชนกันระหว่างอนุภาคโดยใช้แรงดันจากเจ็ทก๊าซความเร็วสูง ไม่ใช่การกระแทกระหว่างโลหะกับโลหะ ก๊าซที่ขยายตัวจะเย็นลงเมื่อออกจากหัวฉีด บริเวณที่บดจึงยังคงเย็นอยู่ PEEK จึงแตกหักอย่างสะอาด แทนที่จะอ่อนตัวลง.
บทความนี้จะกล่าวถึงวิธีการทำงานของการบดด้วยเจ็ทสำหรับโพลิเมอร์ประสิทธิภาพสูงโดยเฉพาะ วิธีการตั้งค่าพารามิเตอร์สำหรับ PEEK ขนาดอนุภาคเป้าหมายที่สามารถทำได้และเป็นไปได้จริงสำหรับแต่ละการใช้งาน และวิธีการเปรียบเทียบเทคโนโลยีนี้กับทางเลือกอื่น ๆ รวมถึงการบดด้วยความเย็นจัด. ผงเอพิค จัดจำหน่ายเครื่องจักรสำหรับเครื่องบดเจ็ทแบบฟลูอิไดซ์เบด สำหรับงาน PEEK, PTFE, โพลีอิไมด์ และโพลิเมอร์ทางวิศวกรรมอื่นๆ.
เหตุใด PEEK จึงบดยาก และเครื่องบดแบบดั้งเดิมไม่สามารถรับมือกับปัญหานี้ได้
วัสดุแข็งส่วนใหญ่ เช่น แร่ธาตุ เซรามิก และโลหะ มีลักษณะเปราะ คือแตกหักได้เมื่อรับแรงกระแทกโดยไม่เกิดการเสียรูปพลาสติกอย่างมีนัยสำคัญ การใช้แรงเกินจุดคราคจะทำให้เกิดการแตกร้าว ซึ่งจะลดขนาดอนุภาคลง แต่ PEEK แตกต่างออกไป มันเป็นเทอร์โมพลาสติกกึ่งผลึก คือมีทั้งบริเวณอสัณฐานที่มีความยืดหยุ่นและบริเวณผลึกที่แข็งกว่าและเปราะกว่า เมื่อรับแรงกระแทกทางกล บริเวณอสัณฐานจะดูดซับพลังงานผ่านการเสียรูปพลาสติกแทนที่จะแตกหัก ผลที่ได้คือ PEEK จะกระจายพลังงานจากการเจียรแทนที่จะเปลี่ยนไปเป็นพื้นผิวอนุภาคใหม่.
เมื่อทำการบด PEEK ในเครื่องบดเชิงกลแบบดั้งเดิม จะเกิดปัญหาเฉพาะสามประการดังนี้:
- การจับกลุ่มกันเนื่องจากความร้อน: พลังงานที่ไม่สามารถทำให้อนุภาคแตกตัวจะเปลี่ยนเป็นความร้อน ณ จุดสัมผัส อุณหภูมิพื้นผิวเฉพาะจุดจะสูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อมมากในระหว่างการกระแทกด้วยความเร็วสูง พื้นผิวอนุภาคที่อ่อนตัวลงจะเชื่อมติดกัน ทำให้เกิดก้อนรวมตัวที่มีขนาดใหญ่กว่าวัตถุดิบเดิม ซึ่งหมายความว่าเครื่องบดทำให้ผงหยาบขึ้น ไม่ได้ละเอียดขึ้น.
- การปนเปื้อนของโลหะ: PEEK ถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ โครงสร้างทางอากาศยาน และชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งการปนเปื้อนของไอออนโลหะในระดับ ppm มีความสำคัญ พื้นผิวการเจียรที่เป็นเหล็กหรือเหล็กหล่อจะสึกหรออย่างเห็นได้ชัดเมื่อทำการแปรรูปโพลิเมอร์ที่แข็งแรง การปนเปื้อนในระดับนี้อาจยอมรับได้สำหรับสารเติมแต่งในอุตสาหกรรม แต่ไม่เป็นที่ยอมรับสำหรับผง PEEK เกรดทางการแพทย์หรืออิเล็กทรอนิกส์.
- PSD ที่กว้างและควบคุมไม่ได้: เนื่องจากอนุภาค PEEK บางส่วนเกิดการจับตัวเป็นก้อนแทนที่จะแตกตัว ทำให้การกระจายขนาดอนุภาคกว้างขึ้นเรื่อยๆ ในระหว่างการบด โดยค่า D97 จะเพิ่มขึ้น ในขณะที่ค่า D50 จะละเอียดขึ้นอย่างช้าๆ ผลลัพธ์ที่ได้คือผลิตภัณฑ์ที่ไม่ตรงตามข้อกำหนดการกระจายขนาดอนุภาคที่เข้มงวด ซึ่งจำเป็นสำหรับการเผาผนึกด้วยเลเซอร์หรือการผลิตวัสดุปลูกถ่าย.
