Molienda húmeda y pulverización por ultrasonidos

Los sonicadores de Hielscher son equipos de molienda eficaces para la reducción de partículas de alta eficiencia, la nanodispersión y la emulsificación mediante cavitación ultrasónica controlada y de alta intensidad. Diseñado tanto para la investigación como para la escala industrial, este sistema descompone de forma fiable los aglomerados, refina los polvos y crea suspensiones homogéneas en los sectores farmacéutico, cosmético, de nanomateriales y de productos químicos especializados. Gracias al control preciso de la amplitud y a la propagación avanzada de las ondas acústicas, el molino consigue resultados uniformes con un impacto térmico mínimo, preservando los compuestos sensibles al tiempo que maximiza el rendimiento y la reproducibilidad. Descubre cómo la molienda ultrasónica puede optimizar tu flujo de trabajo de formulación y mejorar el rendimiento de tus productos.
La ultrasonación es un método eficaz para la molienda en húmedo y la micromolienda de partículas. Además de la dispersión y la desaglomeración, la molienda en húmedo es una aplicación importante de los dispositivos ultrasónicos de Hielscher.

Molienda en húmedo de nanopartículas mediante ultrasonidos de alta potencia

En concreto, para la fabricación de suspensiones de tamaño superfino, el ultrasonido presenta numerosas ventajas en comparación con los equipos habituales de reducción de tamaño, tales como: molinos coloidales (p. ej., molinos de bolas, molinos de perlas), molinos de discos, molinos de chorro, mezcladores de rotor-estator (Ultra Turrax) u homogeneizadores de alta presión. La ultrasonificación permite procesar suspensiones de alta concentración y alta viscosidad, lo que reduce el volumen a procesar. La molienda ultrasónica es especialmente adecuada para procesar materiales de tamaño micrométrico y nanométrico, como cerámicas, trihidrato de alúmina, sulfato de bario, carbonato de calcio y óxidos metálicos. Las tablas siguientes muestran imágenes microscópicas de la molienda de trihidrato de alúmina (de 150 micras a 10 micras), cerámicas (de 30 micras a 2 micras) y carbonato de sodio (de 70 micras a 3 micras).

Trihidrato de alúmina molido por ultrasonidos
El AL(OH)₃ fue suministrado por Alcoa World Alumina LLC, Pittsburgh, Pensilvania, EE. UU. El AL(OH)₃ también se conoce como trihidróxido de aluminio de la serie ATH, alúmina hidratada de Bayer, C-30, KB-30, KC-30, KH-30, hidragilita o gibbsita. Tiene una dureza según la escala de Mohs’ dureza de entre 2,5 y 3,5.

Imágenes de microscopio que muestran el proceso de molienda ultrasónica de pigmentos magenta a base de aceite

Imágenes de microscopio que muestran el proceso de molienda ultrasónica del carbonato de sodio (Na₂CO₃) en isopropanol.

Nuestros dispositivos ultrasónicos son muy fáciles de instalar y operar. Únicamente hay dos partes en contacto con el material a pulverizar: el sonotrodo de titanio y la celda de flujo de acero inoxidable. Gracias al sencillo diseño del reactor de flujo ultrasónico, éstos se pueden limpiar rápidamente. Además, puesto que los dispositivos ultrasónicos Hielscher presentan una muy elevada eficiencia en la conversión de energía eléctrica a energía mecánica, generalmente se requiere una potencia menor para moler por ultrasonidos en comparación con equipos de molienda convencionales.

El efecto de molienda de partículas se basa en la cavitación ultrasónica intensa. Al someter líquidos a ultrasonidos de alta intensidad, las ondas sonoras que se propagan en el medio líquido dan lugar a ciclos alternos de alta presión (compresión) y baja presión (rarefacción), con frecuencias que dependen de la frecuencia. Durante el ciclo de baja presión, las ondas ultrasónicas de alta intensidad crean pequeñas burbujas de vacío o huecos en el líquido. Cuando las burbujas alcanzan un volumen en el que ya no pueden absorber más energía, colapsan violentamente durante un ciclo de alta presión. Este fenómeno se denomina cavitación.
La implosión de las burbujas de cavitación genera microturbulencias y microchorros de hasta 1000 km/h. Las partículas más grandes sufren una erosión en su superficie (por el colapso cavitacional en el líquido circundante) o una reducción en su tamaño (debido a la ruptura por la colisión entre partículas o, nuevamente, al colapso de las burbujas de cavitación formadas en su superficie). Esto da como resultado una rápida aceleración de los procesos de difusión, de transferencia de masa y de las reacciones en fase sólida debido a los cambios en el tamaño del grano y en su estructura.

Disponemos de procesadores ultrasónicos y celdas de flujo para la dispersión y la molienda en húmedo de polvos, tanto a nivel de laboratorio como de producción. Los sistemas industriales pueden adaptarse fácilmente para funcionar en línea. Para la investigación y las pruebas de este proceso, así como para numerosos procesos sonoquímicos, recomendamos nuestros equipos de laboratorio o el modelo UIP1000hd.