Pengaruh Disperser Ultrasonik terhadap Pengukuran Inline

Untuk karakterisasi dan pengukuran partikel primer, partikel harus terdispersi dengan baik karena aglomerat mendistorsi hasil pengukuran. Ultrasonik merupakan alat yang andal untuk menghancurkan aglomerat dan menciptakan kondisi yang menjaga jarak antarpartikel primer tetap memadai sehingga partikel tersebut dapat dideteksi sebagai partikel individual. Studi Sequip berikut menyajikan keberhasilan kombinasi sonikator Hielscher dengan sistem pengukuran inline Sequip untuk karakterisasi partikel yang andal.

Akibat gaya ikat antarpartikel, misalnya gaya van der Waals, partikel cenderung mengalami aglomerasi dan agregasi. Dalam proses ini, beberapa partikel (primer) bergabung dan membentuk partikel yang lebih kompleks (yang disebut partikel sekunder). Proses aglomerasi dan agregasi sangat memengaruhi pengukuran akibat:

• perubahan distribusi ukuran partikel (karena aglomerat diukur sebagai satu partikel tunggal)
• perubahan sifat aliran
• perubahan keadaan normal material

Akibatnya, proses dipengaruhi oleh banyak variabel, yang mengganggu keandalan evaluasi.

Pengukuran Partikel

Sensor PAT Sequip dikembangkan untuk pengukuran partikel secara langsung sehingga perubahan distribusi ukuran partikel dicatat secara konsisten dan dievaluasi secara andal. Peralatan pengukuran PAT in situ memungkinkan diperolehnya informasi tambahan mengenai morfologi keseluruhan selama pengembangan formulasi baru serta pengendalian kualitas produk selama pemrosesan.
Pengukuran dapat dilakukan secara in situ di laboratorium atau secara inline dan waktu nyata selama proses, dengan memberikan hasil pengukuran yang akurat bergantung pada karakteristik produk dan rentang ukuran dinamis.

Masalah:

Aglomerat mendistorsi hasil karakterisasi partikel. Untuk memperoleh pengukuran yang andal, proses aglomerasi harus dicegah. Cara paling sederhana adalah menambahkan dispersan/ aditif pendispersi. Namun, penggunaan dispersan mengubah formulasi asli produk sehingga hasil pengukuran tidak akan mencerminkan distribusi ukuran yang sebenarnya. Oleh karena itu, penggunaan aditif pendispersi merupakan metode yang tidak tepat untuk pengendalian proses selama produksi.

Diagram di bawah menggambarkan PVC800, suatu polivinil klorida, dengan distribusi ukuran partikel maks. 500–630μm. Namun, akibat aglomerasi, hasil pengukuran menunjukkan puncak pada 1400μm.

Gbr. 1 menunjukkan pengukuran PVC 800: PVC 800 biasanya menunjukkan distribusi ukuran partikel dengan puncak sekitar 500–630μm. Namun, di sini terukur puncak hingga 1400μm akibat aglomerasi.

Solusi:

Alternatif yang tidak bergantung pada proses adalah pemasangan disperser ultrasonik.
Untuk menunjukkan pengaruh positif pendispersian ultrasonik, suspensi PVC800 dideaglomerasi melalui sonikasi. Gelas beker berisi formulasi PVC800 disonikasi dengan disperser ultrasonik UP200S, sementara partikelnya dikarakterisasi secara in situ dengan sensor PAT Sequip.
Homogenizer ultrasonik mengkopel gelombang ultrasonik ke dalam medium, menghasilkan getaran mekanis dan gaya geser yang kuat. Ultrasonik berdaya tinggi dan berfrekuensi rendah mendispersikan aglomerat secara efektif. Dengan demikian, hanya partikel individual yang masuk ke dalam fokus sensor sehingga distribusi ukuran partikel yang sebenarnya dapat diukur – sebagaimana ditunjukkan dengan jelas pada diagram berikut:

Gbr.: 2 Diagram menunjukkan dengan jelas bahwa pengukuran partikel PVC 800 dengan ultrasonik (hijau) memiliki distribusi ukuran partikel yang lebih kecil dan lebih teratur dibandingkan hasil pengukuran yang diperoleh tanpa ultrasonik (merah).

Ringkasan

Telah ditunjukkan bahwa sonikasi merupakan alat yang sesuai dan andal untuk deaglomerasi dan pemecahan partikel. Pendispersian ultrasonik dapat diterapkan secara fleksibel pada setiap tahap produksi dan memastikan pengukuran serta evaluasi ukuran partikel yang andal dengan sistem sensor PAT Sequip.