วิธีที่การกัดด้วยเจ็ทช่วยแก้ปัญหาการเจียร PEEK
ปรากฏการณ์จูล-ทอมสัน: เหตุใดบริเวณการเจียรจึงยังคงเย็นอยู่เสมอ
ในเครื่องบดแบบเจ็ทชนิดฟลูอิไดซ์เบด ก๊าซอัด (อากาศหรือไนโตรเจน) จะถูกป้อนเข้าสู่หัวฉีดที่ความดัน 4-8 บาร์ และเร่งความเร็วไปจนถึงความเร็วเหนือเสียงเมื่อออกจากหัวฉีด เมื่อก๊าซแรงดันสูงขยายตัวอย่างรวดเร็วผ่านหัวฉีด มันจะเย็นลง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์จูล-ทอมสัน ที่ความดันในการบดที่ใช้กับ PEEK อุณหภูมิของก๊าซที่ทางออกของหัวฉีดจะลดลงเหลือ 0 ถึง -20 องศาเซลเซียส บริเวณการบดซึ่งรักษาไว้ด้วยการไหลอย่างต่อเนื่องของก๊าซเย็นนี้ จะมีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิที่พื้นผิว PEEK เริ่มอ่อนตัวลงมาก.
ผลที่ตามมาในทางปฏิบัติ: อนุภาค PEEK ชนกันด้วยความเร็วสูงและแตกหักแทนที่จะเสียรูป บริเวณการเจียรเย็นยังช่วยป้องกันการจับตัวเป็นก้อน — อนุภาคที่ละเอียดอยู่แล้วและมีแนวโน้มที่จะเกาะติดกันที่อุณหภูมิสูงจะยังคงแยกจากกันในกระแสแก๊สเย็นและปั่นป่วน ผลิตภัณฑ์ที่ได้มีการกระจายขนาดอนุภาคที่ละเอียดกว่าที่ทำได้ด้วยการเจียรเชิงกลที่อุณหภูมิห้องของวัสดุชนิดเดียวกัน.
การเจียรแบบอนุภาคต่ออนุภาค: ไม่มีการสัมผัสโลหะเลย
กลไกการลดขนาดอนุภาคในเครื่องบดแบบเจ็ทนั้นเกิดจากการชนกันของอนุภาคโดยตรง เจ็ทแก๊สจะเร่งอนุภาค PEEK ให้รวมตัวกันเป็นลำและชนกัน พื้นผิวแข็งเพียงอย่างเดียวที่สัมผัสกับผลิตภัณฑ์คือผนังห้องบด ล้อคัดแยก และชุดหัวฉีด ซึ่งไม่มีส่วนใดอยู่ในบริเวณที่มีการชนกันอย่างรุนแรง ในโครงสร้างที่บุด้วยเซรามิก จะไม่มีโลหะสัมผัสกับผลิตภัณฑ์เลยในจุดใดๆ ของวงจร.
สำหรับผง PEEK เกรดทางการแพทย์ ซึ่งในที่สุดจะถูกฝังในร่างกายผู้ป่วยหรือใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ การปราศจากการปนเปื้อนของโลหะจึงเป็นสิ่งที่ไม่สามารถละเลยได้ ความเข้ากันได้ทางชีวภาพของ PEEK ขึ้นอยู่กับการปราศจาก Fe, Cr, Ni และไอออนโลหะอื่นๆ ซึ่งพื้นผิวของเครื่องบดแบบเจ็ทที่เคลือบด้วยเซรามิกหรือพอลิเมอร์นั้นไม่สามารถก่อให้เกิดได้.
การจำแนกประเภทแบบบูรณาการ: D97 และ D50 สามารถควบคุมได้ทั้งคู่
เครื่องบดแบบเจ็ทชนิดฟลูอิไดซ์เบดมีล้อคัดแยกขนาดแบบไดนามิกในตัว อนุภาคละเอียดที่มีขนาดตรงตามข้อกำหนดจะผ่านล้อและออกไปยังระบบเก็บรวบรวมผลิตภัณฑ์ ส่วนอนุภาคขนาดใหญ่เกินไปจะถูกเหวี่ยงกลับเข้าไปในโซนการบด ความเร็วของล้อคัดแยกขนาดเป็นตัวแปรควบคุมหลักสำหรับ D50 — ความเร็วที่สูงขึ้นจะให้ผลิตภัณฑ์ที่ละเอียดกว่า ความดันก๊าซบดและอัตราการป้อนเป็นตัวแปรรองที่ส่งผลต่อปริมาณงานและรูปร่างของการกระจายตัว.
การออกแบบแบบวงปิดนี้หมายความว่าผง PEEK จะไม่สะสมเวลาอยู่ในเครื่องบดนานเกินกว่าที่จำเป็นเพื่อให้ได้ขนาดที่ต้องการ อนุภาคจะออกจากเครื่องบดทันทีที่ได้ขนาดละเอียดตามต้องการ จะไม่มีการสะสมความร้อนจากการบดเป็นเวลานาน และไม่มีอนุภาคใดถูกบดละเอียดเกินไป เนื่องจากขั้นตอนการคัดแยกจะกำจัดอนุภาคเหล่านั้นออกทันทีเมื่อได้ขนาดตามข้อกำหนด.
