Ultrazvučno mokro mljevenje: Fini čestice, precizno inženjeringirane

Hielscher sonikatori su učinkovita oprema za mljevenje za visoko učinkovitu redukciju veličine čestica, nano-dispersiju i emulzifikaciju kroz kontroliranu, visoko intenzivnu ultrazvučnu kavitaciju. Dizajnirani za istraživačku i industrijsku primjenu, ovi sustavi pouzdano razgrađuju aglomerate, usitnjavaju prah i stvaraju homogene suspenzije u farmaceutici, kozmetici, nanomaterijalima i specijalnim kemikalijama.

Od grubog praha do ujednačenih mikro- i nanočestica

Hielscher sonikatori s sondom pružaju snažno, precizno kontrolirano vlažno mljevenje i fino mljevenje – bez kuglica, loptica ili drugih medija za mljevenje. Proizvodite homogene, visoko-koncentrirane suspenzije s uskim rasporedom veličine čestica dok skraćujete vrijeme obrade i smanjujete energetske zahtjeve.
Korištenjem precizne kontrole amplitude i naprednog širenja akustičnih valova, sonikatori postižu ujednačene rezultate s minimalnim toplinskim utjecajem, čuvajući osjetljive spojeve dok maksimiziraju produktivnost i ponovljivost. Otkrijte kako ultrazvučno mljevenje može pojednostavniti vaš proces formulacije i poboljšati performanse proizvoda.

Tko bi trebao koristiti ultrazvučno mokro mljevenje?

• Proizvođači kojima je potrebno kontrolirano smanjenje čestica do mikronske ili nanometarske veličine
• Proizvođači pigmenata, tinte, boja i visokoučinkovitih premaza
• Obrađivači keramike, minerala, cementa i metalnih oksida
• Farmaceutski i kozmetički formulatori koji razvijaju fine suspenzije
• Proizvođači baterija, katalizatora i naprednih materijala
• Tvrtke koje obrađuju visoko koncentrirane ili viskozne suspenzije
• Laboratoriji koji razvijaju skalabilne procese smanjenja veličine čestica
• Proizvođači koji traže usku, ujednačenu distribuciju veličine čestica
• Operacije koje žele izbjeći kontaminaciju od mlinskih kuglica ili kugli
• Proizvođači koji žele smanjiti vrijeme mljevenja, potrošnju energije i zahtjeve za čišćenjem

Kontrolirano smanjenje veličine čestica pomoću ultrazvuka

Reducing particles to the micron or nanometer range can transform a formulation. Finer particles can improve reactivity, stability, surface area, optical properties, and final-product performance. Yet conventional ball, bead, and media mills may introduce wear particles, require laborious media separation, and struggle to provide consistent treatment at high solids concentrations. Ultrasonic wet-milling offers a clean, controllable alternative.
Hielscher sondni sonicatori prenose visokointenzivni ultrazvuk izravno u tekućinu ili mulj. Naizmjenični tlakovi stvaraju akustičnu kavitaciju: mikroskopski mjehurići nastaju i kolabiraju s velikom intenzitetom, generirajući mlazove tekućine velike brzine, udarne valove i snažne smične sile. Te sile ubrzavaju suspendirane čestice jedna u drugu. Rezultirajući sudari čestica, fragmentacija i erozija površine smanjuju aglomerate – i, pod dovoljno intenzivnim uvjetima, primarne čestice – na mikro- i nano-veličinu.
 

Ultrazvučno mljeveni aluminij trihidrat
AL(OH)3 was supplied by Alcoa World Alumina LLC, Pittsburgh, PA, USA. AL(OH)3 is also known as Aluminum Trihydroxide ATH Series, Bayer Hydrated Alumina, C-30, KB-30, KC-30, KH-30, Hydragyllite or Gibbsite. It has a Mohs’ hardness of 2.5 to 3.5.

Precise, Repeatable and Uniform Particle Size Distribution

Ultrasonic milling is highly adjustable. Operators can control amplitude, energy input, pressure, temperature, residence time, and flow rate to match the material and the target particle size. This makes the process suitable for everything from gentle deagglomeration to intensive fine grinding. Recirculation and inline flow-cell configurations expose the slurry uniformly to the cavitation zone, supporting reproducible results and a narrow, homogeneous particle size distribution.
Ova razina kontrole je vrijedna za pigmente, tinte, premaze, keramiku, metalne okside, minerale, katalizatore, farmaceutske proizvode i druge napredne materijale gdje prevelike čestice ili široka distribucija mogu narušiti kvalitetu. Procesni parametri utvrđeni u laboratoriju mogu se prenijeti na pilot i industrijsku proizvodnju, omogućujući sustavan razvoj i skaliranje.

