Ultraheliline märgjahvatamine: peened osakesed, täpselt välja töötatud

Hielscheri ultraheliseadmed on tõhusad jahvatusseadmed, mis võimaldavad osakeste suuruse vähendamist, nanodispersiooni ja emulgeerimist kontrollitud, suure intensiivsusega ultrahelikavitatiooni abil. Need nii teadus- kui ka tööstuslikuks kasutamiseks loodud süsteemid lagundavad usaldusväärselt aglomeeraate, peenestavad pulbreid ja loovad homogeenseid suspensioone farmaatsiatoodete, kosmeetika, nanomaterjalide ja erikeemiatoodete valdkonnas.

Jämedast pulbrist ühtlasteni mikro- ja nanotükkideni

Hielscheri sondtüüpi ultraheliseadmed tagavad võimsa ja täpselt reguleeritava märgjahvatamise ja peenjahvatamise – ilma helmedeta, pallideta või muude jahvatusaineteta. Tootke homogeenseid, kõrge tahkeainesisaldusega suspensioone kitsa osakeste suurusjaotusega, lühendades samal ajal töötlemisaega ja vähendades energiavajadust.
Tänu täpsele amplituudi reguleerimisele ja täiustatud akustiliste lainete levikule saavutavad ultraheli-seadmed ühtlased tulemused minimaalse soojusmõjuga, säilitades tundlikud ühendid ning maksimeerides samal ajal tootlikkust ja tulemuste korratavust. Avastage, kuidas ultraheli-jahvatamine võib teie ravimvormide väljatöötamise töövoogu tõhustada ja toote toimivust parandada.

Kes peaks kasutama ultrahelilist märgjahvatamist?

• Tootjad, kes vajavad osakeste kontrollitud vähendamist mikronite või nanomeetrite suuruseni
• Pigmentide, trükivärvide, värvide ja kõrge jõudlusega katete tootjad
• Keraamilised, mineraalsed, tsement- ja metalloksiidipõhised töötlejad
• Peenete suspensioonide väljatöötajad farmaatsia- ja kosmeetikatööstuses
• Aku-, katalüsaatorite ja uuenduslike materjalide tootjad
• Ettevõtted, kes töötlevad väga kontsentreeritud või viskoosseid suspensioone
• Laborid, mis arendavad mastaapselt rakendatavaid osakeste suuruse vähendamise protsesse
• Tootjad, kes soovivad kitsast ja ühtlast osakeste suurusjaotust
• Tootmisprotsessid, kus soovitakse vältida saastumist lihvimiskuulikeste või -pallidega
• Tootjad, kelle eesmärk on vähendada jahvatusaega, energiatarbimist ja puhastamisvajadust

Osakeste suuruse kontrollitud vähendamine võimsate ultrahelilainetega

Osakeste suuruse vähendamine mikroni- või nanomeetri suurusjärku võib koostist oluliselt muuta. Peenemad osakesed võivad parandada reaktsioonivõimet, stabiilsust, pindala, optilisi omadusi ja lõpptoote toimivust. Siiski võivad tavapärased kuuli-, helme- ja abimaterjaliveskid tekitada kulumisest tulenevaid osakesi, nõuavad töömahukat abimaterjali eraldamist ning neil on raskusi ühtlase töötlemise tagamisega kõrgel tahkete ainete kontsentratsioonil. Ultraheliline märgjahvatamine pakub puhtat ja kontrollitavat alternatiivi.
Hielscheri sondtüüpi ultraheliseadmed edastavad suure intensiivsusega ultraheli otse vedelikku või suspensiooni. Vahelduvad survelained tekitavad akustilist kavitatsiooni: mikroskoopilised mullid tekivad ja lagunevad äärmiselt intensiivselt, tekitades kiireid vedelikujoad, lööklaineid ja võimsaid nihkejõude. Need jõud kiirendavad suspendeeritud osakesi üksteise vastu. Sellest tulenevad osakestevahelised kokkupõrked, killustumine ja pinnakulumine vähendavad aglomeeraate – ning piisavalt intensiivsetes tingimustes esmased osakesed – mikro- ja nanomõõtmeteni.
 

