تأثيرات المشتت بالموجات فوق الصوتية على القياسات داخل خط المعالجة
لتوصيف الجسيمات الأولية وقياسها، ينبغي تشتيت الجسيمات جيدًا، لأن التكتلات تؤدي إلى نتائج قياس غير صحيحة. تُعد الموجات فوق الصوتية أداة موثوقة لتفكيك التكتلات وتهيئة ظروف تُبقي الجسيمات الأولية على مسافات كافية بعضها من بعض، بحيث يمكن رصدها بوصفها جسيمات منفردة. تعرض الدراسة التالية التي أجرتها Sequip الجمع الناجح بين أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher وأنظمة القياس داخل خط المعالجة من Sequip لتوصيف الجسيمات بصورة موثوقة.
بسبب قوى الترابط بين الجسيمات، مثل قوى فان دير فالس، تميل الجسيمات إلى التكتل والتجمع. وبذلك، تتحد عدة جسيمات (أولية) لتكوّن جسيمًا أكثر تعقيدًا (ما يُسمى بالجسيمات الثانوية). تؤثر عمليات التكتل والتجمع تأثيرًا كبيرًا في القياس بسبب:
- تغيرات في توزيع أحجام الجسيمات (لأن التكتلات تُقاس بوصفها جسيمًا واحدًا)
- تغيرات في خصائص التدفق
- تغيرات في الحالة الطبيعية للمادة
وبالتالي، تتأثر العملية بمتغيرات عديدة، مما يعيق التقييم الموثوق.
قياس الجسيمات
طُوّرت مستشعرات PAT من Sequip للقياس المباشر للجسيمات، بحيث تُسجَّل التغيرات في توزيع أحجام الجسيمات باستمرار وتُقيَّم بصورة مأمونة. تتيح معدات القياس الموضعي بتقنية PAT الحصول على معلومات إضافية عن الشكل العام أثناء تطوير تركيبات جديدة، وكذلك ضبط جودة المنتج أثناء المعالجة.
يمكن إجراء القياس موضعيًا في المختبر أو داخل خط المعالجة وفي الوقت الفعلي أثناء العملية، مع توفير نتائج قياس دقيقة تبعًا لخصائص المنتج ونطاق الأحجام الديناميكي.
مستشعر PAT من Sequip
المشكلة:
تؤدي التكتلات إلى نتائج غير صحيحة في توصيف الجسيمات. وللحصول على قياسات موثوقة، يجب منع عملية التكتل. وتتمثل أبسط طريقة في إضافة عامل تشتيت/ مادة مضافة للتشتيت. غير أن استخدام عامل تشتيت يغيّر التركيبة الأصلية للمنتج، وبالتالي لن تعكس نتائج القياس التوزيع الحقيقي للأحجام. لذلك، يُعد استخدام مواد مضافة للتشتيت طريقة غير مناسبة للتحكم في العملية أثناء الإنتاج.
يوضح المخطط أدناه PVC800، وهو بولي كلوريد الفينيل، بتوزيع لأحجام الجسيمات يبلغ حده الأقصى 500–630μm. ولكن بسبب التكتل، تُظهر نتائج القياس قممًا عند 1400μm.
يوضح الشكل 1 قياس PVC 800: يُظهر PVC 800 عادةً توزيعًا لأحجام الجسيمات بقمم عند نحو 500–630μm. ولكن هنا، تُقاس قمم تصل إلى 1400μm بسبب التكتل.
الحل:
يتمثل بديل مستقل عن العملية في تركيب مشتت بالموجات فوق الصوتية.
لإثبات التأثير الإيجابي للتشتيت بالموجات فوق الصوتية، فُككت تكتلات معلّق PVC800 بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية. خضع كأس زجاجي يحتوي على تركيبة PVC800 للمعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام المشتت بالموجات فوق الصوتية UP200S، بينما جرى توصيف الجسيمات موضعيًا باستخدام مستشعر PAT من Sequip.
يُقرن المجانس بالموجات فوق الصوتية الموجات فوق الصوتية بالوسط، مولّدًا اهتزازات ميكانيكية وقوى قص شديدة. وتشتت الموجات فوق الصوتية عالية القدرة ومنخفضة التردد التكتلات بفعالية. وبذلك، لا تدخل في بؤرة المستشعر إلا الجسيمات المنفردة، مما يتيح قياس التوزيع الحقيقي لأحجام الجسيمات – كما يوضح المخطط التالي بجلاء:
الشكل: 2 يوضح المخطط بجلاء أن قياس جسيمات PVC 800 باستخدام الموجات فوق الصوتية (باللون الأخضر) يُظهر توزيعًا لأحجام الجسيمات أصغر وأكثر انتظامًا مقارنةً بنتائج القياس التي حُصل عليها دون استخدام الموجات فوق الصوتية (باللون الأحمر).
ملخص
ثبت أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية أداة مناسبة وموثوقة من أجل تفكيك التكتلات و تكسير الجسيمات. يمكن تطبيق التشتيت بالموجات فوق الصوتية بمرونة في أي مرحلة من مراحل الإنتاج، وهو يضمن قياس أحجام الجسيمات وتقييمها بصورة موثوقة باستخدام نظام مستشعرات PAT من Sequip.
ترتيب مستشعر PAT و جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية UP200S من Hielscher
تواصلوا معنا! / اسألونا!
حقائق تستحق المعرفة
غالبًا ما يُشار إلى مجانسات الأنسجة بالموجات فوق الصوتية باسم جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية ذي مسبار/ جهاز معالجة صوتية، أو جهاز تحليل صوتي، أو جهاز تفكيك بالموجات فوق الصوتية، أو مطحنة بالموجات فوق الصوتية، أو جهاز تمزيق صوتي، أو جهاز توليد موجات صوتية، أو جهاز تفتيت صوتي، أو جهاز تفكيك الخلايا، أو مشتت بالموجات فوق الصوتية، أو جهاز إذابة. وتنتج هذه المصطلحات المختلفة عن التطبيقات المتنوعة التي يمكن تنفيذها بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية.