실험실용 초음파 고전단 배치식 믹서 & 생산 규모

습윤, 수화, 균질화, 분쇄, 분산, 유화 및 용해는 Hielscher의 초음파 고전단 배치 혼합기의 일반적인 적용 분야입니다. 초음파 배치 혼합은 고속으로 수행되며, 신뢰할 수 있고 재현성 높은 결과를 통해 실험실, 벤치탑 및 본격적인 상업 생산 규모에서 탁월한 공정 결과를 제공합니다. Hielscher의 다목적 배치 균질기는 균일한 고체/액체 및 액체/액체 혼합물을 고속으로 혼합하여 최고의 제품 품질을 보장합니다.

초음파 고속 배치 혼합: 높은 전단력을 이용한 공정 강화

• 빠른 분산: 서브미크론 입자의 즉각적인 응집 해체 & 나노 물질.
• 다용도 가공: 고점도 물질, 페이스트 및 연마성 물질에 이상적입니다.
• 선형 확장: 실험실 단계부터 본격적인 양산 단계에 이르기까지 완전히 재현 가능한 결과.
• 에너지 효율: 경쟁 기술에 비해 에너지 소비량이 적습니다.

초음파를 이용한 고속 배치 혼합, 높은 전단력

초음파 고전단 배치 혼합은 로터-스테이터 혼합기, 제트 혼합기, UltraTurrax 시스템과 같은 기존 기술에 비해 상당한 발전을 이룬 것으로, 뛰어난 공정 효율과 제품 품질을 제공합니다. 기존 방식이 기계적 전단에 의존하는 반면, 초음파 혼합기는 고에너지 음파를 이용하여 음향 캐비테이션을 유도함으로써, 극한의 국부적 조건으로 정의되는 독특한 미세 혼합 환경을 조성합니다. 이 현상은 충격파와 최대 280 m/s에 달하는 고속 액체 제트를 생성하며, 이는 분말의 신속한 습윤, 서브미크론 및 나노 입자의 즉각적인 응집 해체, 그리고 완벽하게 균일한 유화액의 생성에 필요한 강력한 미세 교반을 제공합니다.
이러한 미세 혼합의 장점 외에도, 초음파 시스템은 에너지 효율이 현저히 높고, 마모성이 강한 소재도 손쉽게 처리할 수 있으며, 빠르고 비파괴적인 세척(CIP/SIP)이 가능하기 때문에 까다로운 산업용 응용 분야에 이상적인 선택입니다.

초음파 고전단 배치 혼합은 누가 사용해야 할까요?

초음파 고전단 배치 혼합 방식은 제조업체, 제형 개발자 및 R&D 담당자에게 이상적입니다.&정밀성, 일관성, 신속한 분산이 필수적인 다양한 산업 분야의 D 팀. 특히 나노 및 서브미크론급 소재, 고점도 페이스트, 연마 슬러리, 또는 복잡한 고체-액체 및 액체-액체 배합물을 처리하는 기업에 매우 유용합니다. 화장품, 제약, 첨단 소재, 식품 등의 산업 & 음료, 페인트 & 코팅, 특수 화학 제품 및 나노기술 분야에서는 열적 열화 없이 분말의 즉각적인 습윤, 균일한 유화, 일관된 입자 크기 감소를 달성하기 위해 이 기술을 활용합니다. 귀사의 공정이 재현 가능한 결과, 실험실 단계에서 생산 단계로의 완벽한 선형적 규모 확대, 그리고 기존의 로터-스테이터 시스템에 비해 낮은 에너지 소비를 요구한다면, 초음파 고전단 배치 혼합 기술은 귀사의 정확한 사양을 충족하도록 설계되었습니다.

