Ефектите на ултразвуковия диспергатор върху вградените измервания

За характеризиране и измерване на първичните частици частиците трябва да бъдат добре диспергирани, тъй като агломератите фалшифицират резултатите от измерванията. Ултразвукът е надежден инструмент за унищожаване на агломерати и за създаване на условия, при които първичните частици се държат на достатъчно разстояние една от друга, така че да могат да бъдат открити като отделни частици. Следващото проучване на Sequip представя успешната комбинация от ултразвукови апарати на Hielscher с вградените измервателни системи на Sequip за надеждно характеризиране на частиците.

Поради свързващите сили между частиците, например силите на Ван дер Ваалс, частиците са склонни към агломерация и агрегация. По този начин няколко (първични) частици се сливат заедно и образуват по-сложна частица (т.нар. вторични частици). Процесите на агломерация и агрегация влияят значително на измерването поради:

• промени в разпределението на частиците по размер (тъй като агломератите се измерват като една частица)
• промени в свойствата на потока
• промени в нормалното състояние на материала

Следователно процесът се влияе от много променливи, което пречи на надеждната оценка.

Измерване на частици

PAT сензорите на Sequip са разработени за директно измерване на частици, така че промените в разпределението на размера на частиците да се записват последователно и безопасно да се оценяват. Измервателното оборудване на място PAT позволява да се получи допълнителна информация по време на разработването на нови формулировки относно цялостната морфология, както и да се контролира качеството на продукта по време на обработката.
Измерването може да се извърши на място в лаборатория или в реално време по време на процеса, като се предоставят точни резултати от измерванията в зависимост от характеристиките на продукта и динамичния диапазон на размерите.

Проблемът:

Агломератите фалшифицират резултатите от характеризирането на частиците. За надеждни измервания трябва да се предотврати процесът на агломерация. Най-простият начин би бил добавянето на диспергатор/диспергираща добавка. Използването на диспергатор обаче променя първоначалната формулировка на продукта и следователно резултатите от измерването няма да отразяват реалното разпределение на размера. Следователно за контрола на процеса по време на производството използването на диспергиращи добавки е неподходящ метод.

Диаграмата по-долу изобразява PVC800, поливинилхлорид, с разпределение на размера на частиците макс. 500-630 μm. Въпреки това, поради агломерацията, резултатите от измерванията показват пикове от 1400 μm.

Фиг.1 показва измерването на PVC 800: PVC 800 показва нормално разпределение на размера на частиците с пикове при приблизително 500-630 μm. Тук обаче се измерват пикове до 1400 μm поради агломерация.

Решението:

Независима от процеса алтернатива е инсталирането на ултразвуков диспергатор.
За да се демонстрира положителното влияние на ултразвуковото диспергиране, суспензията PVC800 е деагломерирана чрез ултразвук. Стъклена чаша с формулировката PVC800 беше ултразвукова диспергатор UP200S, докато частиците бяха характеризирани на място с PAT сензора на Sequip.
Ултразвуковият хомогенизатор свързва ултразвукови вълни в средата, генерирайки механични вибрации и силни сили на срязване. Високомощният нискочестотен ултразвук ефективно разпръсква агломератите. По този начин само отделни частици попадат във фокуса на сензора, така че да може да се измери истинското разпределение на размера на частиците – както е показано на следната диаграма:

2: Диаграмата показва ясно, че измерването на PVC 800 частици с ултразвук (зелено) има по-малко и по-равномерно разпределение на размера на частиците от резултатите от измерванията, получени без ултразвук (червено).

Резюме

Доказано е, че ултразвукът е адекватен и надежден инструмент за деагломерация и Счупване на частици. Ултразвуковото диспергиране може да се приложи гъвкаво на всеки етап от производството и осигурява надеждно измерване и оценка на размера на частиците със сензорната система PAT на Sequip.