સૂક્ષ્મ પીસવાની કાર્યક્ષમતાનો અર્થ એ છે કે યાંત્રિક ઊર્જા કેટલી સારી રીતે 100 માઇક્રોનથી નીચેના કણોને વધુ પાવર ખર્ચ કર્યા વિના અને દૂષિત પદાર્થો ઉમેર્યા વિના તોડી નાખે છે. જ્યાં ચોકસાઈ સૌથી વધુ મહત્વપૂર્ણ છે તેવા ઉદ્યોગો, જેમ કે ફાર્માસ્યુટિકલ ઉત્પાદન અને સેરામિક ઉત્પાદનમાં, તેમના ઉત્પાદનોને યોગ્ય રીતે કાર્ય કરવા માટે અને બજેટની મર્યાદાઓમાં રહેવા માટે તમામ આ નાના કણોમાં ઓછામાં ઓછી 90 ટકા એકરૂપતાની જરૂર હોય છે. બેટરીઓને ઉદાહરણ તરીકે લો - જ્યારે નેનોપાર્ટિકલ્સ સામગ્રીમાં સુસંગત રીતે સંશ્લેષિત ન થતા હોય, ત્યારે ગયા વર્ષે IntechOpen ના સંશોધન મુજબ ઊર્જા સંગ્રહણ ક્ષમતામાં લગભગ 15 થી 20 ટકાનો ઘટાડો થઈ શકે છે. પીસવાની પ્રક્રિયામાંથી સારા પરિણામો મેળવવાથી આગાહીયુક્ત લાક્ષણિકતાઓ ધરાવતી સામગ્રી મળે છે, પ્રક્રિયા દરમિયાન સમય બચે છે અને આખરે કંપનીઓને આ કામગીરીને દિવસ-બ-દિવસ ચલાવવા માટે જે ખર્ચ થતો હોય તેમાં ઘટાડો થાય છે.
વિકર્સ સ્કેલ પર લગભગ 12 થી 14 GPa ની ઝિરકોનિયાની અદ્વિતીય કઠિનતા મટિરિયલ મિલિંગ કરતી વખતે સુસંગત energy વિતરણ માટે પરવાનગી આપે છે. આ નબળા સ્થાનો ધરાવતા નરમ માધ્યમો સાથે થતી ત્રાસદાયક અનિયમિત ફ્રેક્ચરને ટાળવામાં મદદ કરે છે. જ્યારે આપણે ચીની પાઉડર ઉત્પાદનની વિશેષ રીતે વાત કરીએ, ત્યારે સ્ટીલના જારમાંથી ઝિરકોનિયા મિલ ગ્રાઇન્ડિંગ જારમાં સ્વિચ કરવાથી મટિરિયલ પર સમાન રીતે થતા અથડામણને કારણે કણોના કદમાં થતો તફાવત લગભગ 40 થી 60 ટકા સુધી ઘટી જાય છે. પરિણામી ચોકસાઈને કારણે ખૂબ જ ઓછી મર્યાદામાં, લગભગ વત્તા-માઈનસ 5 નેનોમીટર અંદર સુસંગત રીતે નેનોમટિરિયલ્સ બનાવવા શક્ય બને છે. એવા ઉદ્યોગો માટે જ્યાં મટિરિયલ્સને ભૌતિક અથવા રાસાયણિક રીતે હેતુ મુજબ કામ કરવાની જરૂર હોય છે, ત્યાં આ સ્તરનું નિયંત્રણ અત્યંત મહત્વપૂર્ણ છે.
આ લાક્ષણિકતાઓ 2024 ગ્રાઇન્ડિંગ કાર્યક્ષમતા અહેવાલમાં આપેલા તારણો સાથે સુસંગત છે, જેમાં જિર્કોનિયાની ઘનતા (6.05 ગ્રામ/સેમી³) પ્લેનેટરી મિલ્સમાં અસર બળ અને ઘર્ષણ ઉષ્ણતા ઉત્પાદનને સંતુલિત કરવામાં મુખ્ય પરિબળ તરીકે ઉલ્લેખિત છે, જે ઊંચી કાર્યક્ષમતાવાળી સૂક્ષ્મ ગ્રાઇન્ડિંગ માટે અનન્ય રીતે યોગ્ય બનાવે છે.