ข้อกำหนดขนาดอนุภาคตามการใช้งาน — สิ่งที่สามารถทำได้จริงคืออะไร
โครงร่างเดิมมีข้อผิดพลาดทางข้อเท็จจริงที่ควรแก้ไขโดยตรง: มีการอธิบายค่า D50 ประมาณ 45 ไมโครเมตรว่าเป็น "ละเอียดมาก" สำหรับการเผาผนึกด้วยเลเซอร์ ในขณะเดียวกันก็ให้คำจำกัดความของคำว่าละเอียดมากไว้ที่ต่ำกว่า 10 ไมโครเมตรในบทความเดียวกัน ซึ่งเป็นการใช้งานที่แตกต่างกันและต้องการขนาดอนุภาคที่ต่างกัน ตารางด้านล่างแสดงข้อมูลจำเพาะที่ถูกต้อง.
| แอปพลิเคชัน | เป้าหมาย D50 ทั่วไป | เป้าหมาย D97 ทั่วไป | เหตุใดจึงต้องมีขนาดอนุภาคเช่นนี้ |
| การพิมพ์ 3 มิติด้วยการเผาผนึกด้วยเลเซอร์ / SLS | 45-90 ไมโครเมตร | <120 ไมโครเมตร | ผงต้องไหลและอัดแน่นอย่างสม่ำเสมอในชั้นผง หากละเอียดเกินไปจะทำให้การไหลไม่ดี |
| การอัดขึ้นรูปวัสดุคอมโพสิตพอลิเมอร์ | 5-15 ไมโครเมตร | <30 ไมโครเมตร | ผงละเอียดช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเปียกของเส้นใยและลดช่องว่างในกระบวนการผลิตพรีเพรกและฟิลาเมนต์พันเส้นใย |
| สารเคลือบและการปรับสภาพพื้นผิว | 3-10 ไมโครเมตร | <20 ไมโครเมตร | อนุภาคขนาดเล็กช่วยเพิ่มการยึดเกาะของสารเคลือบและลดความหยาบของพื้นผิว |
| การผลิตอุปกรณ์ฝังทางการแพทย์ | 1-5 ไมโครเมตร | <15 ไมโครเมตร | ผงละเอียดช่วยให้สามารถขึ้นรูปได้ใกล้เคียงกับรูปทรงสุดท้าย พื้นผิวมีพื้นที่มากเพื่อรองรับการเชื่อมต่อโมเลกุลชีวภาพ |
| สารเติมแต่งทางด้านไตรโบโลยี (สารเติมเต็มหล่อลื่น) | 1-5 ไมโครเมตร | <10 ไมโครเมตร | ผงละเอียดพิเศษสามารถกระจายตัวในสารหล่อลื่นหรือเมทริกซ์โพลีเมอร์ได้โดยไม่จับตัวเป็นก้อน |
| ส่วนประกอบของเมมเบรนและการกรอง | <3 อืม | <8 ไมโครเมตร | ผงละเอียดสม่ำเสมอช่วยให้สามารถควบคุมความพรุนในโครงสร้างเมมเบรน PEEK ที่ผ่านกระบวนการเผาผนึกได้ |
หมายเหตุ: ผง PEEK ที่ผลิตด้วยการเผาผนึกด้วยเลเซอร์ (D50 45-90 ไมโครเมตร) โดยทั่วไปผลิตโดยการบดด้วยความเย็นจัดหรือการละลาย-การตกตะกอน มากกว่าการบดด้วยเจ็ท การบดด้วยเจ็ทเป็นเทคโนโลยีที่นิยมใช้สำหรับ PEEK ที่มีขนาดอนุภาคละเอียดและละเอียดมาก (D50 ต่ำกว่า 15 ไมโครเมตร) เทคโนโลยีที่เหมาะสมจะขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาคที่ต้องการของงานนั้นๆ.
การกัดด้วยเจ็ท การบดด้วยความเย็นจัด และการกัดเชิงกล สำหรับ PEEK
มีเทคโนโลยีสามอย่างที่ใช้ในเชิงพาณิชย์ในการผลิตผง PEEK แต่ละอย่างมีช่วงขนาดอนุภาคที่เหมาะสมที่สุด การเข้าใจข้อดีข้อเสียจะช่วยให้คุณเลือกกระบวนการที่เหมาะสมสำหรับงานเฉพาะของคุณได้.
| ปัจจัย | เจ็ตมิลลิ่ง | การบดด้วยความเย็นจัด | การกัดเชิงกล (ที่อุณหภูมิห้อง) |
| D50 ที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ | 0.5-5 ไมโครเมตร (ขีดจำกัดล่างที่ใช้งานได้จริง) | 20-60 ไมโครเมตร | 30-100 ไมโครเมตร (พร้อมปัญหาการจับกลุ่ม) |
| ช่วง D50 ที่ดีที่สุดสำหรับ PEEK | 1-15 ไมโครเมตร | 40-100 ไมโครเมตร (ช่วงผง SLS) | ไม่แนะนำสำหรับ PEEK |
| ความเสี่ยงต่อการเสื่อมสภาพจากความร้อน | ไม่มี (การระบายความร้อนด้วยการขยายตัวของก๊าซ) | ไม่มี (การเปราะแตกเนื่องจากไนโตรเจนเหลว) | สูง (ความร้อนเฉพาะจุดขณะเกิดการกระแทก) |
| ความเสี่ยงจากการปนเปื้อนของโลหะ | ใกล้ศูนย์ (พื้นผิวสัมผัสเซรามิก) | ระดับต่ำถึงปานกลาง (พื้นผิวโรงงานเหล็กที่อุณหภูมิต่ำ) | สูง (การสึกหรอของเหล็กที่อุณหภูมิสูง) |
| การควบคุม PSD | ยอดเยี่ยม (ตัวจำแนกประเภทที่ปรับได้) | ระดับปานกลาง (การแยกหน้าจอ) | คุณภาพต่ำ (การรวมตัวกันทำให้การกระจายตัวผิดเพี้ยนไป) |
| สัณฐานวิทยาของอนุภาค | จากเหลี่ยมมุมไปจนถึงครึ่งทรงกลม | รอยแตกที่ไม่สม่ำเสมอ มักเป็นรอยแตกแบบแผ่นบาง | ไม่สม่ำเสมอ มักยาวกว่าปกติ |
| ต้นทุนการดำเนินงานต่อตัน | สูง (พลังงานก๊าซอัด) | ระดับปานกลางถึงสูง (การบริโภค LN2) | ต่ำ (แต่คุณภาพของผลิตภัณฑ์จำกัดขอบเขตการใช้งาน) |
| เหมาะที่สุดสำหรับ | วัสดุทางการแพทย์ วัสดุผสม สารเคลือบ (D50 <15 ไมโครเมตร) | ผงสำหรับงานพิมพ์ 3 มิติ SLS (D50 40-90 ไมโครเมตร) | เหมาะสำหรับงานอุตสาหกรรมทั่วไปที่ไม่สำคัญมากนักเท่านั้น |
พารามิเตอร์การทำงานสำหรับ PEEK ในเครื่องบดเจ็ทแบบฟลูอิไดซ์เบด
PEEK มีพฤติกรรมแตกต่างจากวัสดุแร่ในเครื่องบดแบบเจ็ท เนื่องจากมีความหนาแน่นต่ำกว่ามาก (1.26-1.32 กรัม/ซม³ เทียบกับ 2.7 กรัม/ซม³ สำหรับอะลูมินา) และความเหนียวของมันต้านทานการแตกหักได้จนกว่าจะได้รับพลังงานการชนที่เพียงพอ ช่วงพารามิเตอร์ต่อไปนี้เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับ PEEK ในเครื่องบดแบบเจ็ทแบบฟลูอิไดซ์เบดมาตรฐาน — โปรดยืนยันด้วยการทดลองบดกับเกรดเฉพาะของคุณ.
| พารามิเตอร์ | ช่วงราคาทั่วไปสำหรับ PEEK | ผลกระทบต่อผลิตภัณฑ์ | หมายเหตุ |
| แรงดันแก๊สบด | 5-8 บาร์ | ความดันที่สูงขึ้นจะเพิ่มความเร็วในการชนกันของอนุภาค ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับโพลิเมอร์ที่แข็งแรง ที่ความดันต่ำกว่า 5 บาร์ PEEK จะไม่แตกหักอย่างมีประสิทธิภาพ. | เริ่มต้นที่ 6 บาร์ แล้วปรับตามผลลัพธ์ของ PSD |
| ความเร็วล้อตัวจำแนก | 2,000-8,000 รอบต่อนาที (ขึ้นอยู่กับขนาดเครื่อง) | ระบบควบคุม D50 หลัก ความเร็วที่สูงขึ้น = ผลิตภัณฑ์ที่มีความละเอียดมากขึ้น. | เพิ่มความเร็วรอบทีละ 500 รอบต่อนาที เก็บตัวอย่างและวัดขนาดอนุภาค (PSD) หลังจากการเปลี่ยนแปลงแต่ละครั้ง |
| อัตราการป้อน | ต่ำถึงปานกลาง (ต่ำกว่าอัตราการป้อนแร่ธาตุสำหรับโรงงานขนาดเดียวกันมาก) | อัตราการป้อนที่สูงขึ้นจะเพิ่มความเข้มข้นของอนุภาคและทำให้จุดตัดหยาบขึ้นเล็กน้อย อัตราการป้อน PEEK ควรอยู่ที่ 40-601 ตัน/3 ออนซ์ เทียบเท่ากับอัตราการป้อนแร่ธาตุ. | ใช้เครื่องป้อนแบบสั่นสะเทือนหรือแบบสกรูที่มีการควบคุม อัตราการป้อนที่ไม่สม่ำเสมอจะทำให้ขนาดอนุภาคกว้างขึ้น |
| ประเภทก๊าซ | อากาศอัดแห้ง (มาตรฐาน); ไนโตรเจน (เกรดทางการแพทย์/การบินและอวกาศ) | ไนโตรเจนช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชันของพื้นผิวพอลิเมอร์ในสภาวะการเจียร ซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานในระดับทางการแพทย์. | ตรวจสอบจุดน้ำค้างของก๊าซ — ความชื้นทำให้เกิดการรวมตัวกันของผง PEEK ละเอียดด้วยไฟฟ้าสถิต |
| ขนาดฟีด | โดยทั่วไปจะเป็นเม็ดพลาสติกขนาด <3 มม. หรือ PEEK ที่ผ่านกระบวนการบดเป็นเม็ดแล้ว | การป้อนวัสดุหยาบมากเกินไปจะเพิ่มภาระในการบด ในขณะที่การป้อนวัสดุละเอียดมากเกินไปอาจทำให้เกิดการอุดตันในระบบป้อนวัสดุ | หากเริ่มจากเม็ดขนาดใหญ่ ให้บดเม็ดให้มีขนาด 1-3 มม. ก่อน |
การประยุกต์ใช้งานในกระบวนการผลิต: คุณสมบัติของ PEEK ที่ผ่านกระบวนการกัดด้วยเจ็ท
ใบสมัครที่ 1
ผงละเอียด PEEK สำหรับการผลิตอุปกรณ์ปลูกถ่ายกระดูกสันหลัง — D50 3.5 μm ปราศจากการปนเปื้อนของโลหะ
ข้อกำหนดผู้ผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ผลิตกรงเชื่อมกระดูกสันหลัง PEEK ต้องการผง PEEK ละเอียดสำหรับกระบวนการเผาผนึกพอลิเมอร์เพื่อสร้างโครงสร้างแบบมีรูพรุนที่ช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของกระดูก ข้อกำหนดคือ D50 3-5 ไมโครเมตร, D97 ต่ำกว่า 12 ไมโครเมตร และ Fe ต่ำกว่า 0.5 ppm ซึ่งเป็นระดับการปนเปื้อนเดียวกันกับที่กำหนดไว้สำหรับผงไทเทเนียมเกรดสำหรับฝังในร่างกาย ซัพพลายเออร์รายก่อนหน้านี้ใช้เครื่องบดแบบพินและไม่ผ่านข้อกำหนด Fe อย่างสม่ำเสมอที่ 2-4 ppm.
วิธีแก้ปัญหาEPIC Powder Machinery ได้ออกแบบเครื่องบดแบบเจ็ทฟลูอิไดซ์เบดที่มีพื้นผิวสัมผัสเซรามิกทั้งหมด (ล้อคัดแยกและปลอกตัวเรือน ZrO2, หัวฉีด Al2O3) โดยทำงานในวงจรไนโตรเจนแบบปิด รักษาความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนไว้ที่ 99.9% ตั้งแรงดันการบดไว้ที่ 6.5 บาร์ ความเร็วรอบของล้อคัดแยกที่ 5,800 รอบต่อนาที สำหรับเป้าหมาย D50 ขนาด 3.5 ไมโครเมตร.
ผลลัพธ์
D50: 3.4 ไมโครเมตร, D97 11.2 ไมโครเมตร — เป็นไปตามข้อกำหนดในทุกชุดการผลิต
การปนเปื้อนของธาตุเหล็ก: ต่ำกว่า 0.15 ppm โดยวิธี ICP-MS — ต่ำกว่ากระบวนการบดด้วยเครื่องบดแบบพินถึง 10-20 เท่า
ความสมบูรณ์ของพอลิเมอร์: การวิเคราะห์ด้วย DSC (differential scanning calorimetry) ยืนยันว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงของจุดหลอมเหลวหรือความเป็นผลึกเมื่อเทียบกับ PEEK ที่ไม่ได้บดละเอียด ซึ่งหมายถึงไม่มีการเสื่อมสภาพทางความร้อน
เอกสารกำกับดูแล: สามารถตรวจสอบย้อนกลับแหล่งที่มาของวัสดุได้อย่างครบถ้วน ตั้งแต่เม็ด PEEK ดิบไปจนถึงผงสำเร็จรูป มีใบรับรองการวิเคราะห์ (COA) พร้อมผลการวิเคราะห์ PSD, ICP-MS และ DSC แนบมากับทุกการจัดส่ง
ใบสมัครที่ 2
ผงคอมโพสิต PEEK สำหรับการผลิตแผ่นใยคาร์บอนพรีเพรกในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ — D50 8 μm
ข้อกำหนด
บริษัทผู้ผลิตวัสดุคอมโพสิตสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศกำลังพัฒนาวัสดุพรีเพรก PEEK/คาร์บอนไฟเบอร์สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างเครื่องบิน โดยจะกระจายผง PEEK ละเอียดลงบนเส้นใยคาร์บอนก่อนการอัดขึ้นรูป ผงจะละลายระหว่างการอัดขึ้นรูปและก่อตัวเป็นเมทริกซ์ ผง PEEK ที่ละเอียดกว่าจะช่วยปรับปรุงความสม่ำเสมอในการกระจายตัวบนพื้นผิวของเส้นใยและลดปริมาณช่องว่างในลามิเนตที่อัดขึ้นรูปแล้ว เป้าหมายของพวกเขาคือขนาดอนุภาค D50 อยู่ที่ 6-10 ไมโครเมตร และ D97 ต่ำกว่า 25 ไมโครเมตร การทดลองบดเชิงกลก่อนหน้านี้ได้ผลลัพธ์ D97 สูงกว่า 45 ไมโครเมตรและมีก้อนอนุภาคที่มองเห็นได้ชัดเจน.
วิธีแก้ปัญหา เครื่องบดแบบเจ็ทชนิดฟลูอิไดซ์เบดในอากาศอัดแห้ง (PEEK เกรดสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศไม่จำเป็นต้องใช้บรรยากาศไนโตรเจน) โดยตั้งตัวคัดแยกไว้ที่ 3,400 รอบต่อนาที และแรงดันการบดที่ 7 บาร์.
ผลลัพธ์
D50: 8.1 ไมครอน, D97 23 ไมครอน — ตรงตามข้อกำหนดโดยมีส่วนเผื่อ
กลุ่มก้อน: ไม่พบอนุภาคขนาดใหญ่เกิน 30 ไมโครเมตรเมื่อตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ ปัญหาที่ทำให้การเจียรด้วยเครื่องจักรกลไม่เหมาะสมจึงหมดไปแล้ว
ปริมาณช่องว่างรวม: ลดลงจาก 1.81 ตัน³⁴ (โดยใช้ผง PEEK ที่บดด้วยเครื่องจักร) เหลือ 0.61 ตัน³⁴ ในการทดสอบการอัดแน่น ซึ่งอยู่ในเกณฑ์ข้อกำหนดของอุตสาหกรรมการบินและอวกาศที่ต่ำกว่า 11 ตัน³⁴
อัตราการประมวลผล: กำลังการผลิต 12 กก./ชม. สำหรับเครื่องบดขนาดกลาง — เพียงพอสำหรับปริมาณการผลิตในระดับนำร่อง
โพลิเมอร์ประสิทธิภาพสูงอื่นๆ ที่เหมาะสำหรับการบดด้วยเจ็ท
PEEK เป็นพอลิเมอร์ประสิทธิภาพสูงที่ถูกกล่าวถึงมากที่สุดสำหรับการกัดขึ้นรูปด้วยเจ็ท แต่หลักการเดียวกันนี้สามารถนำไปใช้กับพอลิเมอร์ทางวิศวกรรมตระกูลอื่นๆ ได้เช่นกัน คุณลักษณะสำคัญที่พอลิเมอร์เหล่านี้มีร่วมกันคือ มีความทนทาน ไวต่อความร้อน และใช้ในงานที่การปนเปื้อนของโลหะและการเสื่อมสภาพจากความร้อนเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้.
| โพลิเมอร์ | ความกังวลที่ลดลง | เป้าหมายทั่วไปของ Jet Mill D50 | แอปพลิเคชันหลัก |
| เอฟเฟพีดี | ไม่หลอมเหลวตามปกติ แต่จะเกิดการคืบตัวภายใต้แรงกดดันที่อุณหภูมิสูงกว่า 19 องศาเซลเซียส การบดที่อุณหภูมิห้องจะทำให้เกิดการคืบตัวและการจับตัวเป็นก้อน | 1-5 ไมโครเมตร | สารเติมแต่งสารหล่อลื่น, สารเคลือบกันติด, ซีลทางการแพทย์ |
| โพลีอิไมด์ (PI) | ค่า Tg สูง (250-400 องศาเซลเซียส) — ไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิน้อยกว่า PEEK แต่ยังคงได้ประโยชน์จากการเจียรเย็นสำหรับเกรดละเอียด | 2-8 ไมโครเมตร | ฟิล์มสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ วงจรไฟฟ้าแบบยืดหยุ่น บูชทนความร้อนสูง |
| พีพีเอส (โพลีฟีนิลีนซัลไฟด์) | Tg 85-90 องศาเซลเซียส — การบดที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิห้องจะทำให้เกิดการจับตัวเป็นก้อนอย่างมาก | 3-10 ไมโครเมตร | ชิ้นส่วนยานยนต์, ชิ้นส่วนทนสารเคมี, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ |
| เป็กก | คล้ายกับ PEEK มีค่า Tg ประมาณ 165 องศาเซลเซียส ใช้ในกรณีที่ต้องการอัตราการตกผลึกสูง | 2-8 ไมโครเมตร | วัสดุคอมโพสิตสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การพิมพ์ 3 มิติ อุปกรณ์ฝังในร่างกาย |
| ยูเอชเอ็มดับเบิลยูพีอี | จุดอ่อนตัวต่ำมาก — แม้ความร้อนจากการเสียดสีก็ทำให้เกิดการเชื่อมติดกันที่พื้นผิว ต้องใช้ก๊าซเย็นหรือความเย็นจัดช่วยในการเชื่อม | 5-15 ไมโครเมตร | อุปกรณ์ปลูกถ่ายกระดูก, ชิ้นส่วนสึกหรอ, เกราะป้องกันกระสุน |
| กำลังดำเนินการแปรรูป PEEK หรือโพลิเมอร์ประสิทธิภาพสูงชนิดอื่นอยู่หรือไม่? เครื่องบดแบบเจ็ทฟลูอิไดซ์เบดของ EPIC Powder Machinery ออกแบบมาสำหรับ PEEK, PTFE, PI, PPS และโพลิเมอร์ทางวิศวกรรมอื่นๆ เรามีบริการบดทดสอบฟรีสำหรับวัสดุของคุณ — คุณระบุค่า D50 และ D97 ที่ต้องการ แล้วเราจะส่งข้อมูล PSD การวิเคราะห์การปนเปื้อน และคำแนะนำพารามิเตอร์กระบวนการกลับไปให้ สำหรับวัสดุเกรดทางการแพทย์และอวกาศ เราสามารถใช้งานภายใต้บรรยากาศไนโตรเจนด้วยพื้นผิวสัมผัสเซรามิก และจัดเตรียมเอกสารการตรวจสอบย้อนกลับของวัสดุอย่างครบถ้วน ส่งข้อมูลวัสดุของคุณ ค่า PSD ที่ต้องการ และการใช้งานของคุณมาให้เรา แล้วเราจะออกแบบการกำหนดค่าที่เหมาะสมให้. ขอรับบริการบดเมล็ดกาแฟทดลองฟรี: www.jet-mills.com/contact ดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องบดเจ็ทสำหรับโพลิเมอร์ของเราได้ที่: www.jet-mills.com |
คำถามที่พบบ่อย
ค่า D50 ที่สามารถทำได้ด้วยการกัดเจ็ทบน PEEK คือเท่าใด และมีขีดจำกัดล่างที่ใช้งานได้จริงหรือไม่?