Ultraheliga jahvatatud alumiiniumoksiidi trihüdraat
AL(OH)₃ tarnis Alcoa World Alumina LLC, Pittsburgh, PA, USA. AL(OH)₃ on tuntud ka nimetuste all alumiiniumtrihüdroksiid ATH-seeria, Bayer hüdraatitud alumiiniumoksiid, C-30, KB-30, KC-30, KH-30, hydragylliit või gibbsiit. Selle Mohsi kõvadus on’ kõvadus 2,5–3,5.

Täpne, korratav ja ühtlane osakeste suurusjaotus

Ultraheli-jahvatamine on väga hästi reguleeritav. Operaatorid saavad reguleerida amplituudi, energiatarbimist, rõhku, temperatuuri, viibeaega ja voolukiirust vastavalt materjalile ja soovitud osakeste suurusele. Seetõttu sobib see protsess kõigeks alates õrnast aglomeerumise eemaldamisest kuni intensiivse peenjahvatamiseni. Ringlus- ja inline-voolukambri konfiguratsioonid tagavad suspensiooni ühtlase kokkupuute kavitatsioonitsooniga, mis tagab korratavad tulemused ning kitsa ja ühtlase osakeste suuruse jaotuse.
Selline kontrollitase on oluline pigmentide, trükivärvide, katete, keraamika, metalloksiidide, mineraalide, katalüsaatorite, ravimite ja muude kõrgtehnoloogiliste materjalide puhul, mille kvaliteeti võivad ohustada liiga suured osakesed või laiaulatuslik osakeste jaotus. Laboris kindlaksmääratud protsessiparameetreid saab üle kanda piloot- ja tööstuslikule tootmisele, võimaldades süstemaatilist arendamist ja tootmise mastaapimist.

Kõrge tahkete ainete sisaldusega töötlemine ilma jahvatusvahenditeta

Kuna osakeste peenestamine toimub kavitatsiooni ja osakeste omavaheliste kokkupõrgete abil, ei ole vaja kasutada helmeid, pärleid ega jahvatuskuule. Jahvatusvahendite kasutamisest loobumine välistab potentsiaalse saasteallika ning kõrvaldab vajaduse neid osta, puhastada, asendada ja valmis suspensioonist eraldada. Lihtne niisutatud geomeetria hõlbustab ka puhastamist ja tootevahetust.
Hielscheri ultraheli-peenestajad suudavad töödelda väga kontsentreeritud ja viskoosseid suspensioone. Kõrge tahkete ainete sisaldus tähendab vähem töödeldavat vedelikku ja paljudel juhtudel ka vähem järgnevat kontsentreerimist või kuivatamist. See võib tugevdada ka osakestevahelist jahvatamisefekti, suurendades osakeste kokkupõrgete sagedust. See kombinatsioon muudab ultraheli-jahvatamise eriti atraktiivseks kontsentreeritud masterbatchide ja tootmismahus kasutatavate suspensioonide puhul.
 

Mikroskoobipildid, mis näitavad õlipõhiste magenta-pigmentide ultraheli-jahvatamise kulgu

Näited: nanotükkide märgjahvatamine võimsate ultrahelide abil

Ultrahelipõhine peenestamine sobib eriti hästi mikron- ja nanomõõtmetega materjalide töötlemiseks, nagu keraamika, alumiiniumoksiidi trihüdraat, baariumsulfaat, kaltsiumkarbonaat ja metallioksiidid. Allpool olevad tabelid näitavad mikroskoopilisi pilte alumiiniumoksiidi trihüdraadi (150 mikronist kuni 10 mikronini), keraamika (30 mikronist kuni 2 mikronini) ja naatriumkarbonaadi (70 mikronist kuni 3 mikronini) jahvatamisest. Käesoleval lehel olevad mikroskoopilised pildid näitavad ultraheli-jahvatamise kulgu hambakeraamika, magenta pigmentide, naatriumkarbonaadi ja hüdraatitud alumiiniumoksiidi näitel.
 

