수직 믹서는 고성능 세라믹을 준비합니다
플라스틱과 함께 세라믹 소재는 강도, 내열성, 경도 측면에서 독보적인 특성을 지니고 있어 개발 잠재력이 가장 큰 것으로 평가받고 있습니다. 엔지니어링 세라믹은 발전 분야의 고온 내성 소재, 기기 엔지니어링의 부식, 내산성 및 마모 방지, 통신 엔지니어링의 고주파 반도체로 사용됩니다.
테크니컬 세라믹 생산과 분말야금. 사용되는 원재료는 고가입니다. 이들은 고순도 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 또는 붕화물입니다. 산화알루미늄, 티타늄산알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 산화지르코늄 등이 그 예입니다. 세라믹 부품은 깨지기 쉽기 때문에 '치명적인 고장'이 발생하기 쉽습니다. 따라서 고성능 세라믹을 제조할 때는 순도를 최대한 확보하는 것이 중요합니다.
세라믹은 고유한 특성을 가지고 있습니다.
세라믹은 극한의 강도, 높은 내열성, 내산성, 연성, 전기 및 열 전도성, 전기 절연성, 광학 굴절, 투명성, 색상 깊이 등 다른 어떤 소재와도 비교할 수 없는 고유한 특성을 가지고 있습니다.
세라믹 파우더는 세심한 주의를 기울여 준비합니다. 경우에 따라 초기 구성 요소는 비표면적이 매우 높은 상태로 변환됩니다. 입자 크기는 0.01µm보다 작습니다. 이러한 유형의 입자 크기 감소에는 높은 에너지 투입이 필요합니다.
이러한 작은 입자는 자연적으로 응집되는 경향이 있습니다. 소결된 재료의 균일한 미세 구조를 보장하기 위해 응집체를 다시 1차 입자로 분리(응집 제거)해야 합니다. 프로세스 체인이 길다: 화학 산업에서 원료 추출, 정의된 표면 확대, 화학적 분해, 체질, 도핑, 균질화, 습상에서의 분산, 고체-액체 분리부터 열 건조, 균질화/혼합에 이르기까지 다양한 작업을 수행합니다. 재료 확산은 소성로의 높은 소결 온도에서 이루어집니다. 냉각으로 첫 번째 합성 단계가 완료됩니다. 그 다음에는 유사하거나 다른 처리 단계가 이어지며, 다시 분쇄 및 혼합으로 시작됩니다. 합성물에 플라스틱 폴리머가 포함된 경우, 합성 반응은 amixon® 믹서에서 건식, 습식, 습식 및 기체 상태에서 이루어질 수 있습니다.
많은 소량 배치가 하나의 큰 배치로 균질화됩니다
대부분의 공정은 지속적으로 작동하는 공정 장치에서 이루어지며, 이 장치의 파라미터 설정은 업스트림 재료 분석을 통해 이루어져야 합니다. 이러한 측면에서 연속적인 개별 단계를 섹션별로 수행하고 중간 제품은 용기, 사일로, 믹서 또는 대형 백에 배치로 수집해야 합니다. 대표 분석은 총 질량이 균질하다고 가정합니다. 분말 야금에서 균질화할 배치 크기는 5리터에서 20,000리터까지 다양합니다. amixon® 믹서는 이상적인 믹싱 품질을 달성하는 데 성공적으로 사용되고 있습니다. 믹서 주변의 입체적인 흐름이 짧은 믹싱 시간을 보장합니다.
생체 재료화를 통한 무기 구조 재료 개발
엔지니어링 세라믹은 여러 산업 분야에서 효율성을 높이는 원동력입니다: 예를 들어 세라믹 소재는 치과 임플란트, 뼈 대체재, 자가 윤활 관절, 보철물, 의치 및 생체 활성 안경에 사용되며 호환성과 내구성이 지속적으로 향상되고 있습니다.
RWTH 아헨 대학교에서 곤잘레스-줄리안 교수는 바이오세라믹이라는 새롭고 흥미로운 분야를 연구하고 있습니다: 살아있는 유기체는 생체 물질화를 통해 무기물질을 생산합니다. 언젠가는 이런 방식으로 생체 적합성 세라믹을 합성하는 것이 목표입니다. 보완적인 연구 분야는 섬유 복합재, 특히 고응력 경량 구조물을 위한 세라믹 복합재입니다. 여기서 키워드는 바이오 기반 또는 바이오에서 영감을 받은 고성능 세라믹입니다.
고성능 세라믹의 연구 집약적인 분야인 자기 열역학이 바로 여기에서 시작됩니다. 가돌리늄과 같은 값비싼 자기 열량 금속을 대체하는 것이 목표입니다. 란탄, 철, 실리콘으로 만든 분말 금속 복합 소재가 그 예입니다. 소위 연자성 복합재(SMC)에 대한 수요 증가가 예상됩니다. 철 분말은 누르기 전에 전기 절연체로 코팅됩니다. 이를 통해 자속을 3차원으로 유도할 수 있습니다. 특히 강하거나 내열성이 강한 자석에는 세륨(Ce), 유로븀(Eu), 코발트(Co), 란탄(La), 루테튬(Lu), 네오디뮴(Nd), 프라세오디뮴(Pr), 사마륨(Sm), 터븀(Tb), 이테르븀(Yb) 등의 희토류가 사용됩니다.
세라믹 복합재는 수소, 열전 및 연료 전지 산업에서 고온 전기 분해에 사용됩니다. 배터리용 세라믹 고체 전해질 개발 분야의 경제적 중요성은 현재로서는 과대평가할 수 없습니다.
엔지니어링 세라믹은 전통적으로 내화 및 고온 세라믹 분야에서 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 오늘날 내화 재료는 최대 1,500°C의 온도에서 사용됩니다. 고온 연소, 철강 생산, 유리 제조, 수소를 연료로 사용하는 화학 공정 등이 그 예입니다.
내마모성 세라믹 소재
또 다른 큰 분야는 금속 절삭용 내마모성 세라믹 소재입니다. 예를 들어 플라즈마 또는 화염 분사 공정을 사용하여 금속체에 도포하는 코팅이 이에 해당합니다. 믹싱 도구나 대형 믹싱 용기뿐만 아니라 샤프트 슬리브, 밸브 시트 또는 피스톤 링과 같은 고정밀 기계 요소도 미세 연마할 수 있습니다. 그러면 표면이 금속처럼 밝게 보입니다. 세라믹 코팅은 고온에서도 우수한 마찰 특성을 발휘합니다. 세라믹 코팅에는 특히 두 가지 매력적인 특성이 있습니다. 고온에 노출될 수 있으며 대부분 부식에 강합니다. 따라서 분말 공정 엔지니어링, 터보 엔진, 비행기, 가스 및 증기 터빈에 적합합니다.
엔지니어링 세라믹 바디의 준비는 수많은 공정 단계로 이루어집니다.
이러한 물질은 다양한 농도로 존재할 수 있습니다: 액체, 구조적으로 점성이 있거나 팽창성이 있는 현탁액, 반죽 덩어리 또는 분말 형태의 벌크 재료로 제공됩니다. 반죽 믹스를 제외하고 믹싱 준비는 일반적으로 일괄적으로 수행됩니다. 당면한 과제에 따라 amixon®은 뛰어난 솔루션을 제공할 수 있습니다. 일반적인 공정은 혼합, 응집, 합성 반응 및 진공 혼합 건조입니다. 공정 온도는 최대 400°C입니다. 리액터의 시스템 압력 범위는 진공에서 25bar까지입니다.
환경 및 공정 엔지니어링을 위한 세라믹 부품
멤브레인, 열교환기, 촉매 변환기, 절연체 및 고성능 필터를 위한 공정 엔지니어링에서 다양한 세라믹이 소재를 정제하고 가공하는 데 사용됩니다. 여기에서도 내식성과 내열성의 조합으로 인해 산화물 세라믹은 보편적인 소재가 되었습니다. 산화알루미늄 세라믹 코팅은 믹싱 툴을 마모로부터 보호합니다.
세라믹 센서는 열악한 조건에서도 작동합니다. 세라믹 회로는 볼 베어링의 작동 표면에 인쇄됩니다. 압력 센서 역할을 하며 몇 분의 1초 만에 부하를 측정합니다.
