Ultrazvučno mokro mljevenje: Fini čestice, precizno inženjerstvo

Hielscher sonicator-i su efikasna oprema za mljevenje za visokoučinkovito smanjenje veličine čestica, nano-disperziju i emulzifikaciju putem kontrolisane, visokointenzivne ultrazvučne kavitacije. Dizajnirani za istraživačke i industrijske primjene, ovi sistemi pouzdano razbijaju aglomerate, pročišćuju prahove i stvaraju homogena suspenzija u farmaceutskim proizvodima, kozmetici, nanomaterijalima i specijaliziranim hemikalijama.

Od grubog praha do uniformnih mikro- i nanočestica

Hielscher sonicator-i tipa sonde pružaju moćno, precizno kontrolirano mokro mljevenje i fino brušenje – bez kuglica, lopti ili drugih medija za mljevenje. Proizvodite homogene suspenzije sa visokim sadržajem čvrstih čestica i uskim distribucijama veličine čestica, istovremeno skraćujući vrijeme obrade i smanjujući potrošnju energije.
Korištenjem precizne kontrole amplitude i naprednog širenja akustičnih valova, sonikatori postižu ujednačene rezultate s minimalnim toplinskim uticajem, čime se očuvaju osjetljivi spojevi uz maksimalnu produktivnost i ponovljivost. Otkrijte kako ultrazvučno mljevenje može pojednostaviti vaš proces formulacije i poboljšati performanse proizvoda.

Ko treba koristiti ultrazvučno mokro mljevenje?

• Proizvođači kojima je potrebno kontrolisano smanjenje čestica do mikronske ili nanometarske veličine
• Proizvođači pigmenata, tinte, boja i visokoučinkovitih premaza
• Procesori keramike, minerala, cementa i metal-oksida
• Farmaceutski i kozmetički formulateri koji razvijaju fine suspenzije
• Proizvođači baterija, katalizatora i naprednih materijala
• Kompanije koje obrađuju visoko koncentrisane ili viskozne suspenzije
• Laboratorije koje razvijaju skalabilne procese smanjenja veličine čestica
• Proizvođači traže usku, ujednačenu raspodjelu čestica
• Operacije koje žele izbjeći kontaminaciju od mljevenih kuglica ili kuglica
• Proizvođači koji žele smanjiti vrijeme mljevenja, potrošnju energije i potrebe za čišćenjem

Kontrolisano smanjenje veličine čestica uz snagu ultrazvuka

Reducing particles to the micron or nanometer range can transform a formulation. Finer particles can improve reactivity, stability, surface area, optical properties, and final-product performance. Yet conventional ball, bead, and media mills may introduce wear particles, require laborious media separation, and struggle to provide consistent treatment at high solids concentrations. Ultrasonic wet-milling offers a clean, controllable alternative.
Hielscher sondni ultrazvučni aparati tipa sonde direktno prenose ultrazvuk visoke intenzitete u tečnost ili suspenziju. Smjenjivi talasi pritiska stvaraju akustičnu kavitaciju: mikroskopski mjehurići se formiraju i kolabiraju sa ekstremnom intenzitetom, generišući tečne mlazove velikom brzinom, udarne talase i snažne smicne sile. Ove sile ubrzavaju suspenzovane čestice jedne u druge. Rezultujuće sudare među česticama, fragmentacija i erozija površine smanjuju aglomerate – i, pod dovoljno intenzivnim uslovima, primarne čestice – na mikro- i nano-veličinu.
 

Ultrazvučno mljeveni aluminijum tri-hidrat
AL(OH)3 was supplied by Alcoa World Alumina LLC, Pittsburgh, PA, USA. AL(OH)3 is also known as Aluminum Trihydroxide ATH Series, Bayer Hydrated Alumina, C-30, KB-30, KC-30, KH-30, Hydragyllite or Gibbsite. It has a Mohs’ hardness of 2.5 to 3.5.

Precise, Repeatable and Uniform Particle Size Distribution

Ultrasonic milling is highly adjustable. Operators can control amplitude, energy input, pressure, temperature, residence time, and flow rate to match the material and the target particle size. This makes the process suitable for everything from gentle deagglomeration to intensive fine grinding. Recirculation and inline flow-cell configurations expose the slurry uniformly to the cavitation zone, supporting reproducible results and a narrow, homogeneous particle size distribution.
Ovaj nivo kontrole je vrijedan za pigmente, tinte, premaze, keramiku, metalne okside, minerale, katalizatore, farmaceutske proizvode i druge napredne materijale gdje prevelike čestice ili široka distribucija mogu narušiti kvalitetu. Procesni parametri utvrđeni u laboratoriji mogu se prenijeti na pilot i industrijsku proizvodnju, omogućavajući sistematski razvoj i povećanje obima.

