Gli effetti di un dispersore ad ultrasuoni sulle misurazioni in linea

Per la caratterizzazione e la misurazione delle particelle primarie, le particelle dovrebbero essere ben disperse in quanto gli agglomerati falsificano i risultati delle misurazioni. Gli ultrasuoni sono uno strumento affidabile per distruggere gli agglomerati e creare le condizioni in cui le particelle primarie sono tenute ad una distanza adeguata l'una dall'altra in modo che possano essere rilevate come particelle singole. Il seguente studio di Sequip presenta la combinazione di successo di Hielscher's Dispositivi a ultrasuoni con il sistema Sequip's Sensori PAT per una caratterizzazione affidabile delle particelle.

A causa delle forze di legame tra le particelle, ad esempio le forze di van der Waals, le particelle tendono all'agglomerazione e all'aggregazione. In questo modo, diverse particelle (primarie) si fondono insieme e formano una particella più complessa (le cosiddette particelle secondarie). I processi di agglomerazione e di aggregazione influenzano significativamente la misura a causa di:

  • variazioni nella distribuzione granulometrica delle particelle (poiché gli agglomerati sono misurati come un'unica particella)
  • cambiamenti nelle proprietà di flusso
  • cambiamenti dello stato normale del materiale

Di conseguenza, il processo è influenzato da molte variabili, che interferiscono con una valutazione affidabile.

La dispersione ad ultrasuoni è una fase cruciale della preparazione del campione prima della misurazione della dimensione delle particelle. La dispersione ad ultrasuoni fornisce una distribuzione uniforme della dimensione delle particelle.

Influenza ultrasonica sulla misurazione delle dimensioni delle particelle

Misurazione delle particelle

I sensori PAT di Sequip sono stati sviluppati per la misurazione diretta delle particelle in modo che i cambiamenti nella distribuzione granulometrica delle particelle siano registrati in modo coerente e valutati in modo sicuro. L'apparecchiatura di misura PAT in-situ permette di ottenere informazioni aggiuntive durante lo sviluppo di nuove formulazioni riguardanti la morfologia generale e di controllare la qualità del prodotto durante la lavorazione.
La misura può essere eseguita in laboratorio o in linea e in tempo reale durante il processo, fornendo risultati di misura esatti a seconda delle caratteristiche del prodotto e della gamma dimensionale dinamica.

Sensore di misura della dimensione delle particelle

Sequip Sensore da laboratorio

Il problema:

Gli agglomerati falsificano i risultati della caratterizzazione delle particelle. Per ottenere misurazioni affidabili, è necessario evitare il processo di agglomerazione. Il modo più semplice sarebbe l'aggiunta di un additivo disperdente/disperdente. Tuttavia, l'uso di un disperdente modifica la formulazione originale del prodotto e di conseguenza i risultati della misurazione non rispecchiano la reale distribuzione dimensionale. Per il controllo del processo durante la produzione, l'uso di additivi disperdenti è quindi un metodo inadeguato.

Lo schema seguente mostra il PVC800, un poli cloruro di vinile, con una distribuzione granulometrica massima delle particelle. 500-630μm. Tuttavia, a causa dell'agglomerazione, i risultati delle misurazioni mostrano picchi di 1400μm.

Il grafico mostra la distribuzione granulometrica del PVC 800. Anche se la dimensione media delle particelle di PVC800 è di circa 500 - 630 µm, la misurazione ha dato picchi fino a 1400µm a causa dell'agglomerato.

La Fig. 1 mostra la misura del PVC 800: il PVC 800 mostra normalmente una distribuzione granulometrica con picchi di circa 500-630μm. In questo caso, tuttavia, si misurano picchi fino a 1400μm a causa dell'agglomerazione.

La soluzione:

Un'alternativa indipendente dal processo è l'installazione di un dispersore a ultrasuoni.
Per dimostrare l'influenza positiva della dispersione ultrasonica, la sospensione in PVC800 è stata deagglomerata mediante sonicazione. Un bicchiere di vetro con la formulazione in PVC800 è stato sonicato con il dispersore ad ultrasuoni UP200S mentre le particelle sono state caratterizzate in situ con il sensore PAT di Sequip.
L'omogeneizzatore ad ultrasuoni accoppia le onde ultrasoniche nel mezzo generando vibrazioni meccaniche e forti forze di taglio. Gli ultrasuoni ad alta potenza e a bassa frequenza disperdono efficacemente gli agglomerati. In questo modo, solo le singole particelle vengono messe a fuoco del sensore in modo da poter misurare la vera distribuzione granulometrica delle particelle. – come indicato nello schema seguente:

Deagglomerazione ultrasonica di particelle di PVC800.

Fig. 2: Il diagramma mostra chiaramente che la misurazione di particelle di PVC 800 con ultrasuoni (verde) ha una distribuzione granulometrica più piccola e regolare rispetto ai risultati di misurazione ottenuti senza ultrasuoni (rosso).

Riepilogo

È stato dimostrato che l'ultrasuoni è uno strumento adeguato e affidabile per de-agglomerazione e rottura di particelle. La dispersione ad ultrasuoni può essere implementata in modo flessibile in qualsiasi fase della produzione e garantisce una misurazione e valutazione affidabile delle dimensioni delle particelle con il sistema di sensori PAT di Sequip.
Sequip - Tecnologia delle dimensioni delle particelle in linea in situ per il laboratorio e il processo

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L'ultrasuoni UP200S di Hielscher e il sensore PAT di Sequip in una configurazione combinata per una misurazione affidabile delle particelle.

Configurazione sperimentale: Sequip Sensore PAT con dispersore ad ultrasuoni UP200S

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Particolarità / Cose da sapere

Gli omogeneizzatori di tessuto ad ultrasuoni sono spesso indicati come sonda sonicator/ sonificatore, lyser sonico, ecografo, ultrasuoni, macinatore ad ultrasuoni, sono-ruptore, sonificatore, dismembratore sonico, distruttore cellulare, dispersore ad ultrasuoni o dissolutore. I diversi termini derivano dalle varie applicazioni che possono essere soddisfatte dalla sonicazione.