Ultraschall-Hochscher-Chargenmischer für das Labor & Produktionsumfang
Benetzung, Hydratisierung, Homogenisierung, Zerkleinerung, Dispersion, Emulgierung und Auflösung sind gängige Anwendungsbereiche für die Ultraschall-Hochscher-Chargenmischer von Hielscher. Das Ultraschall-Chargenmischen erfolgt mit hoher Geschwindigkeit und liefert zuverlässige, reproduzierbare Ergebnisse für hervorragende Prozessleistungen im Labor-, Tisch- und industriellen Produktionsmaßstab. Die vielseitigen Chargenhomogenisatoren von Hielscher ermöglichen Ihnen das Hochgeschwindigkeitsmischen von homogenen Feststoff-Flüssigkeits- und Flüssig-Flüssigkeits-Gemischen und gewährleisten höchste Produktqualität.
Ultraschall-Hochgeschwindigkeits-Chargenmischen: Prozessintensivierung mit hohen Scherkräften
- Schnelle Ausbreitung: Sofortige Desagglomeration von Submikron-Partikeln & Nanomaterialien.
- Vielseitige Verarbeitung: Ideal für hochviskose Flüssigkeiten, Pasten und abrasive Materialien.
- Lineare Skalierung: Vollständig reproduzierbare Ergebnisse vom Labor bis zur Serienfertigung.
- Energieeffizient: Geringerer Energieverbrauch als bei konkurrierenden Technologien.
High-Speed-Vermahlung im Batch mit Ultraschall-Scherkräften
Das Ultraschall-Hochscher-Chargenmischen stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber herkömmlichen Technologien wie Rotor-Stator-Mischern, Strahlmischern und UltraTurrax-Systemen dar und bietet eine überlegene Prozesseffizienz und Produktqualität. Während herkömmliche Verfahren auf mechanische Scherkräfte setzen, nutzen Ultraschallmischer hochenergetische Schallwellen, um akustische Kavitation zu erzeugen, wodurch eine einzigartige Mikromischumgebung entsteht, die durch extreme lokale Bedingungen gekennzeichnet ist. Dieses Phänomen erzeugt Stoßwellen und Flüssigkeitsstrahlen mit hohen Geschwindigkeiten von bis zu 280 m/s, die die intensive Mikromischung bereitstellen, die für die schnelle Benetzung von Pulvern, die sofortige Desagglomeration von Submikron- und Nanopartikeln sowie die Erzeugung perfekt homogener Emulsionen erforderlich ist.
Abgesehen von diesen Vorteilen beim Mikromischen zeichnen sich Ultraschallsysteme durch eine deutlich höhere Energieeffizienz aus, bewältigen abrasive Materialien mühelos und ermöglichen eine schnelle, zerstörungsfreie Reinigung (CIP/SIP), was sie zur idealen Wahl für anspruchsvolle industrielle Anwendungen macht.
Jede Mischung ist einzigartig. Teilen Sie uns Ihre Material Eigenschaften, die gewünschte Partikelgröße, den Durchsatz und Ihre aktuellen Verarbeitungsprobleme mit. Unsere Anwendungsingenieure werden Ihre Anforderungen analysieren und Ihnen die optimale Konfiguration eines Ultraschall-Hochscher-Chargenmischers für Ihren spezifischen Prozess empfehlen.
Industrie-Sonicator UIP2000hdT in einen Edelstahl-Chargenreaktor integriert
Für wen eignet sich das Ultraschall-Hochscher-Chargenmischen?
Das Ultraschall-Hochscher-Chargenmischen eignet sich ideal für Hersteller, Rezepturentwickler und F&E-Abteilungen&D-Teams in Branchen, in denen Präzision, Konsistenz und schnelle Dispergierung unverzichtbar sind. Es ist besonders wertvoll für Unternehmen, die Nano- und Submikron-Materialien, hochviskose Pasten, abrasive Aufschlämmungen oder komplexe Fest-Flüssig- und Flüssig-Flüssig-Formulierungen verarbeiten. Branchen wie Kosmetik, Pharmazie, Hochleistungswerkstoffe, Lebensmittel & Getränke, Farben & Beschichtungen, Spezialchemikalien und Nanotechnologie nutzen diese Technologie, um eine sofortige Benetzung des Pulvers, gleichmäßige Emulsionen und eine konsistente Partikelgrößenreduktion ohne thermischen Abbau zu erzielen. Wenn Ihr Prozess reproduzierbare Ergebnisse, eine vollständig lineare Skalierung vom Labor zur Produktion und einen geringeren Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Rotor-Stator-Systemen erfordert, ist das ultraschallgestützte Hochscher-Chargenmischen genau auf Ihre Anforderungen zugeschnitten.
