Ultrahangos nedves őrlés: finom részecskék, precíz kialakítás
A Hielscher ultrahangos berendezések hatékony őrlőgépek, amelyek szabályozott, nagy intenzitású ultrahangos kavitáció révén biztosítják a részecskeméret nagy hatékonyságú csökkentését, a nanodiszperziót és az emulgeálást. Ezeket a rendszereket mind kutatási, mind ipari méretű alkalmazásokra tervezték; megbízhatóan felbontják az agglomerátumokat, finomítják a porokat, és homogén szuszpenziókat hoznak létre a gyógyszeripar, a kozmetikai ipar, a nanomateriálok és a speciális vegyi anyagok területén.
A durva porból az egyenletes mikro- és nanorészecskékig
A Hielscher szondás ultrahangos berendezései nagy teljesítményű, pontosan szabályozható nedves őrlést és finom őrlést biztosítanak – gyöngyök, golyók vagy egyéb őrlőanyagok nélkül. Homogén, magas szilárdtartalmú szuszpenziók előállítása szűk részecskeméret-eloszlással, miközben lerövidíti a feldolgozási időt és csökkenti az energiaigényt.
A pontos amplitúdószabályozás és a fejlett akusztikus hullámterjedés kihasználásával az ultrahangos berendezések minimális hőhatás mellett egyenletes eredményeket érnek el, megóvva az érzékeny vegyületeket, miközben maximalizálják az átbocsátási kapacitást és a reprodukálhatóságot. Fedezze fel, hogyan egyszerűsítheti az ultrahangos őrlés a készítmény-előállítási munkafolyamatot, és hogyan javíthatja a termék teljesítményét.
Kiknek ajánlott az ultrahangos nedves őrlés?
- Olyan gyártók, amelyeknél mikron- vagy nanométeres méretű részecskék szabályozott csökkentésére van szükség
- Pigmentek, nyomdafestékek, festékek és nagy teljesítményű bevonatok gyártói
- Kerámia-, ásványi-, cement- és fémoxid-feldolgozók
- Finom szuszpenziókat fejlesztő gyógyszeripari és kozmetikai készítményfejlesztők
- Akkumulátor-, katalizátor- és fejlett anyagok gyártói
- Olyan vállalatok, amelyek nagy koncentrációjú vagy viszkózus szuszpenziókat dolgoznak fel
- Olyan laboratóriumok, amelyek méretezhető részecskeméret-csökkentési eljárásokat fejlesztenek ki
- Olyan gyártók, akik keskeny, egyenletes részecskeméret-eloszlást keresnek
- Olyan műveletek, amelyeknél el kell kerülni a marógömbökből vagy -golyókból származó szennyeződést
- Azok a gyártók, akik a malomozási idő, az energiafogyasztás és a tisztítási igények csökkentését tűzték ki célul
Kérjük, adja meg az anyag jellemzőit, a szilárdanyag-tartalmat és a kívánt részecskeméretet. Ultrahangos feldolgozással foglalkozó szakértői csapatunk ajánlani fog egy olyan ultrahangos berendezést, amely biztosítja a részecskék hatékonyabb őrlését.
UIP16000hdT típusú, 16 000 wattos ipari ultrahangos készülék pigmentek és nanorészecskék nedves őrléséhez
Szabályozott részecskeméret-csökkentés nagy teljesítményű ultrahanggal
A részecskék mikron- vagy nanométeres méretre történő kicsinyítése jelentősen megváltoztathatja a készítmény tulajdonságait. A finomabb részecskék javíthatják a reakcióképességet, a stabilitást, a felületet, az optikai tulajdonságokat és a végtermék teljesítményét. A hagyományos golyós, gyöngyös és közegmalmok azonban kopásból származó részecskéket juttathatnak a rendszerbe, fáradságos közegelválasztást igényelnek, és magas szilárdanyag-koncentrációk mellett nehezen biztosítanak egyenletes feldolgozást. Az ultrahangos nedves őrlés tiszta, szabályozható alternatívát kínál.
