超音波によるハイシアー・ミキシング
ハイシアミキサーは、液体やスラリーに高いせん断力を加え、2つ以上の液相-固相または液相-液相を均一に分散、混合、乳化させるものです。超音波ミキサーは、高出力の超音波を液体に照射することで発生する音響キャビテーションにより、高いせん断力を発生させます。超音波ハイシアミキサーは、一般的に使用されているハイシアブレードミキサー、マルチシャフトミキサー、高圧ホモジナイザー、コロイドミル、ブレードアジテーターよりも優れた混合技術です。
超音波ハイシアミキサーの利点
超音波ハイシアミキサーは50Wのラボ用ホモジナイザーから16,000Wの工業用ミキシングシステムまで取り揃えています。ラボ用、卓上用、工業用と幅広いラインナップを取り揃えておりますので、お客様の用途や生産量に最適な超音波ハイシアミキサーをお選びいただけます。
超音波プローブの高振幅は、高速で複雑な乱流を持つ液体の流れに強烈なキャビテーションを発生させる。超音波により発生する強い水力的・機械的せん断力により、粒子や液滴をミクロン・ナノサイズまで減少させます。超音波処理のパラメータは正確に制御・調整できるため、混合、粉砕、分散の影響を材料やプロセスの目標に正確に適合させることができます。超音波ハイシアミキサーは、混合・粉砕時間を短縮し、微細・超微細な分散液を確実に生成します。
超音波ミキサーはバッチ式およびインラインフロー式プロセスに使用できます。多種多様な超音波フローセルやリアクターにより、流量や粘度の異なる流れを混合することができます。超音波ハイシアミキサーは非常に高濃度の固体を扱うことができ、非常に研磨性の高い粒子でも問題ありません。
ソニケーションによる高剪断混合はどのように機能するのか?
超音波ハイシアミキサーは、ハイシアブレードミキサー、マルチシャフトミキサー、コロイドミル、高圧ホモジナイザー、ブレードアジテーターシステムなどの工業用混合システムと同じ機械原理を使用しています。超音波ミキシングシステムは、粒子の分散や粉砕、油相と水相の乳化、固形物の可溶化、液体やスラリー中のあらゆる種類の材料の均一混合物の製造に使用されます。超音波シャーミキサーは、バッチタンクやフローセルなどの混合容器に超音波プローブを組み込む。超音波分解プローブは液体中で非常に高い周波数で振動し、液体中に激しい超音波キャビテーションを発生させます。キャビテーション気泡の崩壊により強力なせん断力が発生し、液滴、凝集塊、凝集体、さらには一次粒子を破壊し、破砕します。超音波キャビテーションは最高時速1000kmの高速キャビテーション流を発生させるため、キャビテーション液体ジェットは粒子を加速させる。加速された粒子が互いに衝突すると、粉砕媒体として作用します。その後、衝突した粒子は粉砕され、ミクロンまたはナノサイズに縮小されます。超音波キャビテーション分野では、圧力は真空から最大1000barの間で素早く繰り返し交互に変化する。4枚のミキサーブレードを持つロータリーミキサーで、同じ周波数の交互圧力サイクルを実現するには、30万rpmという驚異的な回転数で運転する必要がある。従来のロータリー・ミキサーやローター・ステーター・ミキサーでは、回転数に限界があるため、キャビテーションの発生量はそれほど多くありません。
超音波ハイシアミキサー UIP2000hdT2kWの強力なミキシング・ユニット
加工のヒント圧力下での超音波ミキシング
超音波リアクターまたはフローセルに圧力を加えると、音響キャビテーションが強化されます。Hielscher Ultrasonicsは、5bargまで簡単に加圧できる様々なタイプのフローセルとリアクターを提供しています。カスタマイズされた超音波リアクターは300bargまでの高圧に対応できます。
超音波ハイシアミキサーとその用途
超音波ハイシアミキサーは、固形物、液滴、結晶、繊維などの粒子を破壊し、ミクロンからナノレベルの大きさまで分解するために、粒子に必要な衝撃を与える強いせん断力を発生させます。材料の硬さやもろさに応じて、超音波プロセスのパラメーターを正確に調整することで、望ましい混合結果を得ることができる。高剪断ブレード攪拌機、高圧ホモジナイザー、コロイド/ビーズミル、シャフトミキサーなどの代替混合方法と比較した場合、超音波解砕機はいくつかの大きな利点を提供します。
超音波ハイシアミキサーの利点
- 高強度キャビテーションとせん断
- 均一な粒子処理
- 高い固体濃度
- ノズルなし/目詰まりなし
- 粉砕媒体(ビーズなど)が不要
- 線形スケーラビリティ
- 簡単 & 安全運転
- 掃除が簡単
- 時間 & エネルギー効率
粒度分布測定用超音波ハイシアミキサー
超音波解砕機は、一次粒子の実質的な粉砕(粉砕と呼ばれる)または凝集塊の破壊(解凝集/分散と呼ばれる)のいずれであっても、粒子径の縮小と粒子分布のために使用されます。
超音波粉砕と粒子の分散についてもっと読む!
