Ultraheli kõrgnihkega partiisegistid labori- ja tootmismastaabis
Märgamine, hüdratatsioon, homogeniseerimine, jahvatamine, dispergeerimine, emulgeerimine ja lahustamine on Hielscheri ultraheli kõrgnihkega partiisegistite levinud rakendused. Ultraheli partiisegamine toimub suurel kiirusel, andes usaldusväärseid ja reprodutseeritavaid tulemusi ning silmapaistvaid protsessitulemusi labori-, laualseadme- ja täismahulises tööstuslikus tootmismastaabis. Hielscheri mitmeotstarbelised partiihomogenisaatorid võimaldavad ühtlaste tahke/vedel ja vedel/vedel segude kiiret segamist, tagades kõrgeima tootekvaliteedi.
Ultraheli kiire partiisegamine: protsessi intensiivistamine suurte nihkejõudude abil
- Kiire dispergeerimine: Submikron- ja nanomaterjalide hetkeline deaglomeratsioon.
- Mitmekülgne töötlemine: Sobib ideaalselt suure viskoossusega materjalidele, pastadele ja abrasiivsetele materjalidele.
- Lineaarne mastaapimine: Täielikult reprodutseeritavad tulemused laborist kuni täismahulise tootmiseni.
- Energiatõhus: Väiksem energiatarve kui konkureerivatel tehnoloogiatel.
Kiire partiisegamine ultraheli suurte nihkejõudude abil
Ultraheli kõrgnihkega partiisegamine kujutab endast olulist edasiminekut võrreldes tavapäraste tehnoloogiatega, nagu rootor-stator segistid, joasegistid ja UltraTurrax süsteemid, pakkudes paremat protsessi efektiivsust ja tootekvaliteeti. Kui traditsioonilised meetodid tuginevad mehaanilisele nihkele, siis ultraheli segistid kasutavad kõrge energiaga helilaineid akustilise kavitatsiooni esilekutsumiseks, luues ainulaadse mikrosegamise keskkonna, mida iseloomustavad äärmuslikud lokaalsed tingimused. See nähtus tekitab lööklaineid ja suure kiirusega vedelikujugasid, mis ulatuvad kuni 280 m/s, ning need tagavad intensiivse mikroagitatsiooni, mis on vajalik pulbrite kiireks märgamiseks, submikron- ja nanoosakeste hetkeliseks deaglomeratsiooniks ning täiesti homogeensete emulsioonide valmistamiseks.
Lisaks nendele mikrosegamise eelistele on ultraheli süsteemid märgatavalt energiatõhusamad, töötlevad abrasiivseid materjale vaevata ning võimaldavad kiiret, hävituseta puhastamist (CIP/SIP), mistõttu on need ideaalne valik nõudlikeks tööstuslikeks rakendusteks.
Iga segu on ainulaadne. Jagage meiega oma materjali omadusi, soovitud osakeste suurust, läbilaskevõimet ja praeguseid töötlemisraskusi. Meie rakendusinsenerid analüüsivad teie nõudeid ja soovitavad teie konkreetsele protsessile optimaalse ultraheli kõrgnihkega partiisegisti konfiguratsiooni.
Tööstuslik sonikaator UIP2000hdT integreerituna roostevabast terasest partiireaktorisse
Kes peaks kasutama ultraheli kõrgnihkega partiisegamist?
Ultraheli kõrgnihkega partiisegamine sobib ideaalselt tootjatele, koostiste arendajatele ja teadus- ja arendusmeeskondadele valdkondades, kus täpsus, ühtlus ja kiire dispergeerimine on möödapääsmatud. See on eriti väärtuslik ettevõtetele, kes töötlevad nano- ja submikronmaterjale, suure viskoossusega pastasid, abrasiivseid suspensioone või keerukaid tahke-vedel ja vedel-vedel koostisi. Sellised tööstusharud nagu kosmeetika, farmaatsia, täiustatud materjalid, toit ja jook, värvid ja katted, eriotstarbelised kemikaalid ning nanotehnoloogia tuginevad sellele tehnoloogiale, et saavutada pulbri hetkeline märgumine, ühtlased emulsioonid ning järjepidev osakeste suuruse vähendamine ilma termilise lagunemiseta. Kui teie protsess nõuab reprodutseeritavaid tulemusi, täiesti lineaarset mastaapimist laborist tootmiseni ja väiksemat energiatarvet võrreldes traditsiooniliste rootor-stator süsteemidega, on ultraheli kõrgnihkega partiisegamine konstrueeritud teie täpsete nõuete täitmiseks.