ઝિર્કોનિયા મિલ ગ્રાઇન્ડિંગ જાર લાંબા સમય સુધી કામ કર્યા પછી પણ પરિમાણમાં સ્થિર રહે છે, જેનો અર્થ એ થાય છે કે તીવ્ર ઊર્જાવાળા આ વાતાવરણમાં તેઓ ઘસારાને ખૂબ સારી રીતે પ્રતિકાર કરે છે. આ દ્રવ્યની ઘનતા લગભગ 6 ગ્રામ પ્રતિ સિસિ છે, જે સામાન્ય એલ્યુમિના માધ્યમ કરતાં લગભગ બમણી છે. ઝિર્કોનિયા એટલો ઘન હોવાને કારણે, STR ઇન્ડસ્ટ્રીઝના સંશોધન મુજબ, જારની અંદર કણો ટકરાતી વખતે તે ખરેખર ગતિજ ઊર્જાને વધુ સારી રીતે સ્થાનાંતરિત કરે છે. આ વધુ મજબૂત અસર સામગ્રીને ઝડપથી પીસવામાં મદદ કરે છે અને જારને નુકસાન પહોંચાડ્યા વિના કામ કરે છે. મોટાભાગની ઔદ્યોગિક કામગીરીમાં આવા જાર હજારો કલાક સુધી સતત ચાલે છે અને તેમને બદલવાની જરૂર પડતી નથી, જે ઘણી ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ માટે ખર્ચ-અસરકારક ઉકેલ બનાવે છે.
ઝિર્કોનિયમ ડાયોક્સાઇડની નિષ્ક્રિય પ્રકૃતિ ફાર્માસ્યુટિકલ ગ્રાઇન્ડિંગ જેવી સંવેદનશીલ પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન આયોનિક લીચિંગને રોકે છે. પ્રતિક્રિયાશીલ ધાતુ મિશ્રધાતુઓની તુલનાએ, ઝિરકોનિયા મિલ ગ્રાઇન્ડિંગ જાર ઉત્પ્રેરકના કાર્યક્ષમતા અથવા રંગદ્રવ્યની શુદ્ધતાને ખતરામાં મૂકી શકે તેવા ટ્રેસ દૂષણકારકોને દાખલ કરવાને ટાળે છે, જેથી બેચ-ટુ-બેચ સુસંગતતા ISO 9001 ધોરણોને પૂર્ણ કરે છે.
પરીક્ષણ દરમિયાન, લિથિયમ કોબાલ્ટ ઓક્સાઇડની પ્રક્રિયા દરમિયાન સ્ટીલ માધ્યમની તુલનામાં ઝિરકોનિયાએ લગભગ 98% સબ માઇક્રોન કણો મેળવવામાં સફળતા મેળવી. આધારભૂત ઉદ્દેશો માટે એલ્યુમિનામાં પૂરતી કઠિનતા છે, પરંતુ ઝિરકોનિયાને અલગ કરતી વાત એ છે કે તેની ફ્રેક્ચર ટફનેસ લગભગ 9 MPa રૂટ m અને તેની ઘન બાબત સાથે જોડાયેલી છે. આ ગુણધર્મો ઝિરકોનિયાને બattery મટિરિયલ્સ બનાવવા જેવી સોફિસ્ટિકેટેડ એપ્લિકેશન્સ માટે ખાસ કરીને યોગ્ય બનાવે છે જ્યાં આ અતિ સૂક્ષ્મ કણ વિતરણ મેળવવું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ હોય છે, તેમજ દૂષિત પદાર્થો વિનાની સપાટી હોવી પણ અત્યંત આવશ્યક બની જાય છે.