Akustische Kavitation – Das Funktionsprinzip von Ultraschall-Scherkräften und -Mischung
Wenn hochenergetische Ultraschallwellen in Flüssigkeiten und Aufschlämmungen eingekoppelt werden, erzeugen abwechselnde Hochdruck- und Niederdruckzyklen (z. B. 20.000 Zyklen pro Sekunde bei 20 kHz) Vakuumblasen oder Hohlräume in der Flüssigkeit. Diese Blasen wachsen über mehrere Zyklen hinweg, bis sie heftig zusammenbrechen, da sie keine weitere Energie mehr aufnehmen können. Während der Blasenimplosion entstehen lokal extreme Bedingungen: Temperaturen von bis zu 5.000 K, Drücke von bis zu 2.000 atm und Flüssigkeitsstrahlen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 280 m/s. Dieses Phänomen wird als Kavitation bezeichnet. Ultraschallkavitation wird erfolgreich für vielfältige Misch-, Mahl- und Zerkleinerungsanwendungen eingesetzt, z. B. zur Aufbereitung von Kolloiden, Pulvern, Flüssigkeiten, Ölen, Fetten, Harzen, Epoxidharzen, Pigmentpasten, Druckfarben, Lacken, Silikonen, Cremes, Gelen, Polymeren, Urethanen und vielem mehr.
Das Ultraschallmischen basiert auf akustischer Kavitation und den damit verbundenen hydrodynamischen Scherkräften.
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.
- Ultraschall-Amplitude:
- Druck:
- Beschallungs-Dauer:
- Temperatur:
- Viskosität:
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.
Die Anwendung von Druck im Ultraschallprozess wirkt prozessverstärkend und wird als Manosonikation (MS) bezeichnet. Die Ultraschallkavitation unter erhöhtem Druck wird intensiver und heftiger. Aus diesem Grund bietet Hielscher druckbeaufschlagbare, geschlossene Chargenreaktoren an.
Generell gilt: Je länger die Ultraschallbehandlung dauert, desto größer sind die Fortschritte im Prozess, z. B. bei der Zerkleinerung, Dispersion usw. – sofern eine ausreichende Ultraschallintensität eingekoppelt wird, um das Prozessmedium zu beeinflussen.
Die Ultraschallbehandlung ist ein nicht-thermisches, mechanisches Bearbeitungsverfahren. Aufgrund der Gesetze der Thermodynamik wird die in die Materie eingekoppelte Energie jedoch immer letztendlich in Wärme umgewandelt. Die herausragende Energieeffizienz der Hielscher-Ultraschallgeräte sorgt jedoch dafür, dass bis zu 90 % der Energie aus dem Netzstecker in Ultraschallwellen umgewandelt und in das Prozessmedium eingekoppelt werden.
Die Viskosität des Prozessmediums ist ein wichtiger Faktor bei der Ultraschallbearbeitung. Bei Anwendungen wie der Partikelzerkleinerung, dem Mahlen und der Dispersion ist die durch Kavitationsschockwellen verursachte Kollision zwischen den Partikeln einer der wichtigsten Prozesseffekte, der zum Zerbrechen der Partikel führt; daher ist eine hohe Partikelladung von Vorteil.
Ultraschall-Chargenverarbeitung mit dem Sonicator UP400S
Lassen Sie uns gemeinsam Ihre ideale Mischlösung entwickeln!
Um die optimalen Prozessbedingungen (= bestes Ergebnis bei geringstem erforderlichen Energieaufwand) zu finden, müssen die oben genannten Parameter auf das angestrebte Prozessziel abgestimmt werden.
Machbarkeitsprüfungen und Prozessoptimierungen lassen sich problemlos im Labor- und Tischmaßstab durchführen. Alle erzielten Ergebnisse sind exakt reproduzierbar und lassen sich linear auf Produktionsmaßstab hochskalieren. Hielscher Ultrasonics bietet Ihnen professionelle Beratung und ein voll ausgestattetes Prozesslabor, in dem wir den Prozess gemeinsam mit Ihnen oder für Sie optimieren können!