A Hielscher szondás ultrahangos készülékei nagy intenzitású ultrahangot közvetlenül a folyadékba vagy a szuszpenzióba továbbítanak. A váltakozó nyomáshullámok akusztikus kavitációt idéznek elő: mikroszkopikus buborékok keletkeznek és rendkívüli intenzitással összeomlanak, nagy sebességű folyadék sugarakat, lökéshullámokat és erős nyíróerőket generálva. Ezek az erők a szuszpendált részecskéket egymásnak ütközésbe hozzák. Az ebből eredő részecskék közötti ütközések, a fragmentáció és a felületi erózió csökkentik az agglomerátumok kialakulását. – és – kellően szélsőséges körülmények között – az elemi részecskék – mikro- és nanoméretig.
Ultrahanggal őrölt alumínium-oxid-trihidrát
Az AL(OH)₃-at az Alcoa World Alumina LLC (Pittsburgh, PA, USA) szállította. Az AL(OH)₃ más néven alumínium-trihidroxid (ATH-sorozat), Bayer hidratált alumínium-oxid, C-30, KB-30, KC-30, KH-30, hidragillit vagy gibbsit néven is ismert. Mohs-keménysége’ 2,5–3,5 közötti keménység.
Ultrahangos átfolyó reaktorok nanorészecske-szuszpenziók ipari inline előállításához.
Pontos, megismételhető és egyenletes részecskeméret-eloszlás
Az ultrahangos őrlés rendkívül rugalmasan beállítható. A kezelők szabályozhatják az amplitúdót, az energia-bevitelt, a nyomást, a hőmérsékletet, a tartózkodási időt és az áramlási sebességet, hogy azok az anyaghoz és a kívánt részecskemérethez igazodjanak. Ezáltal a folyamat a kíméletes deagglomerálástól az intenzív finomőrlésig minden feladatra alkalmas. A recirkulációs és az inline áramlási cellás konfigurációk egyenletesen teszik ki a szuszpenziót a kavitációs zónának, ami elősegíti a reprodukálható eredményeket és a szűk, homogén részecskeméret-eloszlást.
Ez a szintű szabályozás különösen fontos a pigmentek, nyomdafestékek, bevonatok, kerámiák, fémoxidok, ásványok, katalizátorok, gyógyszerek és egyéb fejlett anyagok esetében, ahol a túl nagy részecskék vagy a széles részecskeméret-eloszlás ronthatja a minőséget. A laboratóriumban meghatározott folyamatparaméterek átvihetők a kísérleti és az ipari gyártásba, lehetővé téve a szisztematikus fejlesztést és a méretnövelést.
Magas szilárdtartalmú feldolgozás őrlőanyagok nélkül
Mivel a részecskék méretének csökkentését a kavitáció és a részecskék közötti ütközések hajtják végre, nincs szükség gyöngyökre, gyöngyökre vagy őrlőgolyókra. Az őrlőanyagok kiküszöbölése elkerüli a szennyeződés egyik lehetséges forrását, és feleslegessé teszi az őrlőanyagok beszerzését, tisztítását, cseréjét, valamint a kész szuszpenzióból való eltávolítását. Az egyszerű, folyadékkal érintkező geometria emellett megkönnyíti a tisztítást és a termékváltást is.
A Hielscher ultrahangos berendezései képesek nagy koncentrációjú és viszkózus szuszpenziók feldolgozására. A magas szilárdanyag-tartalom kevesebb feldolgozandó folyadékot jelent, és sok esetben csökkenti a későbbi koncentrálási vagy szárítási lépések szükségességét. Emellett a részecskék közötti ütközések gyakoriságának növelésével fokozhatja a részecskék közötti őrlési hatást is. Ez a kombináció teszi az ultrahangos őrlést különösen vonzóvá a koncentrált masterbatch-ek és a gyártási méretű szuszpenziók esetében.