음향 캐비테이션 – 초음파 전단력 및 혼합의 작동 원리

고에너지 초음파가 액체나 슬러리에 전달되면, 고압과 저압이 번갈아 가며 반복되는 주기(예: 20kHz에서 초당 20,000회)에 따라 액체 내에 진공 기포나 공극이 생성됩니다. 이러한 기포는 더 이상 에너지를 흡수할 수 없게 될 때까지 여러 주기에 걸쳐 성장하다가 격렬하게 붕괴됩니다. 기포가 붕괴되는 동안 국부적으로 극한의 조건이 발생하는데, 온도는 최대 5,000K, 압력은 최대 2,000atm에 달하며, 액체 분사 속도는 최대 280m/s에 이릅니다. 이 현상을 캐비테이션이라고 합니다. 초음파 캐비테이션은 콜로이드, 분말, 유체, 오일, 그리스, 수지, 에폭시, 안료 페이스트, 잉크, 페인트, 실리콘, 크림, 젤, 폴리머, 우레탄 등 다양한 혼합, 분쇄 및 연마 공정에 성공적으로 적용되고 있습니다.
 

초음파 혼합은 음향 캐비테이션과 그에 따른 유체역학적 전단력을 기반으로 합니다.

왜 초음파인가? – 전체 공정 제어용

초음파 혼합을 사용하면 모든 중요한 공정 매개 변수를 정확하게 제어 할 수 있습니다. 이는 가장 효율적으로 운영하면서 최적의 공정 결과를 달성하는 데 매우 중요합니다.

• 초음파 진폭:

sonotrode (초음파 혼 / 프로브)에서 수평 영역의 변위는 초음파 장치의 전원 설정, sonotrode의 선택 및 부스터 혼의 사용에 의해 공정 요구 사항에 맞게 조정할 수 있습니다.

• 압력:

초음파 처리 공정에 압력을 가하면 공정 강도가 높아지며, 이를 ‘마노소닉화(MS)’라고 합니다. 고압 조건에서 발생하는 초음파 캐비테이션은 더욱 강력하고 격렬해집니다. 따라서 Hielscher는 가압이 가능한 밀폐형 배치 반응기를 제공합니다.

• 초음파 처리 기간:

일반적으로 초음파 처리 시간이 길수록 입자 크기 감소, 분산 등과 같은 공정 진행도가 더 높아집니다. – 단, 공정 매체에 영향을 미치기에 충분한 강도가 적용되는 경우.

• 온도:

초음파는 비열적 기계적 가공 기술입니다. 하지만 열역학 법칙에 따라, 물질에 전달된 에너지는 결국 항상 열로 변환됩니다. 그러나 Hielscher 초음파 처리기의 뛰어난 에너지 효율 덕분에 플러그에서 공급되는 에너지의 최대 90%가 초음파로 변환되어 공정 매체에 전달됩니다.

• 점도:

공정 매체의 점도는 초음파 가공에 있어 중요한 요소입니다. 입자 크기 감소, 분쇄, 분산과 같은 응용 분야의 경우, 캐비테이션 충격파로 인한 입자 간 충돌은 입자 파쇄를 유발하는 주요 공정 효과 중 하나이므로, 높은 입자 부하가 유리합니다.

여러분에게 딱 맞는 믹싱 솔루션을 함께 설계해 봅시다!

최적의 공정 조건(= 필요한 최소 에너지 입력으로 최상의 결과)을 결정하려면 대상 공정 목표에 따라 위에 명시된 매개변수를 설정해야 합니다.
타당성 시험 및 공정 최적화는 실험실 및 벤치탑 규모에서 손쉽게 수행할 수 있습니다. 얻어진 모든 결과는 정확하게 재현 가능하며, 생산 규모로 선형적으로 확대 적용할 수 있습니다. Hielscher Ultrasonics는 전문적인 컨설팅과 모든 장비를 갖춘 공정 실험실을 제공하며, 이곳에서 고객님과 함께 또는 고객님을 대신하여 공정을 최적화해 드립니다!
Hielscher는 초음파 공정 솔루션의 전문가입니다. 오늘 저희에게 연락하십시오, 우리는 당신에게 당신의 신청 필요를 해결하기 위하여 적당한 단위를 추천하게 기쁩니다!

문헌 / 참고문헌