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!
Industrielles Ultraschall-Chargensystem zum Dispergieren und Mahlen von Farbstoffen und Pigmenten.
- sehr gleichmäßige Dispersion
- zuverlässige Nanobearbeitung
- Umgang mit abrasiven Materialien
- hohe Viskositäten (pastös, hohe Partikelladung)
- bis zu 90% Zeitersparnis
- volle Prozesskontrolle
- lineares Scale-Up
- vollständige Reproduzierbarkeit
- geeignet für wässrige Formulierungen und Lösungsmittel
Häufig gestellte Fragen zum Ultraschall-Hochscher-Chargenmischen
Was sind die Hauptanwendungsbereiche von Ultraschall-Hochgeschwindigkeits-Chargenmischern?
Ultraschall-Hochgeschwindigkeits-Chargenmischer sind vielseitige Geräte, die zum Benetzen, Hydratisieren, Homogenisieren, Mahlen, Dispergieren, Emulgieren und Auflösen eingesetzt werden. Sie eignen sich besonders gut zum Einarbeiten von Feststoffen, zur Herstellung homogener Dispersionen, zur Desagglomeration, zur Partikelgrößenreduktion sowie zum schnellen Mischen von Feststoff-Flüssigkeits- und Flüssigkeits-Flüssigkeits-Gemischen.
Wie funktioniert die Ultraschallkavitation beim Chargenmischen?
Bei der Ultraschallkavitation werden hochenergetische Ultraschallwellen in Flüssigkeiten eingekoppelt, wodurch sich abwechselnde Hoch- und Niederdruckzyklen erzeugen. Dadurch entstehen Vakuumblasen, die wachsen und heftig zusammenbrechen, wodurch lokal extreme Bedingungen wie Temperaturen von bis zu 5.000 K, Drücke von bis zu 2.000 atm und Flüssigkeitsstrahlen mit Geschwindigkeiten von bis zu 280 m/s entstehen. Diese intensiven Kräfte ermöglichen ein effektives Mischen, Mahlen und Zerkleinern.
Was sind die wichtigsten Vorteile der Ultraschall-Chargenmischer von Hielscher?
Zu den wichtigsten Vorteilen zählen eine äußerst gleichmäßige Dispersion, die Möglichkeit zur Verarbeitung von Nanopartikeln sowie die Eignung für abrasive Materialien und hohe Viskositäten (wie beispielsweise Pasten und hohe Partikelkonzentrationen). Darüber hinaus bieten diese Mischer Zeitersparnisse von bis zu 90 %, eine vollständige Prozesskontrolle, eine vollständig lineare Skalierbarkeit und uneingeschränkte Reproduzierbarkeit.
Welche Arten von Materialien lassen sich mit Ultraschall-Chargenmischern verarbeiten?
Die Ultraschallkavitation wird erfolgreich zur Aufbereitung einer Vielzahl von Stoffen eingesetzt, darunter Kolloide, Pulver, Flüssigkeiten, Öle, Fette, Harze, Epoxidharze, Pigmentpasten, Druckfarben, Lacke, Silikone, Cremes, Gele, Polymere und Urethane.
Wie erfolgt die Prozesssteuerung beim Ultraschall-Chargenmischen?
Die Prozesssteuerung erfolgt durch die präzise Einstellung von Parametern wie Amplitude, Druck (Manosonikation), Sonikationsdauer, Temperatur und Viskosität. Die Ultraschallgeräte von Hielscher sind äußerst energieeffizient und wandeln etwa 95 % der Energie in Ultraschallwellen um, um optimale Ergebnisse bei minimalem Energieaufwand zu gewährleisten.
Lassen sich Ultraschall-Chargenmischverfahren vom Labormaßstab auf die industrielle Produktion übertragen?
Ja, Hielscher bietet eine vollständige Prozesssteuerung und eine vollständig lineare Skalierung. Dadurch lassen sich die im Labor- und Tischmaßstab erzielten Ergebnisse exakt reproduzieren und auf Produktionsmaßstab hochskalieren. Darüber hinaus lässt sich mit der Ultraschallbehandlung ein Übergang von der Chargen- zur Inline-Verarbeitung einfach und zuverlässig realisieren.
Literatur / Literaturhinweise
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