تأثیرات یک پراکنده‌ساز فراصوتی بر اندازه‌گیری‌های درون‌خطی
برای مشخصه‌یابی و اندازه‌گیری ذرات اولیه، ذرات باید به‌خوبی پراکنده شوند، زیرا کلوخه‌ها نتایج اندازه‌گیری را مخدوش می‌کنند. فراصوت ابزاری قابل‌اعتماد برای از بین بردن کلوخه‌ها و ایجاد شرایطی است که در آن ذرات اولیه در فاصله‌ای مناسب از یکدیگر نگه داشته شوند تا بتوان آن‌ها را به‌صورت ذرات منفرد شناسایی کرد. مطالعهٔ زیر از Sequip، ترکیب موفق سونیکاتورهای Hielscher با سامانه‌های اندازه‌گیری درون‌خطی Sequip را برای مشخصه‌یابی قابل‌اعتماد ذرات نشان می‌دهد.
به‌دلیل نیروهای پیونددهنده میان ذرات، مانند نیروهای واندروالس، ذرات به کلوخه‌شدن و تجمع تمایل دارند. در نتیجه، چندین ذرهٔ اولیه به هم می‌پیوندند و ذره‌ای پیچیده‌تر تشکیل می‌دهند که اصطلاحاً ذرهٔ ثانویه نامیده می‌شود. فرایندهای کلوخه‌شدن و تجمع، به دلایل زیر، تأثیر قابل‌توجهی بر اندازه‌گیری دارند:
- تغییر در توزیع اندازهٔ ذرات (زیرا کلوخه‌ها به‌عنوان یک ذرهٔ منفرد اندازه‌گیری می‌شوند)
- تغییر در خواص جریان
- تغییر در حالت عادی ماده
در نتیجه، فرایند تحت تأثیر متغیرهای متعددی قرار می‌گیرد که ارزیابی قابل‌اعتماد را مختل می‌کنند.
اندازه‌گیری ذرات
حسگرهای PAT شرکت Sequip برای اندازه‌گیری مستقیم ذرات توسعه یافته‌اند تا تغییرات توزیع اندازهٔ ذرات به‌طور پیوسته ثبت و با اطمینان ارزیابی شوند. تجهیزات اندازه‌گیری درجا با PAT امکان کسب اطلاعات بیشتر دربارهٔ ریخت‌شناسی کلی را هنگام توسعهٔ فرمولاسیون‌های جدید و نیز کنترل کیفیت محصول را حین پردازش فراهم می‌کنند.
اندازه‌گیری را می‌توان به‌صورت درجا در آزمایشگاه یا به‌صورت درون‌خطی و بلادرنگ حین فرایند انجام داد و بسته به ویژگی‌های محصول و محدودهٔ دینامیکی اندازه، نتایج اندازه‌گیری دقیقی به دست آورد.
حسگر PAT شرکت Sequip
مشکل:
کلوخه‌ها نتایج مشخصه‌یابی ذرات را مخدوش می‌کنند. برای دستیابی به اندازه‌گیری‌های قابل‌اعتماد، باید از فرایند کلوخه‌شدن جلوگیری کرد. ساده‌ترین راه، افزودن یک عامل پراکنده‌ساز/افزودنی پراکنده‌ساز خواهد بود. بااین‌حال، استفاده از عامل پراکنده‌ساز، فرمولاسیون اصلی محصول را تغییر می‌دهد و در نتیجه، نتایج اندازه‌گیری بازتاب‌دهندهٔ توزیع واقعی اندازه نخواهند بود. بنابراین، استفاده از افزودنی‌های پراکنده‌ساز برای کنترل فرایند حین تولید، روش مناسبی نیست.
نمودار زیر PVC800، نوعی پلی‌وینیل کلراید، را با توزیع اندازهٔ ذرات حداکثر 500–630μm نشان می‌دهد. بااین‌حال، به‌دلیل کلوخه‌شدن، نتایج اندازه‌گیری قله‌هایی در 1400μm نشان می‌دهند.
شکل 1 اندازه‌گیری PVC 800 را نشان می‌دهد: PVC 800 معمولاً توزیع اندازهٔ ذراتی با قله‌هایی در حدود 500–630μm دارد. بااین‌حال، در اینجا به‌دلیل کلوخه‌شدن، قله‌هایی تا 1400μm اندازه‌گیری می‌شوند.
راه‌حل:
یک راهکار جایگزین و مستقل از فرایند، نصب یک پراکنده‌ساز فراصوتی است.
برای نشان دادن تأثیر مثبت پراکنده‌سازی فراصوتی، سوسپانسیون PVC800 با فراصوت‌دهی کلوخه‌زدایی شد. یک بشر شیشه‌ای حاوی فرمولاسیون PVC800 با پراکنده‌ساز فراصوتی UP200S تحت فراصوت‌دهی قرار گرفت و هم‌زمان، ذرات به‌صورت درجا با حسگر PAT شرکت Sequip مشخصه‌یابی شدند.
هموژنایزر فراصوتی، امواج فراصوت را به محیط منتقل می‌کند و ارتعاشات مکانیکی و نیروهای برشی قوی ایجاد می‌کند. فراصوت با توان بالا و فرکانس پایین، کلوخه‌ها را به‌طور مؤثر پراکنده می‌کند. در نتیجه، تنها ذرات منفرد در کانون حسگر قرار می‌گیرند و می‌توان توزیع واقعی اندازهٔ ذرات را اندازه‌گیری کرد – همان‌طور که نمودار زیر به‌وضوح نشان می‌دهد:
شکل: 2 نمودار به‌وضوح نشان می‌دهد که اندازه‌گیری ذرات PVC 800 با فراصوت (سبز)، در مقایسه با نتایج اندازه‌گیری بدون فراصوت (قرمز)، توزیع اندازهٔ ذرات کوچک‌تر و منظم‌تری دارد.
خلاصه
نشان داده شده است که فراصوت‌دهی ابزاری مناسب و قابل‌اعتماد برای کلوخه‌زدایی و شکستن ذرات است. پراکنده‌سازی فراصوتی را می‌توان به‌صورت انعطاف‌پذیر در هر مرحله از تولید به کار گرفت؛ این روش اندازه‌گیری و ارزیابی قابل‌اعتماد اندازهٔ ذرات را با سامانهٔ حسگر PAT شرکت Sequip تضمین می‌کند.
چیدمان حسگر PAT و سونیکاتور UP200S شرکت Hielscher
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
دانستنی‌های مفید
هموژنایزرهای فراصوتی بافت اغلب با نام‌های سونیکاتور پروبی/سونیفیکاتور، لیزکنندهٔ صوتی، تخریب‌کنندهٔ فراصوتی، آسیاب فراصوتی، سونو‌راپتور، سونیفایر، متلاشی‌کنندهٔ صوتی، تخریب‌کنندهٔ سلولی، پراکنده‌ساز فراصوتی یا حل‌کننده شناخته می‌شوند. این اصطلاحات متفاوت از کاربردهای گوناگونی ناشی می‌شوند که می‌توان با فراصوت‌دهی انجام داد.