Obrada visokog sadržaja čvrstih materija bez mlinskih medija

Because particle reduction is driven by cavitation and collisions between the particles themselves, no beads, pearls, or grinding balls are required. Eliminating milling media avoids a potential source of contamination and removes the need to purchase, clean, replace, and separate media from the finished slurry. The simple wetted geometry also facilitates cleaning and product changeover.
Hielscher sonicatori mogu obrađivati visoko koncentrisane i viskozne suspenzije. Visoko opterećenje čvrstim tvarima znači manje tekućine za rukovanje i, u mnogim slučajevima, manju daljnju koncentraciju ili sušenje. Također može ojačati učinak mljevenja među česticama povećanjem učestalosti sudara čestica. Ova kombinacija čini ultrazvučno mljevenje posebno privlačnim za koncentrirane masterbatche i produkcijske suspenzije.
 

Mikroskopske slike koje pokazuju napredak ultrazvučnog mljevenja pigmenata magenta na bazi ulja

Primjeri: Vlažno mljevenje nano-čestica pomoću ultrazvuka snažne snage

Ultrazvučno mljevenje je posebno pogodno za obradu materijala veličine mikrona i nano, kao što su keramika, trihidrat aluminijum-oksida, barijum sulfat, kalcijum karbonat i metalni oksidi. Tabele ispod prikazuju mikroskopske slike mljevenja aluminijum-trihidrata (sa 150 mikrona na 10 mikrona), keramike (od 30 mikrona do 2 mikrona) i natrijum-karbonata (od 70 mikrona do 3 mikrona). Mikroskopske slike na ovoj stranici prikazuju napredak ultrazvučnog mljevenja na primjerima dentalne keramike, magenta pigmenata, natrijum-karbonata i hidratiziranog aluminijuma.
 

Mikroskopske slike koje prikazuju napredak ultrazvučnog mljevenja natrijum-karbonata (Na2CO3) u izopropanolu.

Više izlaza iz svakog koraka obrade

Ultrazvučna energija se direktno prenosi u kašu, gdje dolazi do smanjenja veličine čestica. Brze kavitacione sile mogu skratiti cikluse mljevenja, dok efikasna konverzija električne energije u mehaničko kretanje može smanjiti potrošnju energije u poređenju sa konvencionalnom opremom za glodanje. Kontinuirana inline obrada dodatno podržava visok protok, dosljedan kvalitet i integraciju u postojeće proizvodne linije.
Za proizvođače koji traže manje čestice, uži raspored, čišću obradu i efikasno povećanje veličine, Hielscher sonatori tipa sonatora pretvaraju mokro mlinjenje u precizno inženjerski proces – od laboratorijskih ispitivanja do kontinuirane industrijske proizvodnje.

Kontinuirani rad za visok protok

Ultrasonic homogenizers are very easy to install and to operate. There are two parts only in contact with the material to be milled: the titanium sonotrode and the stainless steel flow cell. Due to the simple design of the ultrasonic flow cell, the units can be cleaned quickly. As Hielscher ultrasonic devices have a very high efficiency in the conversion of electrical into mechanical energy generally less power is needed for the ultrasonic milling than for conventional milling equipment.

Industrijski sonikator UIP6000hdT (6kW) za istovremenu disperziju pigmenata i mikrobijalnu sterilizaciju vodenih boja i premaza [/caption] Efekat mljevenja čestica zasniva se na intenzivnoj ultrazvučnoj kavitaciji. Prilikom sonikacije tečnosti pri visokim intenzitetima, zvučni talasi koji se šire u tečni medij rezultiraju naizmjeničnim ciklusima visokog pritiska (kompresija) i niskog pritiska (razrjeđivanje), pri čemu brzine zavise od frekvencije. Tokom ciklusa niskog pritiska, ultrazvučni talasi visokog intenziteta stvaraju male vakuumske mjehuriće ili praznine u tečnosti. Kada mjehurići dostignu zapreminu pri kojoj više ne mogu apsorbovati energiju, nasilno se urušavaju tokom ciklusa visokog pritiska. Ovaj fenomen se naziva kavitacija.
Implozija kavitacionih mjehurića rezultira mikro-turbulencijama i mikro-mlazovima do 1000 km/h. Velike čestice su podložne površinskoj eroziji (preko kavitacijskog kolapsa u okolnoj tekućini) ili smanjenju veličine čestica (zbog fisije putem sudara između čestica ili kolapsa kavitacijskih mjehurića nastalih na površini). To dovodi do oštrog ubrzanja difuzije, procesa prijenosa mase i reakcija čvrste faze zbog promjene veličine i strukture kristalita.

Ultrazvučni procesori i protočne ćelije za disperziju i mokro mljevenje prahova dostupni su za laboratorijski i proizvodni nivo. Industrijski sistemi se lako mogu naknadno prilagoditi da rade u liniji. Za istraživanje i testiranje ovog procesa, kao i za mnoge sonokemijske procese, preporučujemo naše laboratorijske uređaje ili UIP1000hd.

Nanodijamanti mogu biti efikasni i pouzdano raspršeni pomoću Hielscher ultrasonicatora.

Literatura / Reference