การปรับเปลี่ยนพื้นผิวผง rหมายถึงการปรับสภาพพื้นผิวของผงอย่างมีเป้าหมายด้วยวิธีการทางกายภาพ เคมี หรือกลไก จุดประสงค์คือเพื่อเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพของผง หรือเพื่อเพิ่มฟังก์ชันใหม่ เทคโนโลยีนี้มีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในกระบวนการผลิตและการใช้งานผง ตอบสนองความต้องการของวัสดุสมัยใหม่ กระบวนการขั้นสูง และเทคโนโลยีเกิดใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ การปรับเปลี่ยนพื้นผิวสามารถเพิ่มคุณค่าและประสิทธิภาพการใช้งานของผงได้อย่างมาก
เหตุผลสำคัญ 8 ประการที่ควรใช้ผงแป้ง การปรับเปลี่ยนพื้นผิว
เหตุผลที่ 1: ปรับปรุงความเข้ากันได้และเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายตัว
ในวัสดุพอลิเมอร์ เช่น พลาสติก ยาง และกาว รวมถึงวัสดุคอมโพสิตที่มีเมทริกซ์เป็นพอลิเมอร์ สารตัวเติมแร่ธาตุอนินทรีย์มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติของพื้นผิวและส่วนต่อประสานระหว่างผงอนินทรีย์กับเมทริกซ์พอลิเมอร์อินทรีย์นั้นมีความแตกต่างกันอย่างมาก
ผลที่ตามมาคือ ความเข้ากันได้ที่ไม่ดีและการกระจายตัวที่ไม่สม่ำเสมอจึงมักเกิดขึ้น
หากไม่มีการปรับปรุงพื้นผิว การเติมผงอนินทรีย์โดยตรงหรือการเติมในปริมาณมากเกินไปอาจทำให้ความแข็งแรงเชิงกลลดลง ในกรณีร้ายแรงอาจทำให้วัสดุเปราะได้ การปรับปรุงพื้นผิวจะช่วยเพิ่มคุณสมบัติของพื้นผิวของสารตัวเติมอนินทรีย์ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความเข้ากันได้และการกระจายตัวภายในเมทริกซ์อินทรีย์ได้อย่างมีนัยสำคัญ
ด้วยเหตุนี้ ความแข็งแรงเชิงกลและประสิทธิภาพโดยรวมของวัสดุคอมโพสิตจึงได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น ที่สำคัญกว่านั้น การปรับเปลี่ยนพื้นผิวช่วยให้สารตัวเติมอนินทรีย์พัฒนาจากสารเติมแต่งเพื่อเพิ่มปริมาตรไปเป็นสารตัวเติมเชิงฟังก์ชัน ซึ่งทำให้การปรับเปลี่ยนพื้นผิวผงเป็นหนึ่งในวัตถุประสงค์พื้นฐานที่สุด
เหตุผลที่ 2: เพิ่มประสิทธิภาพการกระจายตัวของเม็ดสีและปรับปรุงประสิทธิภาพการเคลือบผิว
เป้าหมายหลักอีกประการหนึ่งของการปรับปรุงพื้นผิวด้วยผงคือการปรับปรุงการกระจายตัวของเม็ดสีและสารเติมแต่งในสีเคลือบและสีทา ในขณะเดียวกันก็ช่วยเพิ่มความเงางาม ความเข้มของสี ความสามารถในการปกปิด และความทนทาน
เม็ดสีและสารเพิ่มปริมาณในสีเคลือบส่วนใหญ่เป็นผงอนินทรีย์ เพื่อให้มั่นใจได้ว่ามีการกระจายตัวที่ดีในสารยึดเกาะอินทรีย์ การปรับปรุงพื้นผิวจึงเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อเพิ่มความสามารถในการเปียกและการยึดเกาะระหว่างพื้นผิว ในสีเคลือบชนิดพิเศษที่กำลังพัฒนา (สีเคลือบไฟฟ้า แม่เหล็ก เสียง ความร้อน แสง สารต้านแบคทีเรีย สารต้านการกัดกร่อน สารต้านรังสี และสีเคลือบตกแต่ง) สารเติมแต่งและเม็ดสีไม่เพียงแต่ต้องมีขนาดเล็กมากเท่านั้น แต่ยังต้องมีคุณสมบัติเฉพาะเจาะจงด้วย ทำให้การปรับสภาพพื้นผิวเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง
นอกจากนี้ การเคลือบผิวด้วยสารอนินทรีย์ เช่น การเคลือบไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยอะลูมินาหรือซิลิกา ยังสามารถเพิ่มความทนทานต่อสภาพอากาศและประสิทธิภาพในการให้สีได้ดียิ่งขึ้น
เหตุผลที่ 3: ให้ความเสถียรในการกระจายตัวที่ดีและคุณสมบัติทางรีโอโลยีที่ดี
ด้วยการใช้งานสีทาอาคารสูตรน้ำที่เพิ่มมากขึ้น เม็ดสีและสารเติมแต่งอนินทรีย์จึงต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้น นอกเหนือจากความเข้ากันได้กับส่วนประกอบอื่นๆ ในสูตรแล้ว ยังต้องมีเสถียรภาพในการกระจายตัวในระยะยาวและพฤติกรรมทางรีโอโลยีที่ดีเยี่ยม ด้วยเหตุนี้ การปรับปรุงพื้นผิวจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายกับเม็ดสีและสารเติมแต่งที่ใช้ในสีทาสูตรน้ำ เพื่อให้มั่นใจถึงเสถียรภาพของสูตรในระหว่างการจัดเก็บและประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในระหว่างการใช้งาน
เหตุผลที่ 4: การสร้างเอฟเฟ็กต์ประกายมุก
ผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูงในยุคปัจจุบันเน้นเอฟเฟ็กต์ทางแสงที่เหนือกว่าและความสวยงามทางสายตาเพื่อเพิ่มความเข้มข้นของสี ซึ่งจำเป็นต้องใช้วัสดุผงที่ผ่านการปรับสภาพพื้นผิวเพื่อให้ได้ความเงางามและเอฟเฟ็กต์ตกแต่งที่ยอดเยี่ยม
ตัวอย่างเช่น ผงไมกาที่ปรับสภาพพื้นผิวด้วยโลหะออกไซด์ เช่น ไทเทเนียมไดออกไซด์ โครเมียมออกไซด์ เหล็กออกไซด์ หรือเซอร์โคเนียมออกไซด์ สามารถนำไปใช้ในเครื่องสำอาง พลาสติก ยางสีอ่อน สี สารเคลือบพิเศษ และเครื่องหนัง เพื่อสร้างเอฟเฟ็กต์เหลือบมุกและเพิ่มมูลค่าผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก
เหตุผลที่ 5: การปรับปรุงการกระจายตัวของเม็ดสีอนินทรีย์
ในวัสดุคอมโพสิตอนินทรีย์-อนินทรีย์ การกระจายตัวของส่วนประกอบอนินทรีย์มีผลกระทบอย่างมากต่อคุณสมบัติโดยรวม ในระบบเซรามิก เช่น กระเบื้องเซรามิกสี การกระจายตัวของเม็ดสีเป็นตัวกำหนดความสม่ำเสมอของสีและคุณภาพของผลิตภัณฑ์โดยตรง
เม็ดสีที่มีการกระจายตัวที่ดีเยี่ยมช่วยปรับปรุงคุณภาพสีพร้อมทั้งลดการใช้เม็ดสีราคาแพง ดังนั้น การเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายตัวของเม็ดสีอนินทรีย์ในเมทริกซ์อนินทรีย์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาวัสดุคอมโพสิตอนินทรีย์
เหตุผลที่ 6: การมอบคุณสมบัติเชิงฟังก์ชันและการขยายขอบเขตการใช้งาน
ผงผลึกแบบชั้นสามารถปรับเปลี่ยนโครงสร้างได้โดยการแทรกสอดผ่านพันธะระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอหรือคุณสมบัติการแลกเปลี่ยนไอออนระหว่างชั้น ทำให้เกิดสารประกอบระหว่างชั้นใหม่ เช่น สารประกอบแทรกสอดของดินเหนียวหรือกราไฟต์
วัสดุเหล่านี้มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่แปลกใหม่ซึ่งไม่มีอยู่ในผงดั้งเดิม ตัวอย่างเช่น กราไฟต์ที่แทรกตัวทางเคมีแสดงให้เห็นถึงความทนทานต่ออุณหภูมิสูง ความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน ความทนทานต่อการออกซิเดชัน ความทนทานต่อการกัดกร่อน การหล่อลื่น และประสิทธิภาพในการปิดผนึกที่ดีเยี่ยม จึงใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับวัสดุตัวนำ อิเล็กโทรด การกักเก็บไฮโดรเจน กราไฟต์แบบยืดหยุ่น และผลิตภัณฑ์ปิดผนึก โดยมีแอปพลิเคชันที่ครอบคลุมในด้านโลหะวิทยา ปิโตรเลียม วิศวกรรมเคมี เครื่องจักรกล การบินและอวกาศ พลังงานนิวเคลียร์ และพลังงานใหม่
เบนโทไนต์ที่ได้รับการดัดแปลงด้วยสารอินทรีย์ยังแสดงคุณสมบัติการบวมตัว การดูดซับ ความหนืดแบบทิกโซโทรปี และการยึดเกาะที่ดีเยี่ยมในตัวทำละลายที่ไม่เป็นขั้วและมีขั้วอ่อน
เหตุผลที่ 7: เพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับและคุณสมบัติเร่งปฏิกิริยา
การปรับเปลี่ยนพื้นผิวมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพ ความสามารถในการเลือกสรร ความเสถียร และความแข็งแรงเชิงกลของวัสดุผงดูดซับและตัวเร่งปฏิกิริยา
ตัวอย่างเช่น ออกไซด์ของโลหะ โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ ออกไซด์ของธาตุหายาก หรือโลหะต่างๆ เช่น Cu, Ag, Au, Al, Co, Pt, Pd และ Ni สามารถนำมาเคลือบลงบนพื้นผิวของผงต่างๆ เช่น ถ่านกัมมันต์ ไดอะโทไมต์ อลูมินา ซิลิกาเจล เซพิโอไลต์ และซีโอไลต์ ผ่านวิธีการชุบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้เหมาะสมที่สุด
เหตุผลที่ 8: การทำให้ผงนาโนสามารถทำหน้าที่เป็นวัสดุนาโนอย่างแท้จริง
ผงนาโนเป็นผงขนาดไมครอนขั้นสูงที่มีศักยภาพในการใช้งานมหาศาล อย่างไรก็ตาม พื้นผิวจำเพาะสูง อะตอมบนพื้นผิวจำนวนมาก และพลังงานพื้นผิวสูง ทำให้ผงนาโนมีแนวโน้มที่จะจับตัวเป็นก้อนระหว่างการผลิต การจัดเก็บ การขนส่ง และการใช้งาน ส่งผลให้เกิดอนุภาคขนาดเล็กหรืออนุภาคขนาดใหญ่ขึ้น และสูญเสียคุณสมบัติระดับนาโนไป
ดังนั้น การปรับเปลี่ยนพื้นผิวจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้งานและเร่งการพัฒนาอุตสาหกรรมของผงนาโน
หกวิธีหลักในการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผง
วิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวถูกออกแบบมาเพื่อเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของพื้นผิวผงแป้งโดยเจตนาตามความต้องการใช้งาน ปัจจุบันมี 6 ประเภทหลักที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งแต่ละประเภทสามารถปรับเปลี่ยนพื้นผิวได้อย่างมีประสิทธิภาพและสม่ำเสมอเมื่อใช้ร่วมกับอุปกรณ์ที่ทันสมัย
วิธีการเคลือบทางกายภาพ
หลักการ: มีการนำโพลิเมอร์หรือเรซินมาเคลือบลงบนพื้นผิวผงโดยใช้กระบวนการเย็นหรือร้อนเพื่อสร้างชั้นเคลือบ
ตัวปรับแต่ง: โพลิเมอร์, เรซินฟีนอล, เรซินฟิวแรน เป็นต้น
ปัจจัยที่มีอิทธิพล: รูปร่างอนุภาค พื้นที่ผิวจำเพาะ ความพรุน ชนิดและปริมาณของสารเคลือบ กระบวนการเคลือบ
วัสดุที่ใช้ได้: ทรายหล่อ, ทรายควอตซ์
อุปกรณ์: เครื่องเคลือบแบบสามลูกกลิ้งเครื่องนี้ใช้ใบพัดหมุนสามใบเพื่อปรับเปลี่ยนการไหลของกระแสน้ำวนภายใน ทำให้สามารถปรับเปลี่ยนพื้นผิวได้อย่างต่อเนื่อง ความร้อนเกิดขึ้นจากแรงเสียดทานภายใน จึงไม่จำเป็นต้องใช้ความร้อนจากภายนอก เหมาะสำหรับผงขนาด 325–3000 เมช และสารปรับแต่งพื้นผิว เช่น กรดสเตียริก โดยมีต้นทุนการลงทุนและต้นทุนการดำเนินงานต่ำ
วิธีการเคลือบทางเคมี
หลักการ: หมู่ฟังก์ชันอินทรีย์จะถูกดูดซับหรือยึดติดทางเคมีกับพื้นผิวของผงอนินทรีย์ผ่านกระบวนการแบบแห้งหรือแบบเปียก ซึ่งรวมถึงปฏิกิริยาอนุมูลอิสระ การคีเลต และการดูดซับแบบโซล
ตัวปรับแต่ง: สารเชื่อมประสานซิเลน ไททาเนต อะลูมิเนต เซอร์โคเนียมอะลูมิเนต กรดไขมันและเกลือ เกลือแอมโมเนียมอินทรีย์ สารลดแรงตึงผิว ฟอสเฟต กรดอินทรีย์ไม่อิ่มตัว โพลิเมอร์ที่ละลายน้ำได้
วัสดุที่ใช้ได้: ทรายควอตซ์, ผงซิลิกา, แคลเซียมคาร์บอเนต, เคโอไลน์, ทัลก์, เบนโทไนต์, แบไรต์, วอลลาสโตไนต์, ไมกา, ไดอะโทไมต์, บรูไซต์, แบเรียมซัลเฟต, โดโลไมต์, ไทเทเนียมไดออกไซด์, อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์, แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์, อลูมินา เป็นต้น
อุปกรณ์:
- เครื่องเคลือบเทอร์โบมิลล์มอเตอร์ที่มีช่องว่างระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์ที่ปรับได้ และความเร็วเชิงเส้นสูงสุดถึง 130 เมตร/วินาที
- เครื่องเคลือบพินมิลด้วยแผ่นดิสก์แบบหมุนสวนทางกันที่ให้แรงเฉือนสูงเพื่อการเคลือบที่สม่ำเสมอและประหยัดพลังงาน
วิธีปฏิกิริยาการตกตะกอน
หลักการ: สารประกอบอนินทรีย์จะตกตะกอนลงบนพื้นผิวของอนุภาค ก่อตัวเป็นชั้นเคลือบหนึ่งชั้นหรือหลายชั้น เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติต่างๆ เช่น ความเงา ความเข้มของสี การปกปิด การคงสี ความทนทานต่อสภาพอากาศ และคุณสมบัติทางไฟฟ้า/แม่เหล็ก/ความร้อน
ตัวปรับแต่ง: ออกไซด์ของโลหะ ไฮดรอกไซด์ และเกลืออนินทรีย์
วัสดุที่ใช้ได้: ไทเทเนียมไดออกไซด์, ไมกาเหลือบมุก, เม็ดสีอะลูมินา
อุปกรณ์: เครื่องปฏิกรณ์เคมีที่รวมกับ เครื่องเคลือบแบบรังผึ้งสำหรับขั้นตอนหลังการบำบัด สามารถทำอัตราการเคลือบได้สูงถึง 99.2% และอัตราการกระตุ้นได้สูงถึง 99.8%
วิธีการทางกลเคมี
หลักการ: แรงเชิงกลที่รุนแรงในระหว่างการบดละเอียดมากจะกระตุ้นพื้นผิวของผง ทำให้โครงสร้างผลึก ความสามารถในการละลาย พฤติกรรมการดูดซับ และปฏิกิริยาทางเคมีเปลี่ยนแปลงไป
ตัวปรับแต่ง: สารช่วยบด สารกระจายตัว สารปรับสภาพพื้นผิว
วัสดุที่ใช้ได้: ดินขาว, ทัลก์, ไมกา, วอลลาสโตไนต์, ไทเทเนียมไดออกไซด์
อุปกรณ์: เครื่องบดแบบลูกบอล เครื่องบดแบบเจ็ท เครื่องบดแบบกระแทกความเร็วสูง เครื่องบดแบบพิน เครื่องบดแบบรังผึ้ง เครื่องบดแบบเทอร์โบ และเครื่องเคลือบแบบสามลูกกลิ้ง ที่สามารถกระจายตัว เคลือบ อบแห้ง และขึ้นรูปได้พร้อมกัน แม้กระทั่งสำหรับผงละเอียดมากที่มีขนาด ≤1 μm หรือ <100 nm
วิธีการดัดแปลงการแทรกสอด
หลักการ: คุณสมบัติการยึดเหนี่ยวระหว่างชั้นที่อ่อนแอหรือคุณสมบัติการแลกเปลี่ยนไอออนของแร่ธาตุแบบชั้น ถูกนำมาใช้เพื่อปรับเปลี่ยนลักษณะของส่วนต่อประสานผ่านการแลกเปลี่ยนไอออนหรือปฏิกิริยาเคมี
ตัวปรับแต่ง: เกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารี, โพลิเมอร์, โมโนเมอร์อินทรีย์, กรดอะมิโน, โลหะออกไซด์, เกลืออนินทรีย์
วัสดุที่ใช้ได้: แร่เคโอไลน์, กราไฟต์, ไมกา, ไฮโดรทัลไซต์, เวอร์มิคูไลต์, เรคโทไรต์, ซิลิเกตแบบชั้น และออกไซด์ของโลหะ
อุปกรณ์: โดยหลักแล้วคือเครื่องปฏิกรณ์เคมี เสริมด้วยอุปกรณ์กระจายตัวเชิงกล เช่น กังหันเทอร์ไบน์
วิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวด้วยพลังงานสูง
หลักการ: การบำบัดด้วยพลังงานสูง เช่น รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีอินฟราเรด การปล่อยประจุโคโรนา การบำบัดด้วยพลาสมา การฉายรังสีอิเล็กตรอน หรือการกระตุ้นด้วยไมโครเวฟ จะปรับเปลี่ยนพื้นผิวของผงแป้ง
ตัวอย่างเช่น แคลเซียมคาร์บอเนตที่ผ่านการบำบัดด้วยพลาสมาเพื่อเพิ่มการยึดเกาะของ PP คาร์บอนแบล็กที่ผ่านการกราฟต์ด้วยอินฟราเรดเพื่อการกระจายตัวที่ดีขึ้น และซิลิกาพรุนที่ผ่านการกระตุ้นด้วยพลาสมาเพื่อเพิ่มปริมาณไฮดรอกซิล
ข้อจำกัด: มีความซับซ้อนทางเทคนิค ต้นทุนสูง และยากต่อการนำไปประยุกต์ใช้ในเชิงอุตสาหกรรม
วัสดุที่ใช้ได้: แคลเซียมคาร์บอเนต, คาร์บอนแบล็ก, ซิลิกา
อุปกรณ์: อุปกรณ์ฉายรังสีเฉพาะทาง มักใช้ร่วมกับเครื่องกัดแบบเทอร์โบหรือเครื่องกัดแบบพินเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการประมวลผลขั้นสุดท้าย
ขอบคุณที่อ่านนะคะ หวังว่าบทความของฉันจะเป็นประโยชน์นะคะ แสดงความคิดเห็นไว้ด้านล่างได้เลยค่ะ หรือหากมีข้อสงสัยเพิ่มเติม สามารถติดต่อตัวแทนฝ่ายบริการลูกค้าออนไลน์ของ Zelda ได้ค่ะ
— โพสต์โดย เอมิลี่ เฉิน