Mikroszkópos felvételek, amelyek az olajalapú magenta pigmentek ultrahangos őrlésének előrehaladását mutatják be
Példák: Nanorészecskék nedves őrlése nagy teljesítményű ultrahanggal
Az ultrahangos őrlés különösen alkalmas mikron- és nanoméretű anyagok feldolgozására, mint például a kerámiák, az alumínium-oxid-trihidrát, a bárium-szulfát, a kalcium-karbonát és a fém-oxidok. Az alábbi táblázatok az alumínium-oxid-trihidrát (150 mikrontól 10 mikronig), a kerámiák (30 mikrontól 2 mikronig) és a nátrium-karbonát (70 mikrontól 3 mikronig) őrlésének mikroszkópos képeit mutatják. Az ezen az oldalon található mikroszkópos felvételek az ultrahangos őrlés előrehaladását mutatják be fogászati kerámiák, magenta pigmentek, nátrium-karbonát és hidratált alumínium-oxid példáin keresztül.
Mikroszkópos felvételek, amelyek az izopropanolban végzett nátrium-karbonát (Na₂CO₃) ultrahangos őrlésének előrehaladását mutatják.
A grindométeren lévő szonikált krétafesték a pigmentek tökéletesen egyenletes deagglomerációját és részecskeméret-eloszlását mutatja
Az ultrahangos diszperzió biztosítja a hatékony részecskeméret-csökkentést és a korom pigmentek egyenletes eloszlását UV tintában.
Minden feldolgozási lépésből nagyobb hozam
Az ultrahangos energia közvetlenül a szuszpenzióba jut, ahol a részecskeméret-csökkentés megtörténik. A gyors kavitációs erők lerövidíthetik az őrlési ciklusokat, míg az elektromos energia mechanikus mozgássá történő hatékony átalakítása csökkentheti az energiaigényt a hagyományos őrlőberendezésekhez képest. A folyamatos, gyártósorba integrált feldolgozás tovább növeli az átbocsátási kapacitást, biztosítja az állandó minőséget, és megkönnyíti a meglévő gyártósorokba való integrációt.
Azok számára, akik kisebb részecskéket, szűkebb eloszlást, tisztább feldolgozást és hatékony méretnövelést keresnek, a Hielscher szondás ultrahangos készülékei a nedves őrlést precízen megtervezett folyamattá alakítják át – a laboratóriumi kísérletektől a folyamatos ipari gyártásig.
Folyamatos működés nagy áteresztőképesség érdekében
Az ultrahangos homogenizátorok telepítése és üzemeltetése rendkívül egyszerű. Csak két alkatrész érintkezik az őrölendő anyaggal: a titán sonotród és a rozsdamentes acél áramlási cella. Az ultrahangos áramlási cella egyszerű kialakításának köszönhetően a berendezések gyorsan tisztíthatók. Mivel a Hielscher ultrahangos készülékei rendkívül hatékonyan alakítják át az elektromos energiát mechanikai energiává, az ultrahangos őrléshez általában kevesebb energia szükséges, mint a hagyományos őrlőberendezések esetében.
UIP6000hdT (6 kW) ipari ultrahangos berendezés vízbázisú festék- és bevonatkészítmények pigmentdiszpergálásához és mikrobiális sterilizálásához [/caption]A részecskék aprításának hatása az intenzív ultrahangos kavitáción alapul. A folyadékok nagy intenzitású ultrahangos kezelése során a folyadék közegbe terjedő hanghullámok a frekvenciától függő gyakorisággal váltakozó magas nyomású (összenyomódás) és alacsony nyomású (ritkulás) ciklusokat eredményeznek. Az alacsony nyomású ciklus során a nagy intenzitású ultrahanghullámok apró vákuumbuborékokat vagy üregeket hoznak létre a folyadékban. Amikor a buborékok olyan térfogatot érnek el, amelynél már nem képesek további energiát felvenni, a magas nyomású ciklus során hevesen összeomlanak. Ezt a jelenséget kavitációnak nevezik.
A kavitációs buborékok összeomlása mikroturbulenciákat és mikrofúvókákat eredményez, akár 1000 km / h-ig. A nagy részecskék felületi eróziónak (a környező folyadék kavitációs összeomlása révén) vagy részecskeméret-csökkenésnek vannak kitéve (a részecskék közötti ütközés vagy a felületen képződött kavitációs buborékok összeomlása miatt). Ez a diffúzió, a tömegátadási folyamatok és a szilárd fázisú reakciók éles gyorsulásához vezet a kristály méretének és szerkezetének változása miatt.
