Οι επιδράσεις ενός υπερηχητικού διασκορπιστή σε ενσωματωμένες μετρήσεις

Για τον χαρακτηρισμό και τη μέτρηση των πρωτογενών σωματιδίων, τα σωματίδια θα πρέπει να είναι καλά διασκορπισμένα καθώς τα συσσωματώματα παραποιούν τα αποτελέσματα των μετρήσεων. Ο υπέρηχος είναι ένα αξιόπιστο εργαλείο για την καταστροφή των συσσωματωμάτων και τη δημιουργία συνθηκών όπου τα πρωτογενή σωματίδια διατηρούνται σε επαρκή απόσταση μεταξύ τους, ώστε να μπορούν να ανιχνευθούν ως μεμονωμένα σωματίδια. Η ακόλουθη μελέτη του Sequip παρουσιάζει τον επιτυχημένο συνδυασμό υπερήχων Hielscher με τα ενσωματωμένα συστήματα μέτρησης της Sequip για αξιόπιστο χαρακτηρισμό σωματιδίων.

Λόγω των δυνάμεων σύνδεσης μεταξύ σωματιδίων, π.χ. δυνάμεις van der Waals, τα σωματίδια τείνουν να συσσωματώνονται και να συσσωματώνονται. Με αυτόν τον τρόπο, αρκετά (πρωτογενή) σωματίδια συγχωνεύονται και σχηματίζουν ένα πιο σύνθετο σωματίδιο (τα λεγόμενα δευτερεύοντα σωματίδια). Οι διεργασίες συσσωμάτωσης και συσσωμάτωσης επηρεάζουν σημαντικά τη μέτρηση λόγω:

• αλλαγές στην κατανομή μεγέθους σωματιδίων (δεδομένου ότι τα συσσωματώματα μετρώνται ως ένα μόνο σωματίδιο)
• Αλλαγές στις ιδιότητες της ροής
• αλλαγές της κανονικής κατάστασης του υλικού

Κατά συνέπεια, η διαδικασία επηρεάζεται από πολλές μεταβλητές, γεγονός που παρεμβαίνει σε μια αξιόπιστη αξιολόγηση.

μέτρηση σωματιδίων

Οι αισθητήρες PAT της Sequip έχουν αναπτυχθεί για την άμεση μέτρηση σωματιδίων, έτσι ώστε οι αλλαγές στην κατανομή μεγέθους σωματιδίων να καταγράφονται με συνέπεια και να αξιολογούνται με ασφάλεια. Ο επιτόπιος εξοπλισμός μέτρησης PAT επιτρέπει την απόκτηση πρόσθετων πληροφοριών κατά την ανάπτυξη νέων σκευασμάτων σχετικά με τη συνολική μορφολογία καθώς και τον έλεγχο της ποιότητας του προϊόντος κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας.
Η μέτρηση μπορεί να πραγματοποιηθεί επιτόπου στο εργαστήριο ή εμβόλιμα και σε πραγματικό χρόνο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας παρέχοντας ακριβή αποτελέσματα μέτρησης ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του προϊόντος και το δυναμικό εύρος μεγέθους.

Το πρόβλημα:

Τα συσσωματώματα παραποιούν τα αποτελέσματα του χαρακτηρισμού σωματιδίων. Για αξιόπιστες μετρήσεις, πρέπει να αποφευχθεί η διαδικασία συσσωμάτωσης. Ο απλούστερος τρόπος θα ήταν η προσθήκη ενός πρόσθετου διασποράς / διασποράς. Ωστόσο, η χρήση ενός μέσου διασποράς αλλάζει την αρχική σύνθεση του προϊόντος και, κατά συνέπεια, τα αποτελέσματα της μέτρησης δεν αντικατοπτρίζουν την πραγματική κατανομή μεγέθους. Για τον έλεγχο της διαδικασίας κατά τη διάρκεια της παραγωγής, η χρήση προσθέτων διασποράς είναι επομένως ακατάλληλη μέθοδος.

Το παρακάτω διάγραμμα απεικονίζει το PVC800, ένα πολυβινυλοχλωρίδιο, με κατανομή μεγέθους σωματιδίων μέγιστο 500-630μm. Ωστόσο, λόγω συσσωμάτωσης τα αποτελέσματα των μετρήσεων δείχνουν κορυφές 1400μm.

Το σχήμα 1 δείχνει τη μέτρηση του PVC 800: Το PVC 800 δείχνει κανονικά μια κατανομή μεγέθους σωματιδίων με κορυφές περίπου 500-630μm. Εδώ, ωστόσο, μετρώνται κορυφές έως και 1400μm λόγω συσσωμάτωσης.

Η λύση:

Μια εναλλακτική λύση ανεξάρτητη από τη διαδικασία είναι η εγκατάσταση ενός υπερηχητικού διασκορπιστή.
Για να αποδειχθεί η θετική επίδραση της διασποράς υπερήχων, το εναιώρημα PVC800 αποσυσσωματώθηκε με υπερήχους. Ένα γυάλινο ποτήρι ζέσεως με τη σύνθεση PVC800 υποβλήθηκε σε υπερήχους με τον υπερηχητικό διασκορπιστή UP200S, ενώ τα σωματίδια χαρακτηρίστηκαν επί τόπου με τον αισθητήρα PAT της Sequip.
Ο υπερηχητικός ομογενοποιητής συνδέει τα κύματα υπερήχων στο μέσο δημιουργώντας μηχανικές δονήσεις και ισχυρές δυνάμεις διάτμησης. Ο υπερηχογράφος υψηλής ισχύος, χαμηλής συχνότητας διασκορπίζει αποτελεσματικά τα συσσωματώματα. Με αυτόν τον τρόπο, μόνο μεμονωμένα σωματίδια μπαίνουν στο επίκεντρο του αισθητήρα, έτσι ώστε να μπορεί να μετρηθεί η πραγματική κατανομή μεγέθους σωματιδίων – όπως φαίνεται στο ακόλουθο διάγραμμα:

Σχήμα: 2 Το διάγραμμα δείχνει σαφώς ότι η μέτρηση των σωματιδίων PVC 800 με υπερήχους (πράσινο) έχει μικρότερη και πιο κανονική κατανομή μεγέθους σωματιδίων από τα αποτελέσματα των μετρήσεων που λαμβάνονται χωρίς υπερήχους (κόκκινο).

Περίληψη

Έχει αποδειχθεί ότι υπερήχους είναι ένα επαρκές και αξιόπιστο εργαλείο για αποσυσσωμάτωση και θραύση σωματιδίων. Η διασπορά υπερήχων μπορεί να εφαρμοστεί με ευελιξία σε οποιοδήποτε στάδιο της παραγωγής και εξασφαλίζει αξιόπιστη μέτρηση και αξιολόγηση του μεγέθους των σωματιδίων με το σύστημα αισθητήρων PAT της Sequip.