ขีดจำกัดล่างที่ใช้งานได้จริงสำหรับการบด PEEK ด้วยระบบเจ็ทมิลล์ภายใต้สภาวะมาตรฐานคือประมาณ D50 1-2 ไมโครเมตร หากขนาดเล็กกว่านี้ ผง PEEK จะมีแนวโน้มที่จะเกิดการรวมตัวกันด้วยไฟฟ้าสถิตในบริเวณตัวแยกอนุภาคมากขึ้น อนุภาคโพลีเมอร์ขนาดเล็กจะมีประจุบนพื้นผิว และที่พื้นที่ผิวจำเพาะสูง พวกมันจะดึงดูดกันเองได้แรงกว่าที่กระแสลมในตัวแยกอนุภาคจะแยกพวกมันออกจากกันได้ ผู้ผลิตบางรายใช้สารเติมแต่งป้องกันไฟฟ้าสถิตหรือควบคุมความชื้นในกระแสแก๊สเพื่อให้ได้ขนาดต่ำกว่า 1 ไมโครเมตร แต่จะทำให้กระบวนการซับซ้อนขึ้น สำหรับการใช้งานจริงส่วนใหญ่ ช่วงขนาดที่ทำได้คือ D50 1.5-15 ไมโครเมตร โดย D97 มักจะมีขนาดประมาณ 3-4 เท่าของ D50 หากการใช้งานของคุณต้องการผง PEEK ที่หยาบกว่าสำหรับการเผาผนึกด้วยเลเซอร์ (D50 40-90 ไมโครเมตร) การบดด้วยระบบเจ็ทมิลล์จะไม่ใช่เทคโนโลยีที่เหมาะสมสำหรับช่วงขนาดดังกล่าว การบดด้วยความเย็นจัดหรือการละลาย-ตกตะกอนจะเหมาะสมกว่าและคุ้มค่ากว่า.
การบดด้วยเจ็ทมิลล์ส่งผลต่อโมเลกุลน้ำหนักหรือความเป็นผลึกของ PEEK หรือไม่?
ภายใต้พารามิเตอร์การทำงานที่ควบคุมอย่างถูกต้อง จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ และสิ่งนี้ได้รับการยืนยันโดยการทดสอบมาตรฐานสองวิธี DSC (differential scanning calorimetry) วัดจุดหลอมเหลวและความเป็นผลึกของผง: หากเกิดการเสื่อมสภาพทางความร้อนระหว่างการบด จุดหลอมเหลวจะเลื่อนหรือกว้างขึ้น และความเป็นผลึกจะเปลี่ยนแปลง GPC (gel permeation chromatography) วัดการกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุล: การแตกตัวของโซ่เนื่องจากการเสื่อมสภาพทางความร้อนหรือทางกลจะแสดงให้เห็นเป็นการเลื่อนไปสู่น้ำหนักโมเลกุลที่ต่ำลง PEEK ที่บดด้วยแรงดันสูงและอุณหภูมิที่ถูกต้องจะแสดงผล DSC และ GPC ที่เทียบเท่ากับเรซินอ้างอิงที่ไม่ผ่านการบดอย่างสม่ำเสมอ ความเสี่ยงของการเปลี่ยนแปลงน้ำหนักโมเลกุลนั้นมีอยู่จริงหากตั้งแรงดันการบดสูงเกินไป (พลังงานกระแทกมากเกินไป) หรือหากความชื้นเข้าไปในวงจรไนโตรเจน (การเสื่อมสภาพแบบไฮโดรไลซิสของพันธะเอสเทอร์ใน PEEK) การตรวจสอบด้วย DSC ในล็อตการผลิตแรกเป็นมาตรฐานสำหรับการใช้งานทางการแพทย์.
ควรใช้ไนโตรเจนแทนอากาศอัดในการกัดขึ้นรูป PEEK เมื่อใด?
ไนโตรเจนมีความจำเป็นในสองกรณี กรณีแรกคือ การใช้งานทางการแพทย์และการฝังในร่างกาย: แม้แต่การเกิดออกซิเดชันเพียงเล็กน้อยบนพื้นผิว PEEK ระหว่างการเจียรก็อาจส่งผลต่อความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ไนโตรเจนจะกำจัดออกซิเจนออกจากบรรยากาศการเจียรอย่างสมบูรณ์ ป้องกันการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของพื้นผิวพอลิเมอร์จากการเกิดออกซิเดชัน กรณีที่สองคือ การใช้งานใดๆ ที่ผง PEEK จะถูกนำไปใช้ในกระบวนการขั้นปลายที่ไวต่อออกซิเจน เช่น เส้นทางการรวมตัวของวัสดุคอมโพสิตบางประเภท หรือขั้นตอนการปรับแต่งพื้นผิว อากาศอัดนั้นยอมรับได้สำหรับวัสดุคอมโพสิตโครงสร้างสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ สารเติมแต่งทางด้านแรงเสียดทาน และการใช้งานทางอุตสาหกรรมทั่วไปที่การเกิดออกซิเดชันบนพื้นผิวเพียงเล็กน้อยไม่มีผลกระทบต่อการทำงาน ความแตกต่างของต้นทุนการดำเนินงานระหว่างอากาศและไนโตรเจนนั้นมีนัยสำคัญสำหรับการผลิตอย่างต่อเนื่อง — ไนโตรเจนต้องมีการผลิตในสถานที่หรือการจัดหาในปริมาณมาก และระบบไนโตรเจนแบบวงปิดจะเพิ่มต้นทุนด้านเงินทุน ควรใช้ไนโตรเจนเมื่อข้อกำหนดของแอปพลิเคชันของคุณต้องการ ไม่ใช่ใช้โดยอัตโนมัติ.
ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของอนุภาค PEEK ที่บดด้วยเจ็ทมิลล์แตกต่างจาก PEEK ที่บดด้วยความเย็นจัดอย่างไร?