乳化用超音波ハイシアミキサー
プローブ型超音波ミキサーを使用して2つの非混和性液体(水と油など)を超音波処理すると、超音波キャビテーションによって液滴が破壊される。 – の非常に小さな液滴を生成し、それを混合する。超音波ハイシアミキサーはナノサイズの液滴を容易に生成するため、安定化された超音波エマルションは長期安定性と透明な外観を示す。
どのような種類のエマルションにも、最適な液滴サイズと特性が得られる特定の乳化/せん断閾値があるため、混合パラメーターの正確な調整は極めて重要です。剪断力が低すぎると液滴が大きくなりすぎ、すぐに合体して相分離を起こし、逆に剪断力が高すぎると製品を破壊してしまいます。超音波ハイシアミキサーは、プロセスのニーズに合わせて正確に制御・調整することができます。
超音波ナノ乳化についての詳細はこちらをご覧ください!
超音波ハイシアミキサー UP200Ht 乳化用
混合・溶解用超音波ハイシアミキサー
超音波ハイシアミキサーは、粉体、顔料、繊維などの粒子の混合、粉砕、分散、溶解を迅速、確実、容易に行うために使用されます。超音波で発生するキャビテーションは、固体と液体の間の物質移動を増加させます。超音波キャビテーションは固体粒子に強い影響を与えます:キャビテーションの液体流は固体の表面を侵食し、侵食された破片を液体中に輸送し、均質な懸濁液を生成します。
超音波溶解について詳しくはこちらをご覧ください!
超音波ハイシアミキサーの用途
- ミーリング & 研磨
- デアグロメレーション & 分散
- 乳化
- 粉体の溶解
- 物質移動の改善
- ソノケミカル反応
について ソノステーション – 2kWの超音波発生装置2台、攪拌タンク、ポンプを備えた超音波システム – は、ブレンド、粉砕、分散アプリケーション用のユーザーフレンドリーなシステムです。
あらゆるサイズの高剪断ミキサー
ハイエルシャー・ウルトラソニックスは、コンパクトでパワフルなラボ用ハイシアミキサーから、商業生産レベルの大量処理に対応するパイロット用・工業用ハイシアミキサーまで、高性能ハイシアミキサーの設計・製造・販売を行っています。
試験室用ハイシアミキサー
プローブタイプの超音波ミキサーはどの研究室にもある確立されたツールです。超音波プロセスは大容量までリニアにスケールアップできるため、ヒールシャーの超音波ハイシアミキサーは小規模なプロセスの開発と最適化に最適です。そして、最適なプロセスパラメーターを確立した後、パイロット生産、バルク生産へとリニアにスケールアップすることができます。
超音波ハイシアミキサーは、50ワットから400ワットまでの超音波ミキシングパワーを持ち、ラボスケールで使用できます。
産業用ハイシアミキサー
Hielscher 工業用ハイシアミキサーは、大きなスラリー流を高負荷で粉砕、分散、乳化、混合するために設計されたハイパワー超音波プロセッサーです。これらの工業用ミキサーは高濃度の固体や研磨粒子を容易に扱えます。工業用超音波ハイシアミキサーのプローブ(ソノトロード)にはフランジが付いており、ミキサーをスチールタンク、ガラス容器、プラスチック容器に任意の向きで組み込むことができます。これにより超音波容器を加圧することができます。超音波容器またはフローセルに圧力を加えることで、音響キャビテーションが強化され、超音波混合プロセスが促進されます。Hielscher Ultrasonics社は500~16,000ワットの工業用ハイシアミキサーを提供しています。UIP16000は世界で最もパワフルな超音波ハイシアミキサーです。
高粘度材料? – 問題ないよ! Hielscher 社のベンチトップ型および工業用超音波処理装置は、すべて 250,000 センチポイズまでの粘性スラリーを簡単に処理できます。2,000cPsより高い粘度の場合は、超音波の流体へのカップリングを改善するために、スネークポンプと組み合わせてフロースルー・セルを使用することをお勧めします。
適切な超音波ハイシアミキサーを見つけるには?
