Влиянието на ултразвуков диспергатор върху измерванията в технологичната линия

За характеризиране и измерване на първичните частици те трябва да бъдат добре диспергирани, тъй като агломератите изкривяват резултатите от измерването. Ултразвукът е надеждно средство за разрушаване на агломератите и за създаване на условия, при които първичните частици се поддържат на достатъчно разстояние една от друга, за да могат да бъдат регистрирани като отделни частици. Следващото изследване на Sequip представя успешното съчетаване на ултразвукови апарати Hielscher със системите на Sequip за измерване в технологичната линия за надеждно характеризиране на частиците.

Поради силите на свързване между частиците, например силите на Ван дер Ваалс, частиците са склонни към агломерация и агрегация. При това няколко (първични) частици се обединяват и образуват по-сложна частица (така наречените вторични частици). Процесите на агломерация и агрегация влияят значително върху измерването поради:

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

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

Измерване на частици

PAT сензорите на Sequip са разработени за директно измерване на частици, така че промените в разпределението на частиците по размер да се регистрират последователно и да се оценяват надеждно. Оборудването за PAT измервания на място позволява получаването на допълнителна информация за цялостната морфология при разработването на нови формулировки, както и контрол на качеството на продукта по време на обработката.
Измерването може да се извършва на място в лабораторията или в технологичната линия и в реално време по време на процеса, като осигурява точни резултати от измерването в зависимост от характеристиките на продукта и динамичния диапазон на размерите.

Проблемът:

Агломератите изкривяват резултатите от характеризирането на частиците. За надеждни измервания процесът на агломерация трябва да бъде предотвратен. Най-простият начин би бил добавянето на диспергатор/ диспергираща добавка. Използването на диспергатор обаче променя първоначалната формулировка на продукта и следователно резултатите от измерването не биха отразявали действителното разпределение по размер. Поради това използването на диспергиращи добавки е неподходящ метод за контрол на процеса по време на производството.

Диаграмата по-долу представя PVC800, поливинилхлорид, с разпределение на частиците по размер от макс. 500–630μm. Поради агломерацията обаче резултатите от измерването показват пикове при 1400μm.

Фиг. 1 показва измерването на PVC 800: PVC 800 обикновено има разпределение на частиците по размер с пикове при прибл. 500–630μm. Тук обаче поради агломерацията се измерват пикове до 1400μm.

Решението:

Независима от процеса алтернатива е инсталирането на ултразвуков диспергатор.
За да се демонстрира положителното влияние на ултразвуковото диспергиране, суспензията от PVC800 беше деагломерирана чрез ултразвукова обработка. Стъклена лабораторна чаша с формулировката на PVC800 беше подложена на ултразвукова обработка с ултразвуковия диспергатор UP200S, докато частиците се характеризираха на място с PAT сензора на Sequip.
Ултразвуковият хомогенизатор предава ултразвукови вълни в средата, като генерира механични вибрации и силни сили на срязване. Мощният нискочестотен ултразвук диспергира ефективно агломератите. По този начин само отделни частици попадат във фокуса на сензора, така че може да се измери действителното разпределение на частиците по размер – както ясно е показано на следващата диаграма:

Фиг.: 2 Диаграмата ясно показва, че измерването на частиците от PVC 800 с ултразвук (зелено) има по-малко и по-равномерно разпределение на частиците по размер в сравнение с резултатите от измерването без ултразвук (червено).

Обобщение

Доказано е, че ултразвуковата обработка е подходящо и надеждно средство за деагломерация и раздробяване на частици. Ултразвуковото диспергиране може да се прилага гъвкаво на всеки етап от производството и осигурява надеждно измерване и оценка на размера на частиците със системата от PAT сензори на Sequip.