هل تعرف سر سيولة المساحيق فائقة الدقة؟

مسحوق ليس جسيمًا واحدًا، بل خليط من جسيمات مختلفة الأشكال والأحجام. يلعب المسحوق دورًا حيويًا في الصناعات الدوائية، وتصنيع الأغذية، والكيميائية. يُشير عادةً إلى نظام مُشتت يتكون من جسيمات صلبة وفراغات. حجم الجسيمات أقل من 1000 ميكرومتر. في الهندسة، تُسمى المواد التي تكون على شكل مسحوق ناعم في الظروف العادية مساحيق. مساحيق فائقة النعومة تتميز هذه المواد بخصائص فيزيائية فريدة، مثل السيولة، والرطوبة، وقابلية الملء، والتماسك، والشحنة، ومساحة السطح النوعية العالية، والكثافة الظاهرية المنخفضة. تُعد السيولة أساسية في هندسة المساحيق، وتربط خصائص الجسيمات بعمليات الوحدات في تكنولوجيا المساحيق، مثل التخزين، والتغذية، والنقل، والخلط.

العوامل المؤثرة على سيولة المسحوق

تحدد خصائص المادة نفسها (مثل حجم الجسيمات، والشكل، وحالة السطح، والكثافة، وما إلى ذلك) ودرجة الحرارة والرطوبة البيئية قابلية تدفق المساحيق فائقة الدقة.

الحبيبات

يشير حجم الجسيمات إلى البعد الخطي الذي تشغله الجسيمات في الفراغ. ويشير توزيع حجم الجسيمات إلى النسبة المئوية للجسيمات ضمن نطاق حجمي معين بالنسبة للكمية الإجمالية. كلما كان حجم الجسيمات أصغر، زادت مساحة السطح النوعية، مما يعزز القوى الجزيئية والكهربائية الساكنة، مما يؤثر على تدفق المسحوق. كما يزيد حجم الجسيمات الأصغر من قابلية الامتزاز والتكتل والتماسك، مما يؤدي إلى زاوية سكون أكبر وضعف في السيولة. بالإضافة إلى ذلك، من المرجح أن تُشكل الجسيمات الأصغر حجمًا تكتلات كثيفة، مما يقلل من النفاذية، ويزيد من قابلية الانضغاط، ويضعف السيولة.

استمارة

حتى مع تساوي حجم الجسيمات، تختلف سيولة المساحيق فائقة النعومة ذات الأشكال المختلفة. تتميز الجسيمات الكروية بأفضل سيولة نظرًا لصغر مساحة تلامسها. أما الجسيمات المتقشرة أو المتفرعة، ذات نقاط التلامس المسطحة العديدة وقوى القص غير المنتظمة بينها، فتتميز بسيولة ضعيفة.

تفاعل المسحوق مع الجسيمات

يؤثر الاحتكاك والتماسك بين الجسيمات على سيولة المسحوق. ويختلف تأثير الاحتكاك والتماسك على سيولته باختلاف أحجام وأشكال الجسيمات. ففي الجسيمات الأكبر حجمًا، تكون قوى التماسك أقل بكثير من قوى الحجم، لذا تعتمد سيولته بشكل أساسي على شكل الجسيم. أما المساحيق ذات الأسطح الخشنة أو الأشكال غير المنتظمة، فعادةً ما تكون سيولتها ضعيفة. أما في الجسيمات الأصغر حجمًا، فتتفوق قوى التماسك على قوى الحجم، مما يجعل سيولته تعتمد بشكل أساسي على التماسك.

درجة حرارة

مع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد سيولة المسحوق في البداية ثم تنخفض. في درجات الحرارة المنخفضة، تزداد كثافة الجسيمات مع ارتفاع درجة الحرارة. أما في درجات الحرارة المرتفعة جدًا، فيزداد التصاق المسحوق بسبب تأثير الحرارة.

رُطُوبَة

بشكل عام، عندما تكون نسبة الرطوبة في المسحوق منخفضة، يمتص السطح الماء، وهذا الماء الممتص ليس له تأثير يذكر على السيولة.
مع زيادة الرطوبة، تتشكل طبقة رقيقة من الماء حول الماء الممتص، مما يُصعّب حركة الجزيئات بالنسبة لبعضها البعض، ويُعيق التدفق الكلي. عندما تتجاوز الرطوبة الحد الأقصى للماء المرتبط بالجزيئات، تتدهور سيولة المسحوق، وقد تُفقده.

طرق تحسين سيولة المسحوق

تعديل سطح المسحوق

تكنولوجيا التعديل هي عملية تعمل على تغيير الخصائص الفيزيائية والكيميائية لأسطح المسحوق أو واجهاته، مثل التركيب الذري للسطح، والمجموعات الوظيفية، والقطبية، وخصائص الشحنة، لتحسين أداء المسحوق.

تُغيّر تقنية التعديل الفيزيائي بشكل رئيسي شكل وحجم جزيئات المسحوق، باستخدام أساليب مثل الطحن المشترك وطلاء السطح. يُربط طلاء السطح، المعروف أيضًا باسم تقنية الطبقات السطحية أو الطلاء، بين المواد المُعدِّلة وجزيئات المسحوق من خلال طرق فيزيائية أو قوى فان دير فالس، دون إحداث تفاعلات كيميائية. تشمل المواد المُعدِّلة الشائعة المشتتات والمواد الخافضة للتوتر السطحي، بينما تتضمن الطرق التقليدية الطحن الميكانيكي والخلط وترسيب المسحوق.
يتضمن التعديل الكيميائي استخدام تفاعلات كيميائية بين المُعدِّلات وجزيئات المسحوق لتغيير خصائص المسحوق بفعالية. وقد أُجريت أبحاثٌ مُعمَّقة على هذه الطريقة في مجالاتٍ مثل مكونات الأغذية والطب الصيني التقليدي.

تطبيق الناقل

باختيار حاملات أو مواد مساعدة للتدفق مناسبة بناءً على خصائص المسحوق، يُمكنك تحسين قابلية امتصاص الرطوبة وتدفقه. إضافة الكمية المناسبة من مواد المساعدة للتدفق إلى المسحوق تُمكّنه من الالتصاق بالسطح، مما يُنعم المناطق الخشنة.
هذا يُقلل الاحتكاك بين الجسيمات، مما يُحسّن السيولة إلى حد ما. يمكن استهداف خصائص الناقل لمعالجة عيوب ناقل واحد أو مُساعد تدفق واحد.

خاتمة

المسحوق عبارة عن مجموعة من الجسيمات الصلبة الفردية، وهو شكل خاص من المواد الصلبة. تُعد السيولة معيارًا رئيسيًا للمسحوق، وهو محل اهتمام مشترك في جميع الصناعات، إذ يؤثر بشكل مباشر على كفاءة الإنتاج وجودة المنتج. يُعد قياس وتحسين سيولة المسحوق أمرًا بالغ الأهمية لعمليات الإنتاج، والنقل، والتخزين، والتعبئة، وتشكيل ووزن منتجات المسحوق.

مسحوق ملحمي

إيبك باودر، خبرة تزيد عن 20 عامًا في صناعة المساحيق فائقة النعومة. ندعم بنشاط تطوير المساحيق فائقة النعومة، مع التركيز على عمليات التكسير والطحن والتصنيف والتعديل. تواصل معنا للحصول على استشارة مجانية وحلول مُخصصة! فريقنا من الخبراء مُلتزم بتقديم منتجات وخدمات عالية الجودة لتعزيز قيمة معالجة مساحيقك. إيبك باودر - خبيرك الموثوق في معالجة المساحيق!