Hielscher Ultrasonics社は、強力で信頼性の高い超音波ハイシアミキシングシステムの長年の経験を持つメーカーです。超音波ミキサーのマーケットリーダーであるHielscher社は、ラボ用、ベンチトップ用からパイロット用、工業用スケールまで、超音波ハイシアミキサーとホモジナイザーの設計、製造、販売を行っています。
以下の質問に答えることで、お客様のプロセスに最適なハイシアミキサーを見つけることができます:
- ターゲットとするアプリケーションは何ですか?
- 典型的な処理量はどのくらいですか?
- そのプロセスにおける重要な要素とは?
- 達成しなければならない品質基準は何か?
経験豊富なスタッフが、ミキシングプロセスに関するご質問やご相談を承ります。Hielscher Ultrasonicsは、お客様が最も理想的な超音波ハイシアミキサーを見つけられるよう、超音波処理に関する詳細なコンサルティングを提供しています。しかし、Hielscher社のサービスはこれだけにとどまりません。私たちはお客様の施設、あるいは私たちの超音波プロセスラボやテクニカルセンターでトレーニングを行い、プロセス開発、最適化、スケールアップのお手伝いをいたします。
Hielscher Ultrasonics’ 工業用超音波ミキサーは、硬い粒子や凝集体を破砕したり、固形分濃度の高いスラリーを処理するために必要な、非常に高い振幅を簡単に得ることができます。Hielscherの工業用ミキサーは、24時間365日連続運転で最大200µmの振幅で簡単に運転できます。特定のプロセスでさらに高い振幅が必要な場合は、カスタマイズされた超音波プローブが用意されています。ブースターホーン、フローセル、ソニケーションリアクター、再循環セットアップ一式などのアクセサリーをご用意しており、お客様のプロセス要件に最適な超音波ミキシングシステムを構成することができます。媒体に接触する唯一の部品であるソノトロードとリアクターは、すべてCIP/SIP(定置洗浄・滅菌)に対応しています。
洗練された超音波ハイシアミキサー
Hielscher Ultrasonicsは、最高の使いやすさと最先端の技術進歩を備えた高性能細胞崩壊器に焦点を当てています。このことは、Hielscher社のラボ用細胞崩壊器の規格が、産業機械のインテリジェンスにますます適応していることを意味します。ユーザーはブラウザーのリモコンを介してHielscherのデジタル超音波装置を制御することができます。自動データ記録ソフトウェアは、内蔵のSDカードにネットパワー、トータルパワー、振幅、温度、圧力、時間、日付などのすべての重要な超音波パラメータをCSVファイルとして書き込みます。さらに、超音波分解装置は、決められた時間または特定のエネルギー入力の後に自動シャットオフするようにプログラムしたり、脈動超音波処理モードをプログラムすることができます。プラグイン可能な温度センサーと圧力センサーにより、サンプルの状態を注意深く追跡することができます。熱に敏感な材料の温度制御は、プロセス結果の品質にとって極めて重要な要素であるため、Hielscher社はプロセス温度を目標温度範囲に保つための様々なソリューションを提供しています。
Hielscher社製超音波発生装置の洗練された機能は、最高のプロセス制御、信頼性と再現性の高い超音波処理結果、使いやすさと快適な作業性を保証します。
品質 – ドイツ製
家族経営の企業として、Hielscher社は超音波プロセッサーの最高品質基準を優先しています。すべての超音波処理装置は、ドイツ・ベルリン近郊のテルトウにある本社で設計、製造、徹底的なテストが行われています。Hielscherの超音波装置は、頑丈で信頼性が高いため、お客様の生産現場で活躍します。全負荷、過酷な環境下での24時間365日の稼働は、Hielscherの高性能ミキサーの当然の特徴です。
Hielscher の超音波ハイシアミキサーは、お客様のプロセスに合わせて、様々なサイズや構成でお求めいただけます。小さな実験用ビーカー内の流体処理から、工業レベルでのスラリーの連続フロースルー混合まで、ヒールシャー超音波ハイシアミキサーはお客様に最適なハイシアミキサーを提供します!お問い合わせ – 理想的な超音波ミキサーのセットアップをご提案いたします!
