Ultraheli dispergaatori mõju inline-mõõtmistele

Primaarosakeste iseloomustamiseks ja mõõtmiseks peavad osakesed olema hästi dispergeeritud, kuna aglomeraadid moonutavad mõõtetulemusi. Ultraheli on usaldusväärne vahend aglomeraatide hävitamiseks ja tingimuste loomiseks, kus primaarosakesi hoitakse üksteisest piisaval kaugusel, nii et neid on võimalik tuvastada üksikosakestena. Sequipi järgmine uuring tutvustab Hielscheri sonikaatorite ja Sequipi inline-mõõtesüsteemide edukat kombineerimist usaldusväärseks osakeste iseloomustamiseks.

Osakeste vaheliste sidemejõudude, nt van der Waalsi jõudude tõttu kalduvad osakesed aglomeratsioonile ja agregatsioonile. Seeläbi sulanduvad mitu (primaar)osakest kokku ning moodustavad keerukama osakese (nn sekundaarosakesed). Aglomeratsiooni- ja agregatsiooniprotsessid mõjutavad mõõtmist oluliselt järgmiste asjaolude tõttu:

• muutused osakeste suuruse jaotuses (kuna aglomeraate mõõdetakse ühe üksiku osakesena)
• muutused voolamisomadustes
• muutused materjali normaalolekus

Seetõttu mõjutavad protsessi paljud muutujad, mis takistab usaldusväärset hindamist.

Osakeste mõõtmine

Sequipi PAT-andurid on välja töötatud osakeste otseseks mõõtmiseks, nii et muutused osakeste suuruse jaotuses registreeritakse järjepidevalt ja hinnatakse kindlalt. In-situ PAT-mõõteseadmed võimaldavad uute koostiste väljatöötamisel saada lisateavet üldise morfoloogia kohta ning kontrollida töötlemise ajal toote kvaliteeti.
Mõõtmist saab teha in-situ laboris või inline-meetodil ja reaalajas protsessi ajal, andes täpsed mõõtetulemused sõltuvalt toote omadustest ja dünaamilisest suurusvahemikust.

Probleem:

Aglomeraadid moonutavad osakeste iseloomustamise tulemusi. Usaldusväärsete mõõtmiste jaoks tuleb aglomeratsiooniprotsessi vältida. Lihtsaim viis oleks lisada dispergeerivat ainet / dispergeerivat lisandit. Dispergeeriva aine kasutamine muudab aga toote algset koostist ja seetõttu ei kajastaks mõõtetulemused tegelikku suurusjaotust. Tootmise protsessikontrolliks on dispergeerivate lisandite kasutamine seega sobimatu meetod.

Allolev diagramm kujutab PVC800-d, polüvinüülkloriidi, mille osakeste suuruse jaotus on max 500-630μm. Aglomeratsiooni tõttu näitavad mõõtetulemused aga piike 1400μm juures.

Joonis 1 näitab PVC 800 mõõtmist: PVC 800 puhul on tavaliselt osakeste suuruse jaotuse piigid ligikaudu 500-630μm juures. Siin mõõdetakse aglomeratsiooni tõttu aga piike kuni 1400μm.

Lahendus:

Protsessist sõltumatu alternatiiv on ultraheli dispergaatori paigaldamine.
Ultraheliga dispergeerimise positiivse mõju demonstreerimiseks deaglomereeriti PVC800 suspensioon ultraheli töötlusega (sonikeerimisega). Klaasist keeduklaasis olevat PVC800 koostist sonikeeriti ultraheli dispergaatoriga UP200S, samal ajal kui osakesi iseloomustati in-situ Sequipi PAT-anduriga.
Ultraheli homogenisaator suunab ultraheli lained keskkonda, tekitades mehaanilisi vibratsioone ja tugevaid nihkejõude. Suure võimsusega madalsageduslik ultraheli dispergeerib aglomeraadid tõhusalt. Seeläbi jäävad anduri fookusesse ainult üksikosakesed, nii et tegelikku osakeste suuruse jaotust on võimalik mõõta – nagu järgmine diagramm selgelt näitab:

Joonis 2: diagramm näitab selgelt, et PVC 800 osakeste mõõtmisel ultraheliga (roheline) on osakeste suuruse jaotus väiksem ja korrapärasem kui ilma ultrahelita saadud mõõtetulemustel (punane).

Kokkuvõte

On näidatud, et ultraheli töötlus on sobiv ja usaldusväärne vahend deaglomeratsiooniks ja osakeste purustamiseks. Ultraheliga dispergeerimist saab paindlikult rakendada tootmise mis tahes etapis ning see tagab osakeste suuruse usaldusväärse mõõtmise ja hindamise Sequipi PAT-andursüsteemiga.