Ultrahangos nedvesőrlés: precíz eljárással előállított finom részecskék
A Hielscher ultrahangos kezelőberendezései hatékony őrlőberendezések, amelyek szabályozott, nagy intenzitású ultrahangos kavitáció révén nagy hatékonyságú részecskeméret-csökkentést, nanodiszpergálást és emulgeálást biztosítanak. A kutatási és ipari léptékű alkalmazásokra egyaránt tervezett rendszerek megbízhatóan bontják fel az agglomerátumokat, finomítják a porokat, és homogén szuszpenziókat hoznak létre a gyógyszerek, kozmetikumok, nanoanyagok és speciális vegyi anyagok területén.
Durva porból egyenletes mikro- és nanorészecskék
A Hielscher szondás ultrahangos kezelőberendezései erőteljes, precízen szabályozható nedvesőrlést és finomőrlést biztosítanak – gyöngyök, golyók vagy más őrlőközegek nélkül. Állítson elő homogén, nagy szilárdanyag-tartalmú zagyokat szűk részecskeméret-eloszlással, miközben lerövidíti a feldolgozási időt és csökkenti az energiaigényt.
A precíz amplitúdószabályozás és a fejlett akusztikus hullámterjedés révén az ultrahangos kezelőberendezések minimális hőhatás mellett érnek el egyenletes eredményeket, megőrizve az érzékeny vegyületeket, miközben maximalizálják a feldolgozási teljesítményt és a reprodukálhatóságot. Fedezze fel, hogyan egyszerűsítheti az ultrahangos őrlés a formulálási munkafolyamatot, és hogyan javíthatja a termék teljesítményét.
Kinek ajánlott az ultrahangos nedvesőrlés?
- Gyártóknak, amelyeknek a részecskéket szabályozottan mikrométeres vagy nanométeres méretre kell csökkenteniük
- Pigmentek, tinták, festékek és nagy teljesítményű bevonatok gyártóinak
- Kerámiák, ásványok, cement és fém-oxidok feldolgozóinak
- Finom szuszpenziókat fejlesztő gyógyszerészeti és kozmetikai formulálóknak
- Akkumulátorok, katalizátorok és korszerű anyagok gyártóinak
- Nagy koncentrációjú vagy viszkózus zagyokat feldolgozó vállalatoknak
- Nagyobb léptékre átültethető részecskeméret-csökkentési eljárásokat fejlesztő laboratóriumoknak
- Szűk, egyenletes részecskeméret-eloszlást elérni kívánó gyártóknak
- Olyan üzemeknek, amelyek el kívánják kerülni az őrlőgyöngyökből vagy őrlőgolyókból származó szennyeződést
- Az őrlési idő, az energiafogyasztás és a tisztítási igény csökkentésére törekvő gyártóknak
Ismertesse velünk az anyagát, annak szilárdanyag-tartalmát és a megcélzott részecskeméretet. Ultrahangos kezeléssel foglalkozó szakértői csapatunk olyan ultrahangos kezelőrendszert ajánl Önnek, amely javítja a részecskék őrlését.
UIP16000hdT ipari ultrahangos kezelőberendezés, 16 000 watt pigmentek és nanorészecskék nedvesőrléséhez
Szabályozott részecskeméret-csökkentés nagy teljesítményű ultrahanggal
A részecskék méretének mikrométeres vagy nanométeres tartományra csökkentése átalakíthatja a készítményt. A finomabb részecskék javíthatják a reakcióképességet, a stabilitást, a felületet, az optikai tulajdonságokat és a végtermék teljesítményét. A hagyományos golyós, gyöngyös és egyéb őrlőközeges malmok azonban kopási részecskéket juttathatnak az anyagba, az őrlőközeg munkaigényes leválasztását igényelhetik, és nagy szilárdanyag-koncentráció mellett nehezen biztosíthatnak egyenletes kezelést. Az ultrahangos nedvesőrlés tiszta, szabályozható alternatívát kínál.
A Hielscher szondás ultrahangos kezelőberendezései közvetlenül a folyadékba vagy a zagyba továbbítják a nagy intenzitású ultrahangot. A váltakozó nyomáshullámok akusztikus kavitációt hoznak létre: mikroszkopikus buborékok képződnek és omlanak össze rendkívüli intenzitással, nagy sebességű folyadéksugarakat, lökéshullámokat és erős nyíróerőket létrehozva. Ezek az erők egymásnak gyorsítják a szuszpendált részecskéket. Az így létrejövő részecskék közötti ütközések, töredezés és felületi erózió mikro- és nanoméretűre csökkentik az agglomerátumokat – és kellően intenzív körülmények között az elsődleges részecskéket is.
