از هم پاشی آلتراسونیک و Deagglomeration

پراکندگی و deagglomeration مواد جامد به مایعات یک کاربرد مهم از سونوگرافی قدرت و پروب نوع فراصوت است. کاویتاسیون اولتراسونیک تولید برش فوق العاده بالا است که آگلومراهای ذرات را به ذرات پراکنده منفرد می شکند. با توجه به نیروهای برشی بالا متمرکز محلی آن، فراصوت ایده آل برای تولید mircon- و نانو اندازه پراکندگی برای آزمایش، تحقیق و توسعه، و البته برای تولید صنعتی.

مخلوط کردن پودرها به مایعات یک مرحله رایج در فرمولاسیون محصولات مختلف مانند رنگ، جوهر، لوازم آرایشی، نوشیدنی ها، هیدروژل ها یا رسانه های پولیش است. ذرات منفرد توسط نیروهای جاذبه با طبیعت فیزیکی و شیمیایی مختلف، از جمله نیروهای واندروالس و کشش سطحی مایع در کنار هم نگه داشته می شوند. این اثر برای مایعات با ویسکوزیته بالاتر مانند پلیمرها یا رزین ها قوی تر است. نیروهای جاذبه باید به منظور deagglomerate و پراکنده شدن ذرات در محیط مایع غلبه کنند. خوانده شده در زیر چرا هموژنایزرهای مافوق صوت تجهیزات پراکنده برتر برای پراکندگی زیر میکرون- و نانو ذرات اندازه در آزمایشگاه و صنعت.

پراکندگی اولتراسونیک از جامدات به مایعات

اصل کار هموژنایزرهای اولتراسونیک بر اساس پدیده کاویتاسیون صوتی است. کاویتاسیون صوتی برای ایجاد نیروهای فیزیکی شدید، از جمله نیروهای برشی بسیار قوی شناخته شده است. اعمال تنش مکانیکی آگلومراهای ذرات را از هم جدا می کند. همچنین مایع بین ذرات فشرده می شود.
در حالی که برای پراکندگی پودرها به مایعات، فناوری های مختلفی مانند هموژنایزرهای فشار بالا، آسیاب های مهره همزن، آسیاب های جت برخورد کننده و روتور-استاتور-میکسر به صورت تجاری در دسترس هستند. با این حال، پراکنده کننده های مافوق صوت مزایای قابل توجهی دارند. در زیر بخوانید که چگونه پراکندگی اولتراسونیک کار می کند و چه مزایای پراکندگی اولتراسونیک هستند.

اصل کار کاویتاسیون و پراکندگی اولتراسونیک

در طول فراصوت، امواج صوتی با فرکانس بالا ایجاد مناطق متناوب از فشرده سازی و کمیاب در محیط مایع. همانطور که امواج صوتی از محیط عبور می کنند، حباب هایی ایجاد می کنند که به سرعت منبسط می شوند و سپس به شدت فرو می ریزند. به این فرآیند کاویتاسیون آکوستیک گفته می شود. فروپاشی حباب ها باعث ایجاد امواج ضربه ای با فشار بالا، میکروجت ها و نیروهای برشی می شود که می توانند ذرات بزرگتر و آگلومراها را به ذرات کوچکتر تجزیه کنند. در فرآیندهای پراکندگی اولتراسونیک، ذرات خود را در پراکندگی به عنوان محیط فرز عمل می کنند. با شتاب نیروهای برشی حفره اولتراسونیک، ذرات با یکدیگر برخورد کرده و به قطعات ریز خرد می شوند. از آنجا که هیچ مهره یا مروارید به پراکندگی درمان با اولتراسونیک اضافه شده است، جداسازی وقت گیر و کار شدید و تمیز کردن رسانه های فرز و همچنین آلودگی به طور کامل اجتناب می شود.
این باعث می شود فراصوت بسیار موثر در پراکنده کردن و deagglomerating ذرات, حتی آنهایی که دشوار است برای شکستن با روش های دیگر. این منجر به توزیع یکنواخت تر ذرات می شود که منجر به بهبود کیفیت و عملکرد محصول می شود.
علاوه بر این، فراصوت به راحتی می تواند رسیدگی، پراکنده و سنتز نانومواد مانند نانوکره، نانوکریستال، نانوورق، نانوالیاف، نانوسیم، هسته پوسته ذرات و دیگر ساختارهای پیچیده.
علاوه بر این، فراصوت را می توان در یک بازه زمانی نسبتا کوتاه انجام داد، که یک مزیت عمده نسبت به سایر تکنیک های پراکندگی است.

مزایای پراکنده کننده های اولتراسونیک نسبت به فن آوری های اختلاط جایگزین

پراکنده کننده های اولتراسونیک ارائه مزایای متعددی نسبت به فن آوری های مخلوط کردن جایگزین مانند هموژنایزرهای فشار بالا، فرز مهره یا مخلوط کردن روتور استاتور است. برخی از برجسته ترین مزایا عبارتند از:

• کاهش اندازه ذرات بهبود یافته: پراکنده کننده های مافوق صوت می توانند به طور موثر اندازه ذرات را به محدوده نانومتر کاهش دهند، که با بسیاری از فن آوری های اختلاط دیگر امکان پذیر نیست. این آنها را برای کاربردهایی که اندازه ذرات ریز بسیار مهم است ایده آل می کند.
• مخلوط کردن سریعتر: پراکنده کننده های اولتراسونیک می توانند مواد را سریعتر از بسیاری از فناوری های دیگر مخلوط و پراکنده کنند که باعث صرفه جویی در وقت و افزایش بهره وری می شود.
• بدون آلودگی: پراکنده کننده های اولتراسونیک نیازی به استفاده از رسانه های فرز به عنوان مهره یا مروارید ندارند که پراکندگی را با سایش آلوده می کنند.
• کیفیت بهتر محصول: پراکنده کننده های اولتراسونیک می توانند مخلوط ها و تعلیق های یکنواخت تری تولید کنند و در نتیجه کیفیت و قوام محصول بهتری داشته باشند. به خصوص در حالت جریان، دوغاب پراکندگی از منطقه حفره اولتراسونیک به شیوه ای بسیار کنترل شده عبور می کند و از یک درمان بسیار یکنواخت اطمینان حاصل می کند.
• مصرف انرژی کمتر: پراکنده کننده های اولتراسونیک معمولا به انرژی کمتری نسبت به سایر فناوری ها نیاز دارند که هزینه های عملیاتی را کاهش می دهد.
• تنوع: پراکنده کننده های التراسونیک را می توان برای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی از جمله همگن سازی، امولسیون سازی، پراکندگی و deagglomeration استفاده کرد. آنها همچنین می توانند مواد مختلفی از جمله مواد ساینده، الیاف، مایعات خورنده و حتی گازها را اداره کنند.

با توجه به این مزایای فرآیند و همچنین قابلیت اطمینان و عملکرد ساده، پراکنده کننده های مافوق صوت از فناوری های مخلوط کردن جایگزین پیشی می گیرند و آنها را به یک انتخاب محبوب برای بسیاری از کاربردهای صنعتی تبدیل می کند.

پراکندگی التراسونیک سیلیس دود در آب: قبل از امواج فراصوت اندازه ذرات سیلیس آگلومره بیش از 200 میکرون (D50) است. پس از پراکندگی اولتراسونیک سیلیس دود، بیشتر ذرات به کمتر از 200 نانومتر کاهش یافتند.

پراکندگی التراسونیک و deagglomeration در هر مقیاس

Hielscher ارائه می دهد دستگاه های مافوق صوت برای پراکنده و deagglomeration از هر حجم برای دسته ای و یا درون خطی پردازش. دستگاه های آزمایشگاهی اولتراسونیک برای حجم از 1.5 میلی لیتر تا تقریبا 2 لیتر استفاده می شود. دستگاه های اولتراسونیک صنعتی در توسعه فرآیند و تولید دسته ای از 0.5 تا تقریبا 2000 لیتر یا سرعت جریان از 0.1 لیتر تا 20 متر مکعب در ساعت استفاده می شود.

پردازنده های اولتراسونیک صنعتی Hielscher Ultrasonics می توانند دامنه های بسیار بالایی را ارائه دهند و در نتیجه به طور قابل اعتماد پراکنده و فرز ذرات را به مقیاس نانو ارائه دهند. دامنه های تا 200 میکرومتر را می توان به راحتی به طور مداوم در عملیات 24/7 اجرا کرد. برای دامنه های حتی بالاتر ، سونوترودهای اولتراسونیک سفارشی در دسترس هستند.

مزایای پراکندگی اولتراسونیک: آسان برای افزایش مقیاس

متفاوت از سایر فن آوری های پراکنده، فراصوت را می توان به راحتی از آزمایشگاه به اندازه تولید مقیاس بالا برد. آزمایشات آزمایشگاهی امکان انتخاب دقیق اندازه تجهیزات مورد نیاز را فراهم می کند. هنگامی که در مقیاس نهایی استفاده می شود، نتایج فرآیند با نتایج آزمایشگاهی یکسان است.

اولتراسونیکاتور : قوی و آسان برای تمیز کردن

قدرت مافوق صوت از طریق سونوترود به مایع منتقل می شود. این یک قسمت متقارن معمولا چرخشی است که از تیتانیوم با کیفیت هواپیمای جامد ساخته شده است. این نیز تنها قسمت مرطوب متحرک / ارتعاشی است. این تنها قسمتی است که در معرض سایش است و می توان آن را به راحتی در عرض چند دقیقه تعویض کرد. فلنج های نوسان جداکننده اجازه می دهد تا سونوترود را در ظروف قابل فشار باز یا بسته یا سلول های جریان در هر جهت سوار کنید. هیچ بلبرینگ مورد نیاز نیست. تمام قطعات خیس شده دیگر به طور کلی از فولاد ضد زنگ ساخته شده اند. راکتورهای سلول جریان هندسه های ساده ای دارند و به راحتی می توان آنها را جدا و تمیز کرد، به عنوان مثال با شستشو و پاک کردن. هیچ روزنه کوچک یا گوشه ای پنهان وجود ندارد.

تمیز کننده اولتراسونیک ،تعبیه شده در خود دستگاه

سونوگرافی به دلیل کاربردهای تمیز کردن آن ، مانند تمیز کردن سطح ، قطعات شناخته شده است. شدت اولتراسونیک مورد استفاده برای برنامه های پراکنده بسیار بالاتر از تمیز کردن اولتراسونیک معمولی است. هنگامی که آن را به تمیز کردن قطعات مرطوب از دستگاه اولتراسونیک می آید، قدرت مافوق صوت می تواند مورد استفاده قرار گیرد برای کمک به تمیز کردن در طول گرگرفتگی و شستشو، به عنوان کاویتاسیون اولتراسونیک / صوتی حذف ذرات و باقی مانده مایع از sonotrode و از دیواره های سلول جریان.

ادبیات / منابع