Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Los efectos de la dispersión ultrasónica para medición en continuo

Para la caracterización y medición de partículas primarias, las partículas deben estar bien dispersados ​​en forma de aglomerados falsifican los resultados de medición. El ultrasonido es una herramienta fiable para destruir los aglomerados y para crear condiciones en las que las partículas primarias son de retención a una distancia adecuada entre sí de modo que puedan ser detectados como partículas individuales. El siguiente estudio de Sequip presenta la exitosa combinación de Hielscher de dispositivos ultrasónicos con Sequip de sensores PAT para una caracterización de partículas fiable.

Debido a las fuerzas de unión entre las partículas, por ejemplo der Waals van, las partículas tienden a la aglomeración y la agregación. De este modo, varios (primarios) partículas se funden y forman una partícula más complejo (los llamados partículas secundarias). Los procesos de aglomeración y de agregación influyen en la medición de manera significativa debido a:

  • los cambios en la distribución del tamaño de partículas (ya que los aglomerados se miden como una sola partícula)
  • los cambios en las propiedades de flujo
  • cambios en el estado normal del material

En consecuencia, el proceso está influenciado por muchas variables, que interfiere con una evaluación fiable.

Medición de partículas

sensores PAT de Sequip se han desarrollado para la medición directa de partículas de modo que los cambios en la distribución del tamaño de partícula se registran constantemente y se evalúan de forma segura. El equipo de medición PAT in-situ permite obtener información adicional durante el desarrollo de nuevas formulaciones relativas a la morfología general, así como para controlar la calidad del producto durante el procesamiento.
La medición se puede realizar in situ en el laboratorio o en línea y en tiempo real durante el proceso de proporcionar resultados de medición exactos en función de las características del producto y el intervalo de tamaño dinámico.

sensor de medición de tamaño de partículas

Secuencia sensor de laboratorio

El problema:

Los aglomerados falsifican los resultados de caracterización de partículas. Para mediciones confiables, se debe evitar el proceso de aglomeración. La forma más sencilla sería la adición de un dispersante / aditivo dispersante. Sin embargo, el uso de un dispersante cambia la formulación original del producto y por consiguiente los resultados de la medición no reflejaría la distribución del tamaño real. Para el control del proceso durante la producción, el uso de aditivos dispersantes, por tanto, es un método apropiado.

El siguiente diagrama representa PVC800, un cloruro de polivinilo, con una distribución de tamaño de partícula de máx. 500-630μm. Sin embargo, debido a la aglomeración de los resultados de las mediciones muestran picos de 1400μm.

El gráfico representa la distribución de tamaño de partícula de PVC 800. Altough el tamaño medio de partícula de PVC800 es de aprox. 500-630 m, la medición dio picos de hasta 1400μm debido a la aglomeración.

La Fig. 1 muestra la medición de PVC 800: PVC 800 muestra normalmente una distribución de tamaño de partícula con picos a aprox. 500-630μm. Aquí, sin embargo, picos de hasta 1400μm se miden debido a la aglomeración.

La solución:

Una alternativa proceso independiente es la instalación de un dispersador ultrasónico.
Para demostrar la influencia positiva de dispersión por ultrasonidos, la suspensión PVC800 se desaglomera por sonicación. Un vaso de vidrio con la formulación PVC800 se sometió a ultrasonidos con los UP200S dispersador ultrasónico, mientras que las partículas se caracterizaron in-situ con sensor PAT de Sequip.
Las parejas homogeneizador ondas de ultrasonido de ultrasonidos en el medio de generación de vibraciones mecánicas y fuerzas de cizalladura fuertes. La alta potencia, el ultrasonido de baja frecuencia dispersa los aglomerados de manera efectiva. De este modo, las partículas solamente individuales quedan en el foco del sensor de modo que la verdadera distribución de tamaño de partícula se puede medir – como se muestra claramente en el diagrama siguiente:

Ultrasonic desaglomeración de las partículas PVC800.

Fig. 2: El diagrama muestra claramente que la medición de PVC 800 partículas con ultrasonido (verde) tiene una distribución de tamaño de partícula normal más pequeño y más de los resultados de medición obtenidos sin ultrasonido (rojo).

Resumen

Se ha demostrado que la aplicación de ultrasonidos es una herramienta adecuada y fiable para desaglomeración y rotura de partículas. Ultrasónico de dispersión puede ser implementado de forma flexible en cualquier etapa de la producción y garantiza una medición fiable y la evaluación del tamaño de partícula con el sistema de sensor PAT de Sequip.
La tecnología in situ en línea del tamaño de partículas de laboratorio y proceso - Sequip

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ultrasonicador UP200S de Hielscher y sensor PAT de Sequip en una configuración combinada para la medida de partículas fiable

Configuración experimental: Secuencia sensor PAT con dispersador ultrasónico UP200S

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Información interesante

A los homogeneizadores ultrasónicos también se los denomina frecuentemente como sonicador de sonda, sonolisador, fraccionador por ultrasonidos, pulverizador ultrasónico, sonoruptor, sonificador, disgregador ultrasónico, fraccionador celular, dispersor ultrasónico o mezclador por ultrasonidos. Estos términos provienen de las distintas aplicaciones que se pueden llevar a cabo por sonicación.