Ultrahanggal őrölt alumínium-oxid-trihidrát
Az AL(OH)3 anyagot az Alcoa World Alumina LLC, Pittsburgh, PA, USA szállította. Az AL(OH)3 alumínium-trihidroxid ATH sorozat, Bayer-féle hidratált alumínium-oxid, C-30, KB-30, KC-30, KH-30, hidrargillit vagy gibbsit néven is ismert. Mohs-keménysége 2,5–3,5.
Ultrahangos átfolyó reaktorok nanorészecske-zagyok ipari, gyártósorba integrált előállításához.
Precíz, megismételhető és egyenletes részecskeméret-eloszlás
Az ultrahangos őrlés széles körben szabályozható. A kezelők szabályozhatják az amplitúdót, az energiabevitelt, a nyomást, a hőmérsékletet, a tartózkodási időt és a térfogatáramot, hogy az eljárást az anyaghoz és a megcélzott részecskemérethez igazítsák. Ez a kíméletes deagglomerálástól az intenzív finomőrlésig számos feladatra alkalmassá teszi az eljárást. A recirkulációs és a gyártósorba integrált átfolyó cellás konfigurációk egyenletesen teszik ki a zagyot a kavitációs zóna hatásának, elősegítve a reprodukálható eredményeket és a szűk, homogén részecskeméret-eloszlást.
Az ilyen szintű szabályozhatóság értékes a pigmentek, tinták, bevonatok, kerámiák, fém-oxidok, ásványok, katalizátorok, gyógyszerek és más korszerű anyagok esetében, ahol a túlméretes részecskék vagy a széles méreteloszlás ronthatják a minőséget. A laboratóriumban meghatározott folyamatparaméterek átvihetők a kísérleti üzemi és ipari gyártásba, lehetővé téve a szisztematikus fejlesztést és a léptéknövelést.
Nagy szilárdanyag-tartalmú anyagok feldolgozása őrlőközeg nélkül
Mivel a részecskeméret csökkentését a kavitáció és maguknak a részecskéknek az egymás közötti ütközései idézik elő, nincs szükség gyöngyökre, apró gyöngyszemekre vagy őrlőgolyókra. Az őrlőközegek elhagyása kiküszöböl egy lehetséges szennyezőforrást, és szükségtelenné teszi az őrlőközeg beszerzését, tisztítását, cseréjét és a kész zagyból való leválasztását. Az anyaggal érintkező részek egyszerű geometriája a tisztítást és a termékváltást is megkönnyíti.
A Hielscher ultrahangos kezelőberendezései nagy koncentrációjú és viszkózus zagyokat is képesek feldolgozni. A nagy szilárdanyag-tartalom kevesebb kezelendő folyadékot és sok esetben kevesebb utólagos koncentrálást vagy szárítást jelent. A részecskeütközések gyakoriságának növelésével a részecskék közötti őrlőhatást is erősítheti. Ez a kombináció különösen vonzóvá teszi az ultrahangos őrlést koncentrált mesterkeverékek és üzemi léptékű szuszpenziók esetében.
Az olajalapú magenta pigmentek ultrahangos őrlésének előrehaladását bemutató mikroszkópos felvételek
Példák: nanorészecskék nedvesőrlése nagy teljesítményű ultrahanggal
Az ultrahangos őrlés különösen alkalmas mikrométeres és nanométeres méretű anyagok, például kerámiák, alumínium-oxid-trihidrát, bárium-szulfát, kalcium-karbonát és fém-oxidok feldolgozására. Az alábbi táblázatok az alumínium-oxid-trihidrát (150 mikrométerről 10 mikrométerre), a kerámiák (30 mikrométerről 2 mikrométerre) és a nátrium-karbonát (70 mikrométerről 3 mikrométerre) őrlésének mikroszkópos felvételeit mutatják. Az ezen az oldalon található mikroszkópos felvételek fogászati kerámiák, magenta pigmentek, nátrium-karbonát és hidratált alumínium-oxid példáján mutatják be az ultrahangos őrlés előrehaladását.
A nátrium-karbonát (Na2CO3) izopropanolban végzett ultrahangos őrlésének előrehaladását bemutató mikroszkópos felvételek.
Az ultrahanggal kezelt krétafesték a grindométeren a pigmentek tökéletesen egyenletes deagglomerálását és részecskeméret-eloszlását szemlélteti
Az ultrahangos diszpergálás hatékony részecskeméret-csökkentést és a korompigmentek egyenletes eloszlását biztosítja az UV-tintában.
Nagyobb kibocsátás minden feldolgozási lépésből
Az ultrahangos energia közvetlenül a zagyba jut, ahol a részecskeméret-csökkentés történik. A gyorsan ható kavitációs erők lerövidíthetik az őrlési ciklusokat, míg az elektromos energia mechanikai mozgássá alakításának hatékonysága csökkentheti az energiaigényt a hagyományos őrlőberendezésekhez képest. A gyártósorba integrált folyamatos feldolgozás tovább segíti a nagy feldolgozási teljesítményt, az egyenletes minőséget és a meglévő gyártósorokba történő integrációt.
