इनलाइन मापनों पर अल्ट्रासोनिक परिक्षेपक के प्रभाव

प्राथमिक कणों के अभिलक्षणन और मापन के लिए कणों का अच्छी तरह परिक्षेपित होना आवश्यक है, क्योंकि समूहित कण मापन परिणामों को विकृत करते हैं। अल्ट्रासाउंड समूहित कणों को तोड़ने और ऐसी परिस्थितियाँ बनाने का एक विश्वसनीय साधन है जिनमें प्राथमिक कणों को एक-दूसरे से पर्याप्त दूरी पर रखा जाता है, ताकि अलग-अलग कणों के रूप में उनका पता लगाया जा सके। Sequip का निम्नलिखित अध्ययन विश्वसनीय कण अभिलक्षणन के लिए Hielscher सोनिकेटरों और Sequip की इनलाइन मापन प्रणालियों के सफल संयोजन को प्रस्तुत करता है।

कणों के बीच बंधन बलों, जैसे वान डर वाल्स बलों, के कारण कणों में समूहन और समुच्चयन की प्रवृत्ति होती है। इसमें कई (प्राथमिक) कण आपस में मिलकर एक अधिक जटिल कण बनाते हैं (जिन्हें द्वितीयक कण कहा जाता है)। समूहन और समुच्चयन की प्रक्रियाएँ निम्नलिखित कारणों से मापन को उल्लेखनीय रूप से प्रभावित करती हैं:

• कण आकार वितरण में परिवर्तन (क्योंकि समूहित कणों को एक ही कण के रूप में मापा जाता है)
• प्रवाह गुणों में परिवर्तन
• पदार्थ की सामान्य अवस्था में परिवर्तन

परिणामस्वरूप, प्रक्रिया अनेक चरों से प्रभावित होती है, जिससे विश्वसनीय मूल्यांकन में बाधा आती है।

कण मापन

Sequip के PAT सेंसर कणों के प्रत्यक्ष मापन के लिए विकसित किए गए हैं, ताकि कण आकार वितरण में होने वाले परिवर्तनों को लगातार दर्ज किया जा सके और उनका सुरक्षित रूप से मूल्यांकन किया जा सके। इन-सीटू PAT मापन उपकरण नए फॉर्मूलेशनों के विकास के दौरान समग्र आकारिकी के बारे में अतिरिक्त जानकारी प्राप्त करने के साथ-साथ प्रसंस्करण के दौरान उत्पाद की गुणवत्ता को नियंत्रित करने की सुविधा देता है।
मापन प्रयोगशाला में इन-सीटू या प्रक्रिया के दौरान इनलाइन और वास्तविक समय में किया जा सकता है, जिससे उत्पाद के गुणों और गतिशील आकार परास के आधार पर सटीक मापन परिणाम मिलते हैं।

समस्या:

समूहित कण, कण अभिलक्षणन के परिणामों को विकृत करते हैं। विश्वसनीय मापनों के लिए समूहन की प्रक्रिया को रोकना आवश्यक है। सबसे सरल तरीका एक परिक्षेपक पदार्थ/ परिक्षेपण योजक मिलाना होगा। हालाँकि, परिक्षेपक पदार्थ का उपयोग उत्पाद के मूल फॉर्मूलेशन को बदल देता है और परिणामस्वरूप मापन के परिणाम वास्तविक आकार वितरण को प्रतिबिंबित नहीं करेंगे। इसलिए उत्पादन के दौरान प्रक्रिया नियंत्रण के लिए परिक्षेपण योजकों का उपयोग एक अनुपयुक्त विधि है।

नीचे दिया गया आरेख PVC800, जो एक पॉलीविनाइल क्लोराइड है, को अधिकतम 500–630μm के कण आकार वितरण के साथ दर्शाता है। हालाँकि, समूहन के कारण मापन परिणाम 1400μm पर शिखर दिखाते हैं।

चित्र 1 PVC 800 का मापन दिखाता है: PVC 800 सामान्यतः लगभग 500–630μm पर शिखरों वाला कण आकार वितरण दिखाता है। हालाँकि, यहाँ समूहन के कारण 1400μm तक के शिखर मापे जाते हैं।

समाधान:

प्रक्रिया से स्वतंत्र एक विकल्प अल्ट्रासोनिक परिक्षेपक स्थापित करना है।
अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण के सकारात्मक प्रभाव को प्रदर्शित करने के लिए PVC800 निलंबन का सोनिकेशन द्वारा विसमूहन किया गया। PVC800 फॉर्मूलेशन वाले काँच के बीकर का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपक UP200S से सोनिकेशन किया गया, जबकि Sequip के PAT सेंसर से कणों का इन-सीटू अभिलक्षणन किया गया।
अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र माध्यम में अल्ट्रासाउंड तरंगों का युग्मन करता है, जिससे यांत्रिक कंपन और प्रबल अपरूपण बल उत्पन्न होते हैं। उच्च शक्ति वाला, कम आवृत्ति का अल्ट्रासाउंड समूहित कणों को प्रभावी ढंग से परिक्षेपित करता है। इससे केवल अलग-अलग कण सेंसर के फोकस में आते हैं, ताकि वास्तविक कण आकार वितरण मापा जा सके – जैसा कि निम्नलिखित आरेख में स्पष्ट रूप से दिखाया गया है:

चित्र: 2 आरेख स्पष्ट रूप से दिखाता है कि अल्ट्रासाउंड के साथ PVC 800 कणों के मापन (हरा) में, अल्ट्रासाउंड के बिना प्राप्त मापन परिणामों (लाल) की तुलना में कण आकार वितरण छोटा और अधिक नियमित है।

सारांश

यह दर्शाया गया है कि अल्ट्रासोनिकेशन विसमूहन और कण विखंडन के लिए एक उपयुक्त और विश्वसनीय साधन है। अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण को उत्पादन के किसी भी चरण में लचीले ढंग से लागू किया जा सकता है और यह Sequip की PAT सेंसर प्रणाली के साथ कण आकार का विश्वसनीय मापन और मूल्यांकन सुनिश्चित करता है।