Akustiline kavitatsioon – ultraheli nihkejõudude ja segamise toimeprintsiip
Kui suure energiaga ultrahelilained juhitakse vedelikesse ja suspensioonidesse, tekitavad vahelduvad kõrgsurve- ja madalsurvetsüklid (nt 20 000 tsüklit sekundis sagedusel 20kHz) vedelikus vaakumimullid ehk tühimikud. Need mullid kasvavad mitme tsükli jooksul, kuni variseduvad vägivaldselt, kuna ei suuda enam rohkem energiat neelata. Mulli implosiooni ajal tekivad lokaalselt äärmuslikud tingimused: temperatuur kuni 5 000K, rõhk kuni 2 000atm ja vedelikujoad kiirusega kuni 280m/s. Seda nähtust nimetatakse kavitatsiooniks. Ultraheli kavitatsiooni kasutatakse edukalt mitmesugustes segamis-, jahvatamis- ja peenestamisrakendustes, nt kolloidide, pulbrite, vedelike, õlide, määrdeainete, vaikude, epoksiidide, pigmendipastade, tintide, värvide, silikoonide, kreemide, geelide, polümeeride, uretaanide ja paljude muude materjalide töötlemiseks.
Ultraheli segamine põhineb akustilisel kavitatsioonil ja selle hüdrodünaamilistel nihkejõududel.
Miks ultraheli? – Täielik protsessi kontroll
Ultraheli segamine võimaldab kontrollida kõiki olulisi protsessiparameetreid täpselt. See on otsustava tähtsusega, et saavutada optimaalsed protsessitulemused ja töötada samal ajal kõige tõhusamalt.
- Ultraheli amplituud:
- Rõhk:
- Ultraheli töötluse kestus:
- Temperatuur:
- Viskoossus:
Sonotroodi (ultraheli sarv/ sond) horisontaalsete pindade nihet saab protsessi nõuetele kohandada ultraheliseadme võimsuse seadistuse, sonotroodi valiku ja võimendussarve (booster horn) kasutamise abil.
Rõhu rakendamine ultraheli töötlusele (sonikeerimisele) intensiivistab protsessi ja seda nimetatakse manosonikatsiooniks (MS). Ultraheli kavitatsioon muutub kõrgendatud rõhul intensiivsemaks ja vägivaldsemaks. Seetõttu pakub Hielscher survestatavaid suletud partiireaktoreid.
Üldreeglina, mida pikem on ultraheli töötluse kestus, seda enam protsess edeneb, nt suuruse vähendamine, dispergeerimine jne – eeldusel, et rakendatakse piisavalt intensiivsust, et mõjutada töödeldavat keskkonda.
Ultraheli on mittetermiline, mehaaniline töötlusmeetod. Termodünaamika seaduse tõttu jõuab ainesse juhitud energia siiski alati soojuseni. Hielscheri sonikaatorite väljapaistev energiatõhusus tagab aga, et kuni 90% pistikupesast saadavast energiast muundatakse ultrahelilaineteks ja juhitakse töödeldavasse keskkonda.
Töödeldava keskkonna viskoossus on ultraheli töötlemisel oluline tegur. Selliste rakenduste puhul nagu osakeste suuruse vähendamine, jahvatamine ja dispergeerimine on osakestevaheline kokkupõrge, mida põhjustavad kavitatsiooni lööklained, üks peamisi protsessiefekte, mis põhjustab osakeste purunemist, ning seetõttu on suur osakeste sisaldus kasulik.
Ultraheli partiitöötlus sonikaatoriga UP400S
Kujundame koos teie ideaalse segamislahenduse!
Optimaalsete protsessitingimuste kindlaksmääramiseks (= parim tulemus minimaalse vajaliku energiakuluga) tuleb ülalnimetatud parameetrid seada vastavalt soovitud protsessieesmärgile.
teostatavuskatseid ja protsessi optimeerimist saab hõlpsasti teha labori- ja laualaua-mastaabis. Kõiki saavutatud tulemusi on võimalik täpselt reprodutseerida ja lineaarselt tootmismahule skaleerida. Hielscher Ultrasonics pakub teile professionaalset nõustamist ja täielikult varustatud protsessilaborit, kus saame protsessi koos teiega või teie eest optimeerida!
Hielscher on teie ekspert ultraheli protsessilahenduste alal. Võtke meiega täna ühendust – soovitame hea meelega sobiva seadme teie rakendusvajaduste lahendamiseks!
Ultraheli tööstuslik partiisüsteem värvainete ja pigmentide dispergeerimiseks ja jahvatamiseks.