A porok diszpergálásához és nedves őrléséhez szükséges ultrahangos feldolgozók és áramlási cellák laboratóriumi és gyártási szinten egyaránt rendelkezésre állnak. Az ipari rendszerek könnyen utólagosan felszerelhetők az inline üzemmódra. E folyamat kutatásához és teszteléséhez, valamint számos szonokémiai folyamathoz laboratóriumi készülékeinket vagy az UIP1000hd modellt ajánljuk.
A nanogyémántok hatékonyak és megbízhatóan diszpergálhatók Hielscher ultrahangos készülékekkel.
Gyakran feltett kérdések az ultrahangos nedves őrlésről
Mi az ultrahangos nedves őrlés?
Az ultrahangos nedves őrlés egy részecskeméret-csökkentő eljárás, amelynek során nagy teljesítményű ultrahangot alkalmaznak egy folyékony szuszpenzióra. Az akusztikus kavitáció intenzív nyíróerőket, lökéshullámokat és részecskék közötti ütközéseket generál, amelyek felbontják az agglomerátumokat, és a szilárd részecskéket mikron- vagy nanométeres méretűre aprítják.
Hogyan csökkenti a szondás ultrahangos készülék a részecskék méretét?
Az ultrahangos szonda, más néven szonotróda, nagy intenzitású ultrahangot közvetlenül a szuszpenzióba továbbít. Kavitációs buborékok keletkeznek és összeomlanak, így nagy sebességű folyadék sugarak jönnek létre, amelyek a részecskéket egymásnak ütközésbe hozzák. Ezek az ütközések a részecskék szétesését, a felületi eróziót és a hatékony deagglomerációt eredményezik.
Lehetséges-e nanorészecskék előállítása ultrahangos nedves őrléssel?
Igen. A Hielscher szondás ultrahangos készülékei szabályozott mikronizálásra és nanoméretű részecskék előállítására használhatók. Az elérhető részecskeméret az anyagtól, a kiindulási részecskemérettől, a szuszpenzió összetételétől, a szilárdanyag-koncentrációtól, a feldolgozási intenzitástól, a hőmérséklettől, a nyomástól és az ultrahangkezelés időtartamától függ.
Milyen anyagokat lehet ultrahangos őrléssel feldolgozni?
Az ultrahangos nedves őrlés alkalmas pigmentek, festékek, kerámiák, fémoxidok, ásványok, cement, katalizátorok, akkumulátor-anyagok, gyógyszerek, kozmetikumok és fejlett nanomateriálok feldolgozására. A technológia képes feldolgozni vízben, oldószerekben, olajokban, gyantákban és egyéb kompatibilis folyékony közegekben szuszpendált részecskéket.
Az ultrahangos maráshoz szükség van csiszológyöngyökre vagy -golyókra?
Nem. Az ultrahangos részecskeméret-csökkentéshez nincs szükség hagyományos őrlőanyagokra. Az őrlési hatást a kavitáció által kiváltott részecskeütközések biztosítják. A gyöngyök és golyók kiküszöbölése csökkenti az őrlőanyagokból származó szennyeződés kockázatát, és feleslegessé teszi az őrlőanyagok elválasztását, tisztítását, cseréjét és ártalmatlanítását.
A Hielscher ultrahangos készülékei képesek-e magas szilárdtartalmú szuszpenziók feldolgozására?
Igen. A Hielscher ultrahangos feldolgozói képesek kezelni a rendkívül koncentrált és viszkózus szuszpenziókat is. A magas szilárdanyag-tartalom csökkenti a feldolgozandó folyadék mennyiségét, és fokozhatja a részecskék közötti ütközéseket, ami miatt az ultrahangos őrlés vonzó megoldásnak bizonyul a koncentrált iszapok és a masterbatch-gyártás esetében.
Az ultrahangos őrlés szűk részecskeméret-eloszlást eredményez-e?
Az ultrahangos kavitációs zónában való egyenletes kitettség elősegíti a szűk és homogén részecskeméret-eloszlást. A visszakeringetés és a folyamatos, vezetéken belüli feldolgozás hozzájárul a teljes szuszpenzió egyenletes kezeléséhez, miközben csökkenti a túlméretezett vagy nem megfelelően feldolgozott részecskék számát.