A kisebb részecskéket, szűkebb méreteloszlást, tisztább feldolgozást és hatékony léptéknövelést célzó gyártók számára a Hielscher szondás ultrahangos kezelőberendezései precízen megtervezett folyamattá teszik a nedvesőrlést – a laboratóriumi kísérletektől a folyamatos ipari gyártásig.
Folyamatos működés a nagy feldolgozási teljesítményért
Az ultrahangos homogenizátorok telepítése és kezelése nagyon egyszerű. Mindössze két alkatrész érintkezik az őrlendő anyaggal: a titán szonotróda és a rozsdamentes acél átfolyó cella. Az ultrahangos átfolyó cella egyszerű kialakításának köszönhetően a berendezések gyorsan tisztíthatók. Mivel a Hielscher ultrahangos készülékek nagyon nagy hatásfokkal alakítják át az elektromos energiát mechanikai energiává, az ultrahangos őrléshez általában kisebb teljesítmény szükséges, mint a hagyományos őrlőberendezésekhez.
UIP6000hdT (6kW) ipari ultrahangos kezelőberendezés vízbázisú festék- és bevonatkészítmények egyidejű pigmentdiszpergálásához és mikrobiális sterilizálásához A részecskeőrlő hatás az intenzív ultrahangos kavitáción alapul. A folyadékok nagy intenzitású ultrahangos kezelése során a folyékony közegbe terjedő hanghullámok váltakozó nagynyomású (összenyomódási) és kisnyomású (ritkulási) ciklusokat hoznak létre, amelyek ismétlődési üteme a frekvenciától függ. A kisnyomású 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 elnyelni, egy nagynyomású ciklus során hevesen összeomlanak. Ezt a jelenséget kavitációnak nevezik.
A kavitációs buborékok befelé történő összeomlása mikroturbulenciákat és akár 1000km/hr sebességű mikrosugarakat hoz létre. A nagy részecskéken felületi erózió következik be (a környező folyadékban összeomló kavitációs buborékok révén), vagy csökken a részecskeméretük (a részecskék közötti ütközések okozta hasadás vagy a felületükön képződött kavitációs buborékok összeomlása miatt). A krisztallitok méretének és szerkezetének változása következtében ez a diffúzió, az anyagátadási folyamatok és a szilárd fázisú reakciók jelentős felgyorsulásához vezet.
A porok diszpergálására és nedvesőrlésére szolgáló ultrahangos kezelőberendezések és átfolyó cellák laboratóriumi és gyártási léptékben is rendelkezésre állnak. Az ipari rendszerek könnyen átalakíthatók a gyártósorba integrált működéshez. Az eljárás kutatásához és teszteléséhez, valamint számos szonokémiai folyamathoz laboratóriumi készülékeinket vagy az UIP1000hd berendezést ajánljuk.
A nanogyémántok hatékonyan és megbízhatóan diszpergálhatók Hielscher ultrahangos kezelőberendezésekkel.
Gyakran ismételt kérdések az ultrahangos nedvesőrlésről
Mi az ultrahangos nedvesőrlés?
Az ultrahangos nedvesőrlés olyan részecskeméret-csökkentési eljárás, amelyben nagy teljesítményű ultrahangot alkalmaznak folyékony zagyban. Az akusztikus kavitáció intenzív nyíróerőket, lökéshullámokat és részecskék közötti ütközéseket hoz létre, amelyek felbontják az agglomerátumokat, és mikrométeres vagy nanométeres méretűre csökkentik a szilárd részecskéket.
Hogyan csökkenti a részecskeméretet a szondás ultrahangos kezelőberendezés?
Az ultrahangos szonda, más néven szonotróda, közvetlenül a zagyba továbbítja a nagy intenzitású ultrahangot. Kavitációs buborékok képződnek és omlanak össze, nagy sebességű folyadéksugarakat hozva létre, amelyek egymásnak gyorsítják a részecskéket. Ezek az ütközések a részecskék töredezését, felületi eróziót és hatékony deagglomerálást okoznak.
Előállíthatók nanorészecskék ultrahangos nedvesőrléssel?
Igen. A Hielscher szondás ultrahangos kezelőberendezései szabályozott mikronizálásra és nanoméretre csökkentésre használhatók. Az elérhető részecskeméret az anyagtól, a kezdeti részecskemérettől, a zagy összetételétől, a szilárdanyag-koncentrációtól, a feldolgozás intenzitásától, a hőmérséklettől, a nyomástól és az ultrahangos kezelés időtartamától függ.
Milyen anyagok dolgozhatók fel ultrahangos őrléssel?
