Ultraschall-Naassmuelen: Fein Partikelen, präzis hiergestallt
Hielscher Ultraschallapparater sinn effizient Muelapparater fir eng héicheffizient Reduktioun vun der Partikelgréisst, Nanodispersioun an Emulgéierung duerch kontrolléiert Ultraschallkavitatioun mat héijer Intensitéit. Dës Systemer si souwuel fir d’Fuerschung wéi och fir den industrielle Moossstaf entwéckelt a briechen zouverlässeg Agglomerater op, verfeinere Pudder a produzéieren homogen Suspensioune fir Pharmazeutika, Kosmetik, Nanomaterialien a Spezialchemikalien.
Vu graffem Pudder zu eenheetleche Mikro- an Nanopartikelen
Hielscher Ultraschallapparater mat Sond erméigleche leeschtungsstaarkt, präzis kontrolléierbaart Naassmuelen a Feinmuelen – ouni Muelpärelen, Muelkugelen oder aner Muelmëttel. Produzéiert homogen Suspensioune mat héijem Feststoffgehalt a schmuele Partikelgréissteverdeelungen, a verkierzt dobäi d’Veraarbechtungszäit a reduzéiert den Energiebedarf.
Duerch eng präzis Amplitudesteierung an eng fortgeschratt Ausbreedung vun akustesche Wellen erreechen d’Ultraschallapparater eenheetlech Resultater mat minimaler thermescher Belaaschtung, woubäi empfindlech Verbindungen erhale bleiwen an den Duerchsaz an d’Reproduzéierbarkeet maximéiert ginn. Entdeckt, wéi Ultraschallmuelen Ären Aarbechtsoflaf bei der Formuléierung vereinfache kann an d’Leeschtungsfäegkeet vun Ärem Produkt verbessere kann.
Wie soll Ultraschall-Naassmuelen benotzen?
- Hiersteller, déi eng kontrolléiert Reduktioun vun de Partikelen op Mikrometer- oder Nanometergréisst brauchen
- Produzente vu Pigmenter, Tënten, Faarwen an Héichleeschtungsbeschichtungen
- Veraarbechter vu Keramik, Mineralien, Zement a Metalloxiden
- Entwéckler vu pharmazeuteschen a kosmetesche Formuléierungen, déi fein Suspensiounen entwéckelen
- Hiersteller vu Batterien, Katalysatoren a fortgeschrattene Materialien
- Entreprisen, déi héichkonzentréiert oder viskos Suspensioune verschaffen
- Laboratoiren, déi skaléierbar Prozesser fir d’Reduktioun vun der Partikelgréisst entwéckelen
- Hiersteller, déi eng schmuel, eenheetlech Partikelgréissteverdeelung ustriewen
- Betriber, déi eng Kontaminatioun duerch Muelpärelen oder