짧은 처리 시간으로 마모를 최소화합니다.
고체의 혼합 및 응집 제거는 amixon® 믹서의 품질을 결정하는 단계입니다. amixon® 의 세 가지 유형은 적용 분야가 다릅니다. 경우에 따라서는 클린룸 조건도 충족해야 하기 때문에 위생적인 기기 설계에 대한 중요성이 점점 더 강조되고 있습니다.
amixon® 믹서의 혼합 요소는 수평으로 배열된 암을 통해 샤프트에 연결된 나선형 감김 스크류 벨트로 설계되었습니다. 스크류 벨트 믹서가 회전하면 건조, 습식 또는 부유 혼합물이 바깥쪽 영역에서 위로 스크류되어 중앙 영역의 샤프트를 따라 위쪽으로 흐르게 됩니다.
amixon® 트윈 샤프트 믹서에서는 두 개의 헬리컬 리본 블렌더가 동시에 회전합니다.
즉, 최대 1:1,000,000의 구성 요소를 매우 짧은 시간 내에 균일하게 혼합할 수 있습니다. 믹싱 품질은 기술적으로 이상적인 균질성에 해당합니다. 실제로는 달성한 믹싱 품질을 더 이상 개선할 수 없습니다.
믹싱툴이회전할때마다믹싱챔버내부에서추력반전이일어납니다. 이독특한기능을사용하면바늘모양의입자가서로완전히독립적으로무작위로정렬할수있습니다. 바늘모양의입자는같은방향으로정렬되어소위집합체를형성합니다.
혼합 재료의 특성(입자 크기 분포, 입자 모양, 수분, 접착력 및 부피 밀도와 같은 다양한 특성)에 관계없이 이상적인 혼합 품질을 얻을 수 있습니다. 충전 레벨은 달성 가능한 믹싱 품질에 영향을 주지 않으면서 사용 가능한 용량의 30%에서 100%까지 다양하게 설정할 수 있습니다. 트윈 샤프트 믹서는 혼합 시간이 짧아야 하는 거의 모든 까다로운 고체 혼합 작업에 사용할 수 있습니다.
소형 포맷의 amixon® 싱글 샤프트 믹서
때때로 재료 생산자는 이상적인 혼합 품질과 더불어 100% 잔여물 비우기 기능을 갖춘 정밀 믹서를 필요로 합니다. 여기에서 콘 믹서를 사용할 수 있습니다. 분말의 유동성에 따라 잔여물을 몇 그램까지 비울 수 있습니다.
amixon®은 소량의 파일럿 프로세스를 위한 인체공학적 솔루션을 제공합니다. 이 믹서는 스스로 공급하고 배출합니다. 공급, 혼합, 충전 및 품질 보증과 같은 전체 공정은 표준화된 드럼에서 이루어집니다. 이는 제약 규정을 준수하는 클린룸 생산을 실현할 수 있음을 의미합니다.
이 시점에서 소형 믹서에서 얻은 결과를 대형 믹서로 옮길 수 있다는 점에 유의해야 합니다.
인체공학적으로 모범적인 방식으로 검사 및 청소를 수행할 수 있습니다. 사실상 배기가스를 배출하지 않습니다.
제약 및 식품 산업에서 흔히 볼 수 있는 위생 기준은 세라믹 엔지니어링 제품과 나노 기술 분야에서도 요구됩니다.
amixon® 기술 센터의 테스트는 사용자에게 많은 이점을 보장합니다.
- 가장 어려운 작업에도 이상적인 믹싱 품질 => 따라서 향후 작업을 위한 가치 있는 투자입니다.
- 잔여물 및 분리물이 거의 없는 비우기 => 필요에 따라 재료 공급, 큰 배출구를 통한 빠른 비우기, 작은 배출구를 통한 느린 주입 비우기.
- 혼합 챔버 위에서만 교반기의 베어링 및 구동 => 사실상 유지보수가 필요 없는 샤프트 피드스루 및 씰링.
amixon® 팀은 사내 기술 센터에서 테스트를 통해 위에 설명한 애플리케이션의 이점을 기꺼이 시연해 드립니다. 귀사의 오리지널 제품으로 테스트해 보시면 많은 정보를 미리 얻을 수 있습니다.
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