ההשפעות של מפזר קולי על מדידות מוטבעות

לצורך אפיון ומדידה של חלקיקים ראשוניים, החלקיקים צריכים להיות מפוזרים היטב מכיוון שהאגלומרטים מזייפים את תוצאות המדידה. אולטרסאונד הוא כלי אמין להרוס אגלומרטים וליצור תנאים שבהם החלקיקים הראשוניים מוחזקים במרחק מספיק זה מזה, כך שניתן יהיה לזהות אותם כחלקיקים בודדים. המחקר הבא של Sequip מציג את השילוב המוצלח של Hielscher מכשירים קוליים עם Sequip's Sequip לאפיון חלקיקים אמין.

בשל כוחות הקשר בין חלקיקים, למשל כוחות ואן דר ואלס, חלקיקים נוטים להצטברות וצבירה. בכך, מספר חלקיקים (ראשוניים) מתמזגים יחד ויוצרים חלקיק מורכב יותר (מה שמכונה חלקיקים משניים). תהליכי אגלומרציה וצבירה משפיעים על המדידה באופן משמעותי בשל:

• שינויים בהתפלגות גודל החלקיקים (מכיוון שהאגלומרטים נמדדים כחלקיק בודד)
• שינויים במאפייני הזרימה
• שינויים במצב הרגיל של החומר

כתוצאה מכך, התהליך מושפע ממשתנים רבים, מה שמפריע להערכה אמינה.

מדידת חלקיקים

חיישני ה-PAT של Sequip מפותחים למדידה ישירה של חלקיקים, כך ששינויים בפיזור גודל החלקיקים נרשמים באופן עקבי ומוערכים בבטחה. ציוד מדידת PAT באתרו מאפשר לקבל מידע נוסף במהלך הפיתוח של פורמולציות חדשות הנוגעות למורפולוגיה הכוללת, כמו גם לשלוט באיכות המוצר במהלך העיבוד.
המדידה יכולה להתבצע באתרה במעבדה או בתוך השורה ובזמן אמת במהלך התהליך תוך מתן תוצאות מדידה מדויקות בהתאם למאפייני המוצר וטווח המידות הדינמי.

הבעיה:

האגלומרטים מזייפים את תוצאות אפיון החלקיקים. עבור מדידות אמינות, יש למנוע את תהליך האגלומרציה. הדרך הפשוטה ביותר תהיה תוספת של תוסף מפזר / מפזר. עם זאת, השימוש בפיזור משנה את הנוסחה המקורית של המוצר ולכן תוצאות המדידה לא ישקפו את התפלגות הגודל האמיתית. עבור בקרת התהליך במהלך הייצור, השימוש בתוספים מפזרים הוא אפוא שיטה לא הולמת.

התרשים להלן מתאר PVC800, פולי ויניל כלוריד, עם התפלגות גודל חלקיקים של מקסימום 500-630μm. עם זאת, בשל הצטברות תוצאות המדידה מראות שיאים של 1400μm.

איור 1 מראה את המדידה של PVC 800: PVC 800 מראה בדרך כלל התפלגות גודל חלקיקים עם פסגות של 500-630μm בקירוב. כאן, לעומת זאת, נמדדות פסגות של עד 1400μm עקב הצטברות.

הפתרון:

חלופה שאינה תלויה בתהליך היא התקנה של מפזר קולי.
כדי להדגים את ההשפעה החיובית של פיזור על-קולי, מתלה PVC800 הופחת על ידי סוניקציה. זכוכית עם נוסחת PVC800 סונקה עם המפזר העל-קולי UP200S ואילו החלקיקים אופיינו באתרם עם חיישן PAT של Sequip.
ההומוגנייזר העל-קולי מחבר גלי אולטרסאונד לתוך התווך ויוצר תנודות מכניות וכוחות גזירה חזקים. האולטרסאונד בעוצמה גבוהה ובתדר נמוך מפזר את האגלומרטים ביעילות. לפיכך, רק חלקיקים בודדים נכנסים למוקד החיישן, כך שניתן למדוד את התפלגות גודל החלקיקים האמיתית – כפי שמוצג באופן ניכר בתרשים הבא:

איור 2: התרשים מראה בבירור כי למדידת חלקיקי PVC 800 באמצעות אולטרסאונד (ירוק) יש התפלגות גודל חלקיקים קטנה וסדירה יותר מאשר תוצאות המדידה שהתקבלו ללא אולטרסאונד (אדום).

תקציר

הוכח כי ultrasonication הוא כלי הולם ואמין עבור דה-אגרגציה ו שבירת חלקיקים. פיזור קולי יכול להיות מיושם בצורה גמישה בכל שלב של הייצור ומבטיח מדידה והערכה אמינה של גודל החלקיקים עם מערכת חיישני PAT של Sequip.

Sequip