પ્રક્રિયા દરમિયાન કણોના હલનચલન અને ઊર્જા સ્થાનાંતરણની રીતમાં જારનો આકાર મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. 2023 માં Advanced Powder Technology ના સંશોધનમાં જણાવ્યા મુજબ, સપાટ દિવાલોવાળા જારની સરખામણીએ વક્ર આંતરિક સપાટીવાળા જાર સ્પર્શરેખીય ઝડપમાં તફાવતને લગભગ 18 થી 22 ટકા ઘટાડે છે. આના પરિણામે ગ્રાઇન્ડિંગ માધ્યમ અને પ્રક્રિયાધીન સામગ્રી વચ્ચે વધુ સમાન ટક્કર થાય છે. વક્રતા ગ્રહીય ભ્રમણ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી બળો સાથે પણ સારી રીતે કાર્ય કરે છે, જેને 'કેસ્કેડિંગ ફ્લો પેટર્ન' તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ પેટર્ન જારની દિવાલો પાસે ઊર્જાની ખોટ ઘટાડવામાં મદદ કરે છે અને સમગ્ર સિસ્ટમને વધુ કાર્યક્ષમ બનાવે છે.
ઝિરકોનિયાનો ઓછો ઘર્ષણ ગુણાંક (0.1 થી 0.3 ની રેન્જમાં, જે સ્ટીલના ખૂબ વધુ 0.6 થી 0.8 ની સરખામણીએ છે) પ્રક્રિયા દરમિયાન નિયંત્રિત ભ્રમણ (વોર્ટિસિસ) બનાવવામાં મદદ કરે છે, જે મૂળભૂત રીતે તે કંટાળાજનક સ્થિર વિસ્તારોને દૂર કરે છે જ્યાં સામગ્રી ફક્ત કશું ન કરતા બેસી રહે છે. કમ્પ્યુટેશનલ ફ્લુઇડ ડાયનેમિક્સના અભ્યાસો મુજબ, ષટ્કોણાકાર આકારના જાર 94% જેટલી તેમની મિલિંગ ક્ષમતાનો સક્રિયપણે ઉપયોગ કરે છે. આ વાસ્તવમાં આજકાલની મોટાભાગની સેટઅપમાં વપરાતા સામાન્ય સિલિન્ડરાકાર કન્ટેનરો કરતાં 31 ટકા વધુ સારું છે. જ્યારે આપણે આધુનિક ઝિરકોનિયા જારમાં ઝિરકોનિયાની આ ઉત્તમ સપાટીની લાક્ષણિકતાઓને બુદ્ધિશાળી ભૌમિતિક ડિઝાઇન પસંદગી સાથે જોડીએ છીએ, ત્યારે તેનો અર્થ એ થાય છે કે આખી પ્રક્રિયા દરમિયાન માધ્યમ સામે સામગ્રીને યોગ્ય રીતે મિશ્રિત અને પીસવામાં આવે છે અને કશું પાછળ ન છોડવામાં આવે.
ત્રણ ડિઝાઇન નવીનતાઓ આધુનિક ઝિરકોનિયા જારમાં તણાવ વિતરણને વધારે છે:
| ડિઝાઇન લક્ષણ | કાર્યક્ષમતા સુધારો | દૂષણ ઘટાડો |
|---|---|---|
| તીરાઈ આંતરિક દિવાલો (55–65°) | 28% ઝડપી કદ ઘટાડો | 40% ઓછો ઘસારો કણો |
| ચોકસાઇથી ગોઠવાયેલા માધ્યમ માર્ગદર્શિકાઓ | ±2.1% કણ એકરૂપતા | – |
| 1.5:1 ઊંચાઈનું વ્યાસ પ્રમાણ | 25% ઊર્જા બચત | 34% ઓછું ઉષ્ણતા ઉત્પાદન |
2023 ના અભ્યાસમાં પુષ્ટિ કરવામાં આવી છે કે આ સુધારાઓ પરંપરાગત રૂપરેખાંકન કરતાં 30% ઓછા સમયમાં 0.5–3 μm વચ્ચેના કણોના કદને સક્ષમ બનાવે છે, જ્યારે સ્ટીલ અથવા એલ્યુમિના માધ્યમ પર zirconiaનો <0.01% દૂષણ લાભ જાળવી રાખે છે.