下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です:
| バッチ量 | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 1〜500mL | 10~200mL/分 | UP100H |
| 10〜2000mL | 20~400mL/分 | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1~20L | 0.2~4L/分 | UIP2000hdT |
| 10~100L | 2~10L/分 | UIP4000hdT |
| n.a. | 10~100L/分 | uip16000 |
| n.a. | より大きい | クラスタ uip16000 |
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知っておくべき事実
超音波ミキサーと高剪断ミキサーとしての使用
超音波処理装置はプローブ型の超音波装置であり、超音波プローブを介して超音波振動を処理媒体に伝達することで定義される。プローブはソノトロードとも呼ばれ、超音波周波数、例えば20kHzで振動するチタン棒である。20kHzで振動するということは、プローブの水平面が1秒間に20,000回伸縮することを意味する。プローブ先端の超音波周波数領域におけるこのような急激な動きは、流体中に結合される。流体中では、超音波が媒体を伝わり、高圧と低圧のサイクルが交互に発生する。低圧サイクルの間、極小の真空気泡が発生し、数回の圧力サイクルを経て、それ以上エネルギーを吸収できないポイントに達するまで成長する。最大に成長した時点で、キャビテーション気泡は激しく破裂する。この爆縮により、非常に高い温度と圧力、それぞれの温度差と圧力差、最大180m/秒の流速を持つ液体の流れ、乱流を伴うエネルギー密度の高い場が形成される。このキャビテーションエネルギーは液体やスラリーに強い影響を与え、驚異的な混合、ブレンド、粉砕、分散、乳化の結果をもたらします。超音波ハイシアミキサーは、非常に狭い粒度分布のナノサイズの粒子や液滴を容易に生成します。
超音波/音響キャビテーションと流体力学的キャビテーション処理の違いは何ですかここでお読みください!
超音波ハイシアミキサーの一般的な業界
- 固体/液体製剤の分散、溶解、混合
- 乳化
- 物質科学
- 分析前のサンプル前処理
- ナノ粒子応用
- 粒子の機能化
- 相間移動反応
文献・参考文献
- Pohl M.; Schubert H. (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. International Congress for Particle Technology PARTEC 2004; Nuremberg, Germany.
- Thomas Leong, Muthupandian Ashokkumar, Sandra Kentish(2011): The Fundamentals of Power Ultrasound. – A Review. Acoustics Australia, 54 – Vol. 39 August 2011.
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- Pekarovicova, A.; Pekarovic, J. (2009): Emerging Pigment Dispersion Technologies. Pira International (2009).
- S.E. Karekar; B.A. Bhanvase; S.H. Sonawane; M.P. Deosarkar; D.V. Pinjari; A.B. Pandit(2014): Synthesis of zinc molybdate and zinc phosphomolybdate nanopigments by an ultrasound assisted route: Advantage over conventional method. Chemical Engineering and Processing 87; Nov. 2014.