- väga ühtlane dispersioon
- töökindel nanoprotsessimine
- abrasiivsete materjalide käsitsemine
- suur viskoossus (pastad, suur osakeste sisaldus)
- ajasääst kuni 90%
- täielik protsessi kontroll
- täielikult lineaarne skaleerimine
- täielik reprodutseeritavus
- sobib vesipõhistele koostistele ja lahustitele
Korduma kippuvad küsimused ultraheli kõrgnihkega partiisegamise kohta
Millised on ultraheli kiirpartiisegistite peamised rakendused?
Ultraheli kiirsegamisega partiisegistid on mitmekülgsed seadmed, mida kasutatakse niisutamiseks, hüdreerimiseks, homogeniseerimiseks, jahvatamiseks, dispergeerimiseks, emulgeerimiseks ja lahustamiseks. Need on eriti tõhusad tahkete ainete segamiseks, homogeensete dispersioonide valmistamiseks, deaglomeratsiooniks, osakeste suuruse vähendamiseks ning tahke/vedel ja vedel/vedel segude kiireks segamiseks.
Kuidas toimib ultraheli kavitatsioon partiisegamisel?
Ultraheli kavitatsioon tähendab suure energiaga ultrahelilainete sisestamist vedelikesse, mis tekitab vahelduvaid kõrg- ja madalrõhutsükleid. See tekitab vaakumimullid, mis kasvavad ja kukuvad vägivaldselt kokku, põhjustades lokaalselt äärmuslikke tingimusi, näiteks temperatuurid kuni 5 000K, rõhud kuni 2 000 atm ja vedelikujoad kiirusega kuni 280 m/s. Need intensiivsed jõud soodustavad tõhusat segamist, peenestamist ja jahvatamist.
Millised on Hielscheri ultraheli partiisegistite peamised eelised?
Peamiste eeliste hulka kuuluvad väga ühtlane dispersioon, võimalus töödelda nanoosakesi ning suutlikkus käsitseda abrasiivseid materjale ja suure viskoossusega aineid (nagu pastad ja suure osakeste sisaldusega segud). Lisaks pakuvad need segistid kuni 90% ajasäästu, täielikku protsessikontrolli, täiesti lineaarset skaleerimist ja täielikku reprodutseeritavust.
Milliseid materjale saab ultraheli partiisegistitega töödelda?
Ultraheli kavitatsiooni kasutatakse edukalt paljude erinevate ainete töötlemiseks, sealhulgas kolloidid, pulbrid, vedelikud, õlid, määrded, vaigud, epoksiidid, pigmendipastad, tindid, värvid, silikoonid, kreemid, geelid, polümeerid ja uretaanid.
Kuidas saavutatakse protsessikontroll ultraheli partiisegamise ajal?
Protsessikontroll saavutatakse parameetrite, nagu amplituud, rõhk (manosonikeerimine), ultraheli töötluse kestus, temperatuur ja viskoossus, täpse reguleerimisega. Hielscheri ultrahelisonikaatorid on väga energiatõhusad ning muudavad ligikaudu 95% energiast ultrahelilaineteks, tagades optimaalsed tulemused minimaalse energiasisendiga.
Kas ultraheli partiisegamise protsesse saab laboriskaalalt skaleerida tööstuslikule tootmisele?
Jah, Hielscher pakub täielikku protsessikontrolli ja täiesti lineaarset skaleerimist. See võimaldab laboris ja katsemastaabis saavutatud tulemusi täpselt reprodutseerida ning skaleerida tootmismahtu. Lisaks saab ultraheli töötluse abil lihtsalt ja usaldusväärselt üle minna partiitöötluselt läbivoolutöötlusele.
Kirjandus / allikad
- Han N.S., Basri M., Abd Rahman M.B. Abd Rahman R.N., Salleh A.B., Ismail Z. (2012): Preparation of emulsions by rotor-stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science Sep-Oct; 63(5), 2012. 333-44.
- Badgujar, N.P.; Bhoge, Y.E.; Deshpande, T.D.; Bhanvase, B.A.; Gogate, P.R.; Sonawane, S.H.; Kulkarni, R.D. (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment ; Resin Technology, Vol. 44 No. 4, 2015. 214-223.
- Marija Ćosić, Antonija Čelan, Ivana Crnogorac, Ante Bilušić (2025): The effects of impeller diameter in sonicated and silent systems on crystallisation of borax decahydrate. Chemical Engineering Research and Design, Volume 223, 2025. 706-716.