ઝીરકોનિયા જારમાં કાર્યક્ષમ બારીક પાઉડર પ્રોસેસિંગ મેળવવાનું ત્રણ મુખ્ય પરિબળોને યોગ્ય રીતે ગોઠવવા પર આધારિત છે: આપણે કેટલી ઝડપે મિલિંગ કરી રહ્યા છીએ (RPM માં માપવામાં આવે છે), પ્રક્રિયા કેટલા સમય સુધી ચાલે છે, અને આપણે કેટલા પ્રમાણમાં ગ્રાઇન્ડિંગ માધ્યમ વિરુદ્ધ વાસ્તવિક પાઉડરનો ઉપયોગ કરીએ છીએ. અહીં એક રસપ્રદ બાબત પણ જોવા મળી છે - જ્યારે લોકો 300 RPM થી વધુ જાય છે, ત્યારે તેઓ જોયું છે કે કણોનું માપ લગભગ 40% ઝડપથી ઘટે છે, પરંતુ એક શરત છે કારણ કે કેટલાક પદાર્થો અનિયંત્રિત રીતે ગરમ થઈ જાય છે અને અનપેક્ષિત રીતે તૂટી પડે છે. બીજી બાજુ, જો કોઈ પૂરતું ગ્રાઇન્ડિંગ માધ્યમ લોડ ન કરે, ઉદાહરણ તરીકે પાઉડર સામે દડાઓનું 10 થી 1 નું પ્રમાણ કરતાં ઓછુ, તો અથડામણો ઓછી થાય છે જેના કારણે પ્રક્રિયા પૂર્ણ થવા માટે લાંબો સમય લાગે છે, ક્યારેક પ્રોસેસિંગ સમયમાં બે કલાક અને અડધો કલાક સુધી વધારો થાય છે. ઝીરકોનિયા જારને ખાસ બનાવતું તેમની લગભગ 6.05 ગ્રામ પ્રતિ સેમી³ ની અવિશ્વસનીય ઘનતા છે. જ્યારે ઑપરેટર્સ 250 થી 280 RPM ની મીઠી રેન્જમાં લગભગ 90 મિનિટ સુધી કામ કરે છે, ત્યારે મોટાભાગના નમૂનાઓમાં લગભગ બધા જ કણો 10 માઇક્રોમીટરથી નીચેના માપના હોય છે, જે ગુણવત્તા નિયંત્રણ માટેના ઉદ્યોગ ધોરણોને પૂર્ણ કરે છે.
ઝિર્કોનિયાની તિરાડ મજબૂતી (9–10 MPa·m¹/²) તેને સ્ટીલ અથવા એલ્યુમિના કરતાં દરેક સંપર્કમાં 15–20% વધુ ગતિજ ઊર્જા ટ્રાન્સફર કરવાની મંજૂરી આપે છે, જે પીસવાની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે. મુખ્ય એપ્લિકેશન માટે નીચેના પરિમાણોની માન્યતા આપવામાં આવી છે:
| સામગ્રી | ઇષ્ટતમ બૉલ વ્યાસ | RPM રેન્જ | માધ્યમ લોડ ગુણોત્તર |
|---|---|---|---|
| ફાર્માસીટિકલ્સ | 3–5 mm | 200–250 | 12:1 |
| બેટરી સામગ્રી | 2–3 mm | 280–320 | 15:1 |
અભ્યાસો દર્શાવે છે કે 2–3mm ઝિર્કોનિયા બૉલ ઓપ્ટિમાઇઝ્ડ વોર્ટેક્સ ડાયનેમિક્સ દ્વારા ડેડ ઝોન્સને દૂર કરીને પારંપારિક પદ્ધતિઓ કરતાં 35% ઝડપથી 0.5–1μm લિથિયમ કોબાલ્ટ ઑક્સાઇડ પાઉડર ઉત્પન્ન કરે છે.