Obrada visokog udjela krutih tvari bez mlinskog medija

Because particle reduction is driven by cavitation and collisions between the particles themselves, no beads, pearls, or grinding balls are required. Eliminating milling media avoids a potential source of contamination and removes the need to purchase, clean, replace, and separate media from the finished slurry. The simple wetted geometry also facilitates cleaning and product changeover.
Hielscher sonikatori mogu obrađivati vrlo koncentrirane i viskozne suspenzije. Visoki udio krutih tvari znači manje tekućine za rukovanje i, u mnogim slučajevima, manju naknadnu koncentraciju ili sušenje. Također može ojačati učinak mljevenja između čestica povećanjem učestalosti sudara čestica. Ova kombinacija čini ultrazvučno mljevenje osobito atraktivnim za koncentrirane masterbatcheve i suspenzije u proizvodnoj skali.
 

Mikroskopske slike koje pokazuju napredak ultrazvučnog mljevenja pigmenata na bazi magente

Primjeri: Vlažno mljevenje nano-čestica pomoću ultrazvuka snage

Ultrazvučno mljevenje posebno je pogodno za obradu materijala veličine mikrona i nano veličine, poput keramike, aluminija trihidrata, barijevog sulfata, kalcijevog karbonata i metalnih oksida. Tablice u nastavku prikazuju mikroskopske slike mljevenja aluminija trihidrata (od 150 mikrona do 10 mikrona), keramike (od 30 mikrona do 2 mikrona) i natrijevog karbonata (od 70 mikrona do 3 mikrona). Mikroskopske slike na ovoj stranici pokazuju napredak ultrazvučnog mljevenja na primjerima dentalne keramike, magenta pigmenata, natrijevog karbonata i hidratiziranog aluminija.
 

Mikroskopske slike koje prikazuju napredak ultrazvučnog mljevenja natrijevog karbonata (Na2CO3) u izopropanolu.

Više izlaza iz svakog koraka obrade

Ultrazvučna energija isporučuje se izravno u suspenziju, gdje dolazi do smanjenja veličine čestica. Brze kavitacijske sile mogu skratiti cikluse mljevenja, dok učinkovita pretvorba električne energije u mehaničko gibanje može smanjiti potrošnju energije u usporedbi s konvencionalnom opremom za mljevenje. Kontinuirana obrada u liniji dodatno podržava visoki protok, dosljednu kvalitetu i integraciju u postojeće proizvodne linije.
Za proizvođače koji traže manje čestice, uža raspodjela, čišći proces i učinkovitu skalabilnost, Hielscher sonicatori s sondom pretvaraju mokro mljevenje u precizno inženjerski proces – od laboratorijskih ispitivanja do kontinuirane industrijske proizvodnje.

Kontinuirani rad za visok protok

Ultrasonic homogenizers are very easy to install and to operate. There are two parts only in contact with the material to be milled: the titanium sonotrode and the stainless steel flow cell. Due to the simple design of the ultrasonic flow cell, the units can be cleaned quickly. As Hielscher ultrasonic devices have a very high efficiency in the conversion of electrical into mechanical energy generally less power is needed for the ultrasonic milling than for conventional milling equipment.

Industrijski sonikator UIP6000hdT (6kW) za istovremenu disperziju pigmenata i mikrobnu sterilizaciju vodenih formulacija boja i premaza [/caption] Efekt mljevenja čestica temelji se na intenzivnoj ultrazvučnoj kavitaciji. Kod sonikacije tekućina pri visokim intenzitetima, zvučni valovi koji se šire u tekući medij rezultiraju izmjeničnim ciklusima visokog tlaka (kompresija) i niskog tlaka (razrjeđivanje), pri čemu brzine ovise o frekvenciji. Tijekom ciklusa niskog tlaka, visokointenzivni ultrazvučni valovi stvaraju male vakuumske mjehuriće ili praznine u tekućini. Kada mjehurići dosegnu volumen pri kojem više ne mogu apsorbirati energiju, nasilno se urušavaju tijekom ciklusa visokog tlaka. Ovaj fenomen naziva se kavitacija.
Implozija kavitacijskih mjehurića rezultira mikroturbulencijama i mikromlazovima do 1000 km/h. Velike čestice su podložne površinskoj eroziji (putem kavitacijskog kolapsa u okolnoj tekućini) ili smanjenja veličine čestica (zbog fisije kroz međučestične sudare ili kolapsa kavitacijskih mjehurića formiranih na površini). To dovodi do oštrog ubrzanja difuzije, procesa prijenosa mase i reakcija čvrste faze zbog promjene veličine i strukture kristalita.

Ultrazvučni procesori i protočne ćelije za dispergiranje i mokro mljevenje prašaka dostupni su za laboratorijsku i proizvodnu razinu. Industrijski sustavi se lako mogu nadograditi za rad u liniji. Za istraživanje i testiranje ovog procesa, kao i za mnoge sonokemijske procese, preporučujemo naše laboratorijske uređaje ili UIP1000hd.

Nanodijamanti mogu biti učinkoviti i pouzdano raspršeni pomoću Hielscher ultrasonicators.

Literatura / Reference