초음파 분산기가 인라인 측정에 미치는 영향

일차 입자의 특성을 분석하고 측정하려면 입자를 잘 분산시켜야 합니다. 응집체가 측정 결과를 왜곡하기 때문입니다. 초음파는 응집체를 파괴하고 일차 입자 사이에 적절한 거리를 유지하여 각 입자를 개별적으로 검출할 수 있는 조건을 만드는 신뢰할 수 있는 도구입니다. 다음 Sequip 연구에서는 신뢰할 수 있는 입자 특성 분석을 위해 Hielscher 초음파 처리기와 Sequip의 인라인 측정 시스템을 성공적으로 결합한 사례를 소개합니다.

입자는 반데르발스 힘과 같은 입자 간 결합력으로 인해 응집 및 집합하는 경향이 있습니다. 이 과정에서 여러 (일차) 입자가 서로 합쳐져 더 복잡한 입자(이른바 이차 입자)를 형성합니다. 응집 및 집합 과정은 다음과 같은 이유로 측정에 상당한 영향을 미칩니다:

• 입도 분포의 변화(응집체가 하나의 단일 입자로 측정되기 때문)
• 유동 특성의 변화
• 물질의 정상 상태 변화

따라서 공정은 여러 변수의 영향을 받으며, 이는 신뢰할 수 있는 평가를 방해합니다.

입자 측정

Sequip의 PAT 센서는 입자를 직접 측정하도록 개발되어 입도 분포의 변화를 일관되게 기록하고 신뢰성 있게 평가할 수 있습니다. 현장 PAT 측정 장비를 사용하면 새로운 제형을 개발하는 동안 전반적인 형태에 관한 추가 정보를 얻고 가공 중 제품 품질을 관리할 수 있습니다.
측정은 실험실에서 현장 방식으로 수행하거나 공정 중 인라인으로 실시간 수행할 수 있으며, 제품 특성과 동적 입도 범위에 따라 정확한 측정 결과를 제공합니다.

문제:

응집체는 입자 특성 분석 결과를 왜곡합니다. 신뢰할 수 있는 측정을 위해서는 응집 과정을 방지해야 합니다. 가장 간단한 방법은 분산제/분산 첨가제를 첨가하는 것입니다. 그러나 분산제를 사용하면 제품의 원래 제형이 바뀌므로 측정 결과가 실제 입도 분포를 반영하지 못하게 됩니다. 따라서 생산 중 공정 관리에 분산 첨가제를 사용하는 것은 적절한 방법이 아닙니다.

아래 도표는 입도 분포가 최대 500–630μm인 폴리염화비닐 PVC800을 보여줍니다. 그러나 응집으로 인해 측정 결과에는 1400μm의 피크가 나타납니다.

그림 1은 PVC 800의 측정 결과를 보여줍니다: PVC 800은 일반적으로 약 500–630μm에서 피크가 나타나는 입도 분포를 보입니다. 그러나 여기서는 응집으로 인해 최대 1400μm의 피크가 측정됩니다.

해결책:

공정에 의존하지 않는 대안은 초음파 분산기를 설치하는 것입니다.
초음파 분산의 긍정적인 영향을 입증하기 위해 PVC800 현탁액을 초음파 처리하여 해응집했습니다. PVC800 제형이 담긴 유리 비커를 초음파 분산기 UP200S로 초음파 처리하는 동시에 Sequip의 PAT 센서로 입자 특성을 현장에서 분석했습니다.
초음파 균질기는 초음파를 매질에 전달하여 기계적 진동과 강력한 전단력을 발생시킵니다. 고출력 저주파 초음파는 응집체를 효과적으로 분산시킵니다. 이에 따라 개별 입자만 센서의 초점에 들어오므로 실제 입도 분포를 측정할 수 있습니다. 다음 도표에서 이를 뚜렷하게 확인할 수 있습니다:

그림: 2 이 도표는 초음파를 사용한 PVC 800 입자의 측정 결과(녹색)가 초음파 없이 얻은 측정 결과(빨간색)보다 더 작고 더 균일한 입도 분포를 보인다는 것을 명확하게 보여줍니다.

요약

초음파 처리가 해응집 및 입자 파쇄에 적합하고 신뢰할 수 있는 도구임이 입증되었습니다. 초음파 분산은 생산의 어느 단계에서나 유연하게 적용할 수 있으며, Sequip의 PAT 센서 시스템을 통한 신뢰할 수 있는 입도 측정 및 평가를 보장합니다.