Melyik ultrahangos marási paraméterek szabályozhatók?
A fontos paraméterek közé tartozik az ultrahangos amplitúdó, a bevitt energia, a nyomás, a hőmérséklet, az áramlási sebesség, a tartózkodási idő és a szilárdanyag-koncentráció. A pontos szabályozás lehetővé teszi a folyamat beállítását kíméletes deagglomerálás, intenzív finomőrlés vagy reprodukálható nanodiszperzió céljára.
Energiatakarékos-e az ultrahangos nedves őrlés?
Az ultrahangos energia közvetlenül a szuszpenzióba jut, ahol a részecskék méretének csökkentése történik. A gyors kavitációs erők rövidíthetik a feldolgozási ciklusokat és csökkenthetik az energiaigényt egyes hagyományos őrlési módszerekhez képest. A tényleges energiafogyasztás az anyagtól, a kívánt részecskemérettől, az átbocsátási teljesítménytől és a folyamat konfigurációjától függ.
Az ultrahangos marás folyamatosan működtethető?
Igen. A Hielscher ultrahangos berendezései integrálhatók áramlási cellás reaktorokba a folyamatos, beépített nedves őrlés érdekében. A beépített feldolgozás lehetővé teszi a tartózkodási idő szabályozását, az állandó termékminőséget, a nagy átbocsátóképességet, valamint a meglévő ipari gyártósorokba való egyszerű integrációt.
Az ultrahangos őrlési eljárás nagyüzemi méretekre bővíthető-e?
Az ultrahangos őrlés laboratóriumi ultrahangos készülékkel fejleszthető ki, majd meghatározott folyamatparaméterek és specifikus energia-beviteli értékek alkalmazásával átvihető kísérleti vagy ipari berendezésekre. A Hielscher szondás típusú ultrahangos készülékeket kínál kis léptékű teszteléshez, folyamatfejlesztéshez és folyamatos ipari gyártáshoz.
Hogyan válasszam ki a megfelelő Hielscher ultrahangos készüléket?
A szonikátor kiválasztása az anyagtól, a szuszpenzió térfogatától, a szilárdanyag-tartalomtól, a viszkozitástól, a kiindulási részecskemérettől, a kívánt végső mérettől és a kívánt átbocsátási teljesítménytől függ. Egy őrlési próba segíthet az optimális amplitúdó, az energiaigény, a szonda geometriája, valamint a szakaszos vagy folyamatos konfiguráció meghatározásában.
Tudjon meg többet a Hielscher folyamatlaborról, amely alkalmas megvalósíthatósági vizsgálatok elvégzésére és a folyamatok optimalizálására.
Irodalom / Hivatkozások
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2020): Dispersion of microfine cement grout with ultrasound and conventional laboratory dissolvers. Construction and Building Materials, Volume 251, 2020.
- I. Fasaki, K. Siamos, M. Arin, P. Lommens, I. Van Driessche, S.C. Hopkins, B.A. Glowacki, I. Arabatzis (2012): Ultrasound assisted preparation of stable water-based nanocrystalline TiO2 suspensions for photocatalytic applications of inkjet-printed films. Applied Catalysis A: General, Volumes 411–412, 2012. 60-69.
- Badgujar, N.P.; Bhoge, Y.E.; Deshpande, T.D.; Bhanvase, B.A.; Gogate, P.R.; Sonawane, S.H.; Kulkarni, R.D. (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment ; Resin Technology, Vol. 44 No. 4, 2015. 214-223.
- Bhagawat, L.I., Patil, V.S., Kale, B.B., Sonawane, S.H., Bhanvase, B.A., Pinjari, D.V. and Ashokkumar, M. (2016): Sonoprocessing of LiFePO4 nanoparticles and nanocomposites for cathode material in lithium ion batteries. Polymer Composites 37, 2026. 1874-1880.
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin 2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon, Vol. 168, 2020.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
UIP1000hd
Mikroszkópos felvételek, amelyek a fogászati kerámia ultrahangos őrlésének előrehaladását mutatják be