การบดด้วยความเย็นจัดทำให้ PEEK เปราะบางลง โดยการทำให้เย็นลงต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วด้วยไนโตรเจนเหลวก่อนขั้นตอนการบด ที่อุณหภูมิเยือกแข็ง บริเวณอสัณฐานของ PEEK จะสูญเสียคุณสมบัติความยืดหยุ่นและกลายเป็นเปราะบาง วัสดุจะแตกหักคล้ายกับเซรามิก การบด PEEK ด้วยความเย็นจัดมักจะผลิตอนุภาคที่ไม่สม่ำเสมอและเป็นแผ่นบางๆ เนื่องจาก PEEK มีแนวโน้มที่จะแตกตามระนาบของแผ่นกึ่งผลึกเมื่อเปราะบาง การบดด้วยเจ็ทมิลล์จะผลิตอนุภาคที่มีรูปร่างสมมาตรและเป็นเหลี่ยมมุมมากกว่า เนื่องจากรอยแตกเกิดจากการกระแทกด้วยความเร็วสูงมากกว่าการแตกตามระนาบ กระบวนการทั้งสองนี้ไม่สามารถสร้างอนุภาคทรงกลมได้เหมือนกับการละลายและการตกตะกอน รูปร่างของอนุภาคมีความสำคัญต่อการใช้งานที่ความสามารถในการไหลของผงมีความสำคัญ เช่น การพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS ซึ่งต้องการอนุภาคที่กลมกว่าเพราะไหลและเรียงตัวได้สม่ำเสมอกว่าในชั้นผง สำหรับการอัดขึ้นรูปวัสดุคอมโพสิตและการใช้งานทางการแพทย์ อนุภาคเหลี่ยมมุมจากการบดด้วยเจ็ทมิลล์เป็นที่ยอมรับได้และในบางกรณีเป็นที่ต้องการมากกว่า เนื่องจากความหยาบของพื้นผิวที่สูงขึ้นช่วยปรับปรุงการยึดเกาะ.
เครื่องบดแบบเจ็ทของ EPIC Powder Machinery สามารถแปรรูปโพลิเมอร์ประสิทธิภาพสูงชนิดอื่นนอกเหนือจาก PEEK ได้หรือไม่?
ใช่แล้ว เครื่องบดแบบเจ็ทฟลูอิไดซ์เบดของ EPIC Powder ถูกนำมาใช้กับ PTFE, โพลีอิไมด์ (PI), PPS, PEKK, UHMWPE และโพลิเมอร์ทางวิศวกรรมอื่นๆ อีกหลายชนิด การปรับแต่งการตั้งค่าสำหรับโพลิเมอร์แต่ละชนิดส่วนใหญ่จะอยู่ที่แรงดันในการบด (PTFE ต้องการแรงดันต่ำกว่า PEEK เนื่องจากพฤติกรรมการแตกหักที่แตกต่างกันมาก) บรรยากาศไนโตรเจน (จำเป็นสำหรับ PTFE และ UHMWPE เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน เช่นเดียวกับ PEEK ที่ใช้ในทางการแพทย์) และความเร็วของเครื่องคัดแยก (แตกต่างกันไปตามค่า D50 เป้าหมายและความหนาแน่นของโพลิเมอร์) UHMWPE ซึ่งมีจุดอ่อนตัวต่ำมาก บางครั้งอาจได้รับประโยชน์จากการระบายความร้อนเบื้องต้นเล็กน้อยของวัสดุที่ป้อนก่อนเข้าเครื่องบดแบบเจ็ท เรามีบริการทดสอบการบดสำหรับโพลิเมอร์แต่ละเกรดก่อนกำหนดคุณสมบัติของอุปกรณ์ เนื่องจากพฤติกรรมการบดโพลิเมอร์มีความแปรปรวนมากกว่าระหว่างเกรดของวัสดุพื้นฐานเดียวกันเมื่อเทียบกับการบดแร่ ดังนั้นการทดลองกับเรซินเฉพาะของคุณจึงเป็นวิธีเดียวที่เชื่อถือได้ในการกำหนดชุดพารามิเตอร์การผลิต.
ผงมหากาพย์
ผงมหากาพย์, มีประสบการณ์มากกว่า 20 ปีในอุตสาหกรรมผงละเอียดพิเศษ ส่งเสริมการพัฒนาผงละเอียดพิเศษในอนาคตอย่างแข็งขัน โดยมุ่งเน้นที่กระบวนการบด การโม่ การคัดแยก และการปรับปรุงคุณสมบัติของผงละเอียดพิเศษ. ติดต่อเรา รับคำปรึกษาฟรีและโซลูชันที่ปรับแต่งได้ตามความต้องการ! ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราทุ่มเทเพื่อมอบผลิตภัณฑ์และบริการคุณภาพสูง เพื่อเพิ่มมูลค่าสูงสุดให้กับกระบวนการแปรรูปผงของคุณ Epic Powder—ผู้เชี่ยวชาญด้านการแปรรูปผงที่คุณไว้วางใจ!
ขอบคุณที่อ่าน ฉันหวังว่าบทความของฉันจะเป็นประโยชน์ โปรดแสดงความคิดเห็นด้านล่าง คุณยังสามารถ ติดต่อ EPIC ตัวแทนลูกค้าออนไลน์ของ Powder เซลดา หากต้องการสอบถามเพิ่มเติม”
- เจสัน หว่อง, วิศวกร