Az ultrahangos nedvesőrlés alkalmas pigmentek, tinták, kerámiák, fém-oxidok, ásványok, cement, katalizátorok, akkumulátoranyagok, gyógyszerek, kozmetikumok és korszerű nanoanyagok feldolgozására. Vízben, oldószerekben, olajokban, gyantákban és más kompatibilis folyékony közegekben szuszpendált részecskék feldolgozására képes.
Szükség van őrlőgyöngyökre vagy őrlőgolyókra az ultrahangos őrléshez?
Nem. Az ultrahangos részecskeméret-csökkentéshez nincs szükség hagyományos őrlőközegekre. Az őrlőhatást a kavitáció által kiváltott részecskeütközések biztosítják. A gyöngyök és golyók elhagyása csökkenti az őrlőközeghez kapcsolódó szennyeződés kockázatát, és szükségtelenné teszi az őrlőközeg leválasztását, tisztítását, cseréjét és ártalmatlanítását.
Képesek a Hielscher ultrahangos kezelőberendezései nagy szilárdanyag-tartalmú zagyok feldolgozására?
Igen. A Hielscher ultrahangos kezelőberendezései nagy koncentrációjú és viszkózus szuszpenziókat is képesek kezelni. A nagy szilárdanyag-tartalom csökkenti a feldolgozandó folyadék térfogatát, és fokozhatja a részecskék közötti ütközéseket, így az ultrahangos őrlés vonzó megoldás a koncentrált zagyok feldolgozására és a mesterkeverékek gyártására.
Szűk részecskeméret-eloszlást eredményez az ultrahangos őrlés?
Az ultrahangos kavitációs zóna hatásának való egyenletes kitettség elősegíti a szűk és homogén részecskeméret-eloszlást. A recirkuláció és a gyártósorba integrált folyamatos feldolgozás segít biztosítani a teljes zagy egyenletes kezelését, miközben csökkenti a túlméretes vagy nem megfelelően feldolgozott részecskék számát.
Az ultrahangos őrlés mely paraméterei szabályozhatók?
A fontos paraméterek közé tartozik az ultrahang amplitúdója, az energiabevitel, a nyomás, a hőmérséklet, a térfogatáram, a tartózkodási idő és a szilárdanyag-koncentráció. A precíz szabályozás lehetővé teszi az eljárás beállítását kíméletes deagglomerálásra, intenzív finomőrlésre vagy reprodukálható nanodiszpergálásra.
Energiahatékony az ultrahangos nedvesőrlés?
Az ultrahangos energia közvetlenül a zagyba jut, ahol a részecskeméret-csökkentés történik. A gyorsan ható kavitációs erők lerövidíthetik a feldolgozási ciklusokat és csökkenthetik az energiaigényt egyes hagyományos őrlési módszerekhez képest. A tényleges energiafogyasztás az anyagtól, a megcélzott részecskemérettől, a feldolgozási teljesítménytől és a folyamat konfigurációjától függ.
Végezhető folyamatosan az ultrahangos őrlés?
Igen. A Hielscher ultrahangos kezelőberendezései átfolyó cellás reaktorokkal integrálhatók a gyártósorba illesztett folyamatos nedvesőrléshez. A gyártósorba integrált feldolgozás szabályozott tartózkodási időt, egyenletes termékminőséget, nagy feldolgozási teljesítményt és a meglévő ipari gyártósorokba történő egyszerű integrációt tesz lehetővé.
Átültethető nagyobb léptékre az ultrahangos őrlési eljárás?
Az ultrahangos őrlés laboratóriumi ultrahangos kezelőberendezéssel fejleszthető ki, és meghatározott folyamatparaméterek, valamint fajlagos energiabevitel alkalmazásával átültethető kísérleti üzemi vagy ipari berendezésekre. A Hielscher szondás ultrahangos kezelőberendezéseket kínál kis léptékű teszteléshez, folyamatfejlesztéshez és folyamatos kereskedelmi termeléshez.
Hogyan válasszam ki a megfelelő Hielscher ultrahangos kezelőberendezést?
Az ultrahangos kezelőberendezés kiválasztása az anyagtól, a zagy térfogatától, a szilárdanyag-tartalomtól, a viszkozitástól, a kiindulási részecskemérettől, a kívánt végső mérettől és a kívánt feldolgozási teljesítménytől függ. Egy őrlési kísérlet segíthet meghatározni az optimális amplitúdót, az energiaigényt, a szonda geometriáját és a szakaszos vagy gyártósorba integrált konfigurációt.
Tudjon meg többet a Hielscher folyamatlaboratóriumáról, ahol megvalósíthatósági vizsgálatokat és folyamatoptimalizálást végezhet.
Szakirodalom / 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
A fogászati kerámia ultrahangos őrlésének előrehaladását bemutató mikroszkópos felvételek