Hielscher Ultraschalltechnik

Ultraschall-Schnellmischer für den Batchbetrieb

  • Benetzung, Hydratation, Homogenisierung, Vermahlung, Dispergieren, Emulgieren und Lösen sind typische Anwendungen für Hielschers Ultraschall-Schnellmischer.
  • Hochleistungs-Ultraschall ermöglicht das schnelle Mischen im Batch und liefert zuverlässige, reproduzierbare Ergebnisse für herausragende Prozessergebnisse im Labor, Technikum und der kommerziellen Produktion.
  • Hielschers Batch-Homogenisatoren ermöglicht Ihnen die Verarbeitung Ihres Mediums zu einer homogenen Fest-Flüssig oder Flüssig-Flüssig-Mischung, welche höchste Produktqualität aufweisen.

High-Speed-Vermahlung im Batch mit Ultraschall-Scherkräften

Ultraschall-Homogenisatoren sind die innovative Lösung für die Vermählung im Batch- wie auch im Inline-Verfahren. Zu den Anwendungsbereichen der Ultraschallmischer gehören das Einmischen von Feststoffen, die Herstellung homogener Dispersionen, die Desagglomeration und Zerkleinerung von Partikeln, deren Benetzung, das Lösen und das schnelle Mischen. Hielscher's Ultraschallhomogenisatoren verarbeiten Submikron- & Nano -Materialien sowie Fasern – mit höchster Zuverlässigkeit und Qualität. Die wesentlichen Vorteile der Ultraschall-Homogenisierung liegen in der problemlosen Verarbeitung von abrasiven Materialien, in der problemlosen Installation in anspruchsvollen Umgebungen, z.B. in korrosiver Umgebung, sowie in seiner schnellen und zerstörungsfreien Reinigung (CIP/SIP). Zudem übertrumpfen die Ultraschallhomogenisatoren zahlreiche Alternativtechnologien durch ihren deutlich niedrigeren Energieverbrauch (z.B. Rotor-Stator-Mischer, Jet-Mischer, High-Shear-Mischer, Ultraturrax).

Ultraschallkavitation

Wenn hoch energetischen Ultraschallwellen in Flüssigkeiten und Slurries eingekoppelt werden, erzeugen sie abwechselnde Hochdruck- / Niederdruck-Zyklen (z.B. 20.000 Zyklen pro Sekunde bei 20kHz) und erzeugen dabei Vakuumblasen bzw. Hohlräume in der Flüssigkeit. Diese Blasen wachsen über mehrere Zyklen an, bis sie keine weitere Energie absorbieren können und dann implodieren. Während dieser Blasenimplosion werden lokal extreme Bedingungen erzeugt: Temperaturen von bis zu 5000 K, Drücke von bis zu 2000 atm und Flüssigkeit-Jets mit Geschwindigkeiten bis zu 280 m/s. Dieses Phänomen wird als Kavitation bezeichnet. Ultraschall- Kavitation wird erfolgreich eingesetzt, um vielfältige Misch-, Vermahlungs- und Homogenisierungs-Anwendungen zu erfüllen, z.B. um Kolloide, Pulver, Flüssigkeiten, Öle, Fette, Harze, Epoxide, Farbpasten, Tinten, Farben, Silicone, Cremes, Gele, Polymere, Urethane und viele andere Stoffe zu verarbeiten.

Ultraschall-Batch-Verfahren bietet eine hohe Geschwindigkeit Misch

Ultraschall-gestützte Batch-Verarbeitung

Vorteile:

  • sehr gleichmäßige Dispersion
  • Nanopartikel
  • Verarbeitung von abrasiven Materialien
  • hohe Viskositäten (pastös, hohe Partikelladung)
  • bis zu 90% Zeitersparnis
  • volle Prozesskontrolle
  • lineares Scale-Up
  • vollständige Reproduzierbarkeit
  • wässrige und organische Lösungsmittel (ATEX verfügbar)

Warum Ultraschall? – Für die volle Prozesskontrolle!

Beim Ultraschallmischen können Sie alle wichtigen Prozessparameter genau steuern. Dies ist entscheidend wenn es darum geht, optimale Prozessergebnisse bei einem möglichst effizienten Betrieb zu erreichen.

  1. Ultraschall-Amplitude:
  2. Die Ultraschall-Amplitude ist die Auslenkung der horizontalen Flächen an der Sonotrode (Ultraschallhorn/ -spitze/ -stab) und ist maßgebend für die Intensität der Ultraschallverarbeitung. Die Amplitude lässt sich über den Leistungsregeler des Ultraschallgeräts sowie die Wahl einer entsprechenden Sonotrode und eines passenden Booster-Horns beeinflussen.

  3. Druck:
  4. Das Anlegen von Druck an den Ultraschall-Prozess dient der Intensivierung der Beschallung. Die Ultraschallverarbeitung unter erhöhten Drücken wird Mano-Sonication (MS) genannt. Die Ultraschallkavitation unter erhöhten Drücken wird intensiver und wirkt prozessintensivierend. Deshalb bietet Hielscher verschiedenen Batch-Reaktoren an, welche mit Druck beaufschlagt werden können. Lessen Sie hier mehr über Hierlscher's geschlossene Batch-Reaktoren.

  5. Beschallungs-Dauer:
  6. Verallgemeinernd gilt: je länger die Dauer der Beschallung, umso größer die Fortschritte im Prozess (z.B. Partikelgrößenreduktion, Dispersion etc.) – sofern eine ausreichende Ultraschallintensität eingekoppelt wird, um das Prozessmedium zu beeinflussen.

  7. Temperatur:
  8. Ultraschall ist eine nicht-thermische, mechanische Verarbeitungsmethode. Aufgrund des Hauptsatzes der Thermodynamik wird jedoch auch bei der Beschallung die Energie, welche in das Medium eingetragen wird, letzten Endes in Wärme umgewandelt. Hielscher's Ultraschallgeräte weisen allerdings eine herausragende Energieeffizienz auf, so dass ca. 95 % der Energie in Ultraschallwellen umgewandelt und in das Prozessmedium gekoppelt werden. Hielscher bietet verschiedene Optionen, um die Prozesstemperatur zu kontrollieren.

  9. Viskosität:
  10. Die Viskosität des Mediums ist ein wichtiger Faktor der Ultraschall-Verarbeitung. Für einige Anwendungen, wie z.B. die Vermahlung und Dispersion, ist die interpartikuläre Kollision der wichtigste Effekt, welcher die Partikelzerkleinerung verursacht. Daher ist eine hohe Partikelladung des Mediums häufig sehr vorteilhaft.

Um die optimalen Prozessbedingungen (= bestes Ergebnis bei geringstem erforderlichen Energieaufwand) zu finden, müssen die oben genannten Parameter auf das angestrebte Prozessziel abgestimmt werden.
Machbarkeitsstudien und Prozessoptimierung können einfach und problemlos im Labor und Technikum durchgeführt werden. Alle erzielten Ergebnisse können genau reproduziert und linear auf Produktionsmaßstab skaliert werden. Hielscher Ultrasonics bietet Ihnen professionelle Beratung und ein voll ausgestattetes Prozesslabor , in dem wir Ihren Prozess mit Ihnen oder für Sie optimieren!
Hielscher ist Ihr Spezialist für Ultraschall Prozesslösungen! Kontaktieren Sie uns noch heute, wir freuen uns darauf, Ihnen ein geeignetes Ultraschallsystem zu empfehlen, das Ihren Anforderungen entspricht!

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Literatur

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