Mikroskoobipildid, mis näitavad naatriumkarbonaadi (Na₂CO₃) ultraheli-jahvatamise kulgu isopropanoolis.

Suurem tootlikkus igas töötlemisetapis

Ultrahelienergia suunatakse otse suspensiooni, kus toimub osakeste peenestamine. Kiired kavitatsioonijõud võimaldavad lühendada jahvatustsükleid, samas kui elektrienergia tõhus muundamine mehaaniliseks liikumiseks võib vähendada energiavajadust võrreldes tavapäraste jahvatusseadmetega. Pidev in-line-töötlemine tagab veelgi suurema tootlikkuse, ühtlase kvaliteedi ja integreeritavuse olemasolevatesse tootmisliinidesse.
Tootjatele, kes soovivad saavutada väiksemaid osakesi, kitsamat osakeste jaotust, puhtamat töötlemist ja tõhusat tootmise laiendamist, muudavad Hielscheri sond-tüüpi ultraheliseadmed märgjahvatamise täpselt projekteeritud protsessiks – laborikatsetest kuni pideva tööstusliku tootmiseni.

Pidev töö suure läbilaskevõime tagamiseks

Ultrahelihomogenisaatorid on väga lihtsad paigaldada ja kasutada. Jahvatatava materjaliga puutuvad kokku vaid kaks osa: titaanist sonotrood ja roostevabast terasest voolukamber. Tänu ultraheli voolukambri lihtsale konstruktsioonile on seadmeid võimalik kiiresti puhastada. Kuna Hielscheri ultraheliseadmed muudavad elektrienergia mehaaniliseks energiaks väga suure tõhususega, kulub ultraheli-jahvatamiseks üldjuhul vähem energiat kui tavapäraste jahvatusseadmete puhul.

Tööstuslik ultraheliseade UIP6000hdT (6 kW) veepõhiste värvi- ja katteainete koostiste pigmentide samaaegseks dispersiooniks ja mikrobioloogiliseks steriliseerimiseks [/caption]Osakeste peenestamise efekt põhineb intensiivsel ultrahelilisel kavitatsioonil. Kui vedelikke sonikeeritakse suure intensiivsusega, tekitavad vedelikku levivad helilained vahelduvaid kõrgrõhu (kompressioon) ja madalrõhu (harvendus) tsükleid, mille sagedus sõltub helisagedusest. Madalrõhu tsükli ajal tekitavad suure intensiivsusega ultrahelilained vedelikus väikeseid vaakummulle või tühimikke. Kui mullid saavutavad mahu, millest alates nad enam energiat absorbeerida ei suuda, kukuvad need kõrgrõhu tsükli ajal ägedalt kokku. Seda nähtust nimetatakse kavitatsiooniks.
Kavitatsioonimullide implosioon põhjustab mikroturbulentsi ja mikrojoad kuni 1000km / h. Suured osakesed alluvad pinnaerosioonile (ümbritseva vedeliku kavitatsiooni kollapsi kaudu) või osakeste suuruse vähenemisele (lõhustumise tõttu osakestevahelise kokkupõrke või pinnale moodustunud kavitatsioonimullide kokkuvarisemise tõttu). See toob kaasa difusiooni, massiülekandeprotsesside ja tahke faasi reaktsioonide järsu kiirenemise, mis on tingitud kristallliidi suurusest ja struktuuri muutumisest.

Pulbrite dispersiooniks ja märgjahvatamiseks mõeldud ultraheliprotsessorid ja voolukambrid on saadaval nii laboratoorseks kui ka tootmistasandiks. Tööstussüsteeme saab hõlpsasti ümber ehitada töötama tootmisliiniga integreeritult. Selle protsessi uurimiseks ja katsetamiseks, samuti paljude sonokeemiliste protsesside jaoks soovitame meie laboriseadmeid või mudelit UIP1000hd.

Nanodiamondid võivad olla tõhusad ja usaldusväärselt hajutatud, kasutades Hielscheri ultrasonikaatoreid.

Kirjandus / Viited