インライン測定における超音波分散器の影響

一次粒子の特性評価と測定には、凝集体が測定結果を偽るため、粒子が十分に分散している必要があります。超音波は、凝集体を破壊し、一次粒子を適切な距離で保持し、個々の粒子として検出できる条件を作り出す信頼性の高いツールです。以下のSequip社の研究は、Hielscher社製ソニケーターとSequip社製インライン測定システムの組み合わせによる、信頼性の高い粒子特性評価の成功例を紹介しています。

粒子間の結合力、例えばファンデルワールス力により、粒子は凝集・凝集する傾向がある。それにより、複数の（一次）粒子が合体し、より複雑な粒子（いわゆる二次粒子）を形成する。凝集・凝集プロセスは、以下の理由により測定に大きな影響を与える：

• 粒度分布の変化（凝集体は一つの粒子として測定されるため）
• フロー特性の変化
• 素材の通常状態の変化

その結果、プロセスは多くの変数に影響され、信頼できる評価の妨げとなる。

粒子計測

セキップのPATセンサーは、粒度分布の変化を一貫して記録し、安全に評価できるように、粒子を直接測定するために開発されました。このin-situ PAT測定装置により、全体的な形態に関する新しい製剤の開発中の追加情報を得ることができ、また加工中の製品品質を管理することができます。
この測定は、実験室でのインサイチュ測定、またはプロセス中のインライン・リアルタイム測定が可能で、製品特性とダイナミック・サイズ・レンジに応じた正確な測定結果を提供します。

問題だ：

凝集物は粒子特性評価の結果を改ざんする。信頼性の高い測定のためには、凝集を防ぐ必要がある。最も簡単な方法は、分散剤/分散添加剤を加えることである。しかし、分散剤の使用は製品の元の配合を変えてしまうため、測定結果は実際の粒度分布を反映しない。従って、製造中の工程管理には、分散添加剤の使用は不適切な方法である。

下図は、ポリ塩化ビニルPVC800の粒度分布（最大500～630μm）を示しています。500-630μmである。しかし、凝集により測定結果は1400μmのピークを示しています。

図1は、PVC800の測定結果を示している。PVC800は、通常、約500～630μmにピークを持つ粒度分布を示す。しかし、ここでは、凝集により最大1400μmのピークが測定されている。

解決策

工程に依存しない代替案としては、超音波分散機の設置がある。
超音波分散の好影響を実証するため、PVC800懸濁液を超音波処理で凝集を除去しました。PVC800配合物を入れたガラスビーカーを超音波分散機UP200Sで超音波処理し、その間にSequipのPATセンサーで粒子をその場で特性評価しました。
超音波ホモジナイザーは、機械的振動と強いせん断力を発生させる媒体に超音波を結合させる。高出力、低周波数の超音波が凝集体を効果的に分散させます。これにより、個々の粒子のみがセンサーの焦点に入るため、真の粒度分布を測定することができます。 – 次の図に顕著に示されているように：

図：2 超音波を用いたPVC 800粒子の測定結果（緑色）は、超音波を用いない測定結果（赤色）よりも粒度分布が小さく、規則的であることを明確に示しています。

概要

超音波検査は、そのための適切で信頼できるツールであることが示されている。 脱凝集 そして 粒子破損.超音波分散は、製造のどの段階でもフレキシブルに実施でき、セキップのPATセンサーシステムにより、信頼性の高い粒子径の測定と評価が保証されます。