Hielscher – Technologie Ultrasons

Broyage Humide et Micro-Grincement par Ultrasons

L'ultrasonisation est un moyen efficace pour le broyage humide et le microbroyage des particules. D'ailleurs dispersion et désagglomérationLe broyage humide est une application importante des appareils à ultrasons Hielscher.

En particulier pour la fabrication de boues de taille super fine, les ultrasons présentent de nombreux avantages par rapport aux équipements de réduction de taille courants, tels que : broyeurs colloïdaux (broyeurs à boulets, broyeurs à billes), broyeurs à disques, broyeurs à jet, mélangeurs rotor-stator (ultra turrax) ou homogénéisateurs haute pression. L'ultrasonisation permet de traiter des boues à haute concentration et à haute viscosité, réduisant ainsi le volume à traiter. Le fraisage par ultrasons est particulièrement adapté à la taille micrométrique et à l'usinage nano-taille comme les céramiques, le trihydrate d'alumine, le sulfate de baryum, le carbonate de calcium et les oxydes métalliques. Les tableaux ci-dessous montrent des images microscopiques de l'usinage de trihydrate d'alumine (de 150 microns à 10 microns), céramique (de 30 microns à 2 microns) et carbonate de sodium (de 70 microns à 3 microns).

Images au microscope de l'avancement du fraisage par ultrasons de l'alumine hydratée
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Le trihydrate d'alumine traité a été fourni par Alcoa World Alumina LLC, Pittsburgh, PA, USA. Trihydrate d'alumine AL(OH)3 est aussi connu sous le nom de trihydroxyde d'aluminium série ATH, alumine hydratée Bayer, C-30, KB-30, KC-30, KH-30, hydragyllite ou Gibbsite. Il a un Mohs’ endurcissement de 2,5 à 3,5.
Images au microscope de l'avancement du fraisage par ultrasons Céramique dentaire
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Images microscopiques de l'avancement du broyage ultrasonique du carbonate de sodium (Na2CO3) dans l'isopropanol
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Cliquez sur les images ci-dessus pour voir les images en pleine résolution (1280x1024px). Carbonate de sodium Na2CO3 est aussi connu sous le nom de soda à lessive ou de carbonate de soude.
Images au microscope de l'état d'avancement du broyage ultrasonique d'un pigment magenta à base d'huile
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Réacteur à cellule à écoulement ultrasonique en acier inoxydable pour la sonication de liquides.Les appareils à ultrasons sont très faciles à installer et à utiliser. Il n'y a que deux parties en contact avec le matériau à fraiser : la sonotrode en titane et la cellule d'écoulement en acier inoxydable. Grâce à la conception simple de la cellule à ultrasons, les unités peuvent être nettoyées rapidement. Comme les appareils à ultrasons Hielscher ont une très grande efficacité dans la conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique, la puissance nécessaire pour le fraisage par ultrasons est généralement inférieure à celle des équipements de fraisage traditionnels.

L'effet de broyage des particules est basé sur un effet de broyage intense. Cavitation ultrasonique. Lors de la sonication de liquides à haute intensité, les ondes sonores qui se propagent dans le milieu liquide entraînent des cycles alternés de haute pression (compression) et de basse pression (raréfaction), avec des taux dépendant de la fréquence. Pendant le cycle de basse pression, les ondes ultrasonores de haute intensité créent de petites bulles de vide ou des vides dans le liquide. Lorsque les bulles atteignent un volume auquel elles ne peuvent plus absorber l'énergie, elles s'effondrent violemment pendant un cycle à haute pression. Ce phénomène est appelé cavitation.
L'implosion des bulles de cavitation entraîne des micro-turbulences et des micro-jets allant jusqu'à 1000 km/h. Les grosses particules sont sujettes à l'érosion de surface (par effondrement de cavitation dans le liquide environnant) ou à la réduction de la taille des particules (due à la fission par collision interparticulaire ou à l'effondrement des bulles de cavitation formées à la surface). Il en résulte une forte accélération de la diffusion, des processus de transfert de masse et des réactions en phase solide en raison du changement de taille et de structure des cristallites.

Processeurs Ultrasons et cellules d'écoulement pour Dispersion et pour le broyage humide de poudres sont disponibles pour Laboratoire et Production niveau. Les systèmes industriels peuvent facilement être installés ultérieurement pour fonctionner en ligne. Pour la recherche et la mise à l'essai de ce procédé, ainsi que pour de nombreux projets de l procédés sonochimiques nous recommandons nos appareils de laboratoire ou le UIP1000hd.

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