આજના IoT સેન્સર તાપમાનની સ્તર, કણો આસપાસ કેવી રીતે ફેલાય છે અને દર સેકન્ડે પચાસ વખત સુધીની કંપનને ટ્રॅક કરે છે. તેઓ વિશેષ કાર્યક્ષમતા જાળવવા માટે લગભગ પ્લસ અથવા માઇનસ પાંચ ટકાની અંદર મોટરની ઝડપ આપમેળે ગોઠવે છે. ગયા વર્ષે Particle Tech Journal માં પ્રકાશિત તાજેતરના સંશોધન મુજબ, જૂની મેન્યુઅલ પદ્ધતિઓની સરખામણીએ આ પ્રકારનું આપમેળે મોનિટરિંગ બેચ વચ્ચેની તફાવતને લગભગ બાસોચે બે ટકા ઘટાડે છે. ક્લોઝ્ડ લૂપ કંટ્રોલ સિસ્ટમ બીજું મહત્વપૂર્ણ કાર્ય પણ કરે છે. જો કંઈક ખોટું થાય અને અંદરનું દબાણ 2.5 બારથી વધી જાય, તો તે આપમેળે બધું બંધ કરી દેશે. FDA નિયમોને આધીન કામ કરતી સુવિધાઓ માટે આ લક્ષણ ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ બને છે, જ્યાં નાનામાં નાની દૂષણ મોટી સમસ્યાઓ ઊભી કરી શકે છે.
ઝિર્કોનિયા મિલ ગ્રાઇન્ડિંગ જાર ફાર્માસ્યુટિકલ શુદ્ધતાના ધોરણો માટે સોનાનું માનક છે, કારણ કે તેમની પાસે આવી સપાટીઓ હોય છે જે રાસાયણિક રીતે પ્રતિક્રિયા કરતી નથી. આનો અર્થ એ થાય છે કે મિશ્રણમાં ધાતુઓ લીચ થતી નથી અને દવાઓને તેમના હેતુ મુજબ અસરકારક રાખે છે. છેલ્લા વર્ષના તાજેતરના અભ્યાસમાં પણ કંઈક પ્રભાવશાળી બાબત જણાવાઈ હતી - નિયમિત સ્ટેનલેસ સ્ટીલ ઉપકરણો સાથે સરખામણી કરતાં ઝિર્કોનિયા દૂષણના જોખમને લગભગ 98% ઘટાડે છે. આ એન્ટિબાયોટિક્સ અને રસીઓ બનાવવા માટે જરૂરી સ્ટરાઇલ વાતાવરણ બનાવવામાં મોટો તફાવત લાવે છે. અને ઝિર્કોનિયા ઉષ્ણતાને પણ ખૂબ સારી રીતે સંભાળી શકે છે, તેથી ઉત્પાદકો નેનો રેન્જમાં લગભગ પ્લસ કે માઇનસ 5 નેનોમીટરની સુસંગતતા સાથે કણોનું ઉત્પાદન કરી શકે છે. શરીરમાં દવાઓના શોષણની અસરકારકતા માટે આટલી ચોકસાઈપૂર્વકની માપદંડ ખૂબ મહત્વપૂર્ણ છે, તેથી ઝિર્કોનિયાનો આ ગુણધર્મ દવા વિકાસ પ્રક્રિયાઓ માટે ખરેખર ખૂબ મહત્વપૂર્ણ છે.
મોહસ સ્કેલ પર લગભગ 8.5 ની ઝિરકોનિયાની અદ્ભુત કઠિનતા તેમજ લગભગ 6 ગ્રામ પ્રતિ સિસિ ની ઘનતાને કારણે ક્વોન્ટમ ડૉટ્સ અને ગ્રાફીન કોમ્પોઝિટ્સ બનાવવા માટે જરૂરી પ્રકારની ગતિજ ઊર્જા ઉત્પન્ન કરવા ખૂબ જ અસરકારક છે. સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું છે કે તેઓ 50 નેનોમીટરથી નાના કણો 90% સફળતાના દર સાથે મેળવી શકે છે, કારણ કે ઝિરકોનિયા ઊંચી ઊર્જાવાળી મિલિંગ મશીનોમાં થતી ટક્કરોમાં એલ્યુમિનાની તુલનામાં લગભગ 40% વધુ સારું કામ કરે છે. આ પ્રકારની ચોકસાઈ ઑપ્ટિકલ સેન્સર્સ અને ઉત્પ્રેરક સબસ્ટ્રેટ્સ જેવી વસ્તુઓ માટે ખૂબ મહત્વપૂર્ણ છે, કારણ કે કણોના કદમાં થોડો પણ તફાવત આ સામગ્રી સાથે વિદ્યુતચુંબકીય ક્ષેત્રોની આંતરક્રિયા કેવી રીતે થાય છે તેને સંપૂર્ણપણે બદલી શકે છે.
ઉદ્યોગમાં થયેલા એક તાજેતરના પરીક્ષણમાં જણાયું કે NMC-811 કૅથોડ સામગ્રીની ચક્ર સ્થિરતામાં લગભગ 30%નો વધારો zirconia મિલ ગ્રાઇન્ડિંગ જારનો ઉપયોગ કરવાથી થયો, કારણ કે તેઓ પ્રક્રિયા દરમિયાન સ્વચ્છતા જાળવી રાખે છે. જ્યારે કંપનીઓએ 200 કરતાં વધુ ઉત્પાદન બેચમાં આ કણોને 1 થી 3 માઇક્રોનની વચ્ચે સતત જાળવી રાખ્યા, ત્યારે તેમની ઊર્જા ઘનતા પરંપરાગત પદ્ધતિઓ કરતાં લગભગ 15% વધુ સારી હતી. આ જારને ખાસ બનાવતું તેમનું ઘસારા સામેનું પ્રતિકારક સ્વરૂપ છે. આનો અર્થ એ થાય કે ગ્રાઇન્ડિંગ માધ્યમને બદલવાની જરૂર ઘણી ઓછી થઈ જાય—લગભગ ત્રણ ચોથાય ઓછી વારંવાર—જે ખર્ચમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે. જેમ જેમ ઇલેક્ટ્રિક વાહન નિર્માતાઓ વધુ સારી કામગીરી ધરાવતી બેટરીઓ માટે પ્રયત્ન કરી રહ્યા છે, તેમ તેમ બજારની માંગને પૂર્ણ કરવામાં આવી કાર્યક્ષમતા ખૂબ મૂલ્યવાન બની રહી છે અને તે ખૂબ ખર્ચાળ બન્યા વિના.
ઝિરકોનિયા મિલ ગ્રાઇન્ડિંગ જાર ઉત્તમ ઘસારો પ્રતિકાર, ઓછી દૂષણ અને ઊંચી ઉષ્મા સ્થિરતા પૂરી પાડે છે જે તેમને ચોકસાઈપૂર્વક ગ્રાઇન્ડિંગ એપ્લિકેશન્સ માટે આદર્શ બનાવે છે.
ઝિરકોનિયા તેની વધુ ઘનતા અને ફ્રેક્ચર ટફનેસને કારણે પસંદ કરવામાં આવે છે જે એલ્યુમિના અને સ્ટીલ કરતાં વધુ સારી ઊર્જા ટ્રાન્સફર અને વધુ સૂક્ષ્મ કણ વિતરણને મંજૂરી આપે છે.
આ જાર ક્રોસ-દૂષણ વિના સ્ટરાઇલ ગ્રાઇન્ડિંગ પ્રાપ્ત કરવામાં મદદ કરે છે જેથી દવાની શુદ્ધતા અને દવાની અસરકારકતા વધે છે.
આદર્શ પ્રક્રિયા પરિમાણોમાં 250-280 RPM વચ્ચેની મિલિંગ ઝડપ, 90 મિનિટની પ્રક્રિયા અવધિ અને અસરકારક સૂક્ષ્મ પાઉડર પ્રક્રિયા માટે 10:1 નો મીડિયા લોડ ગુણોત્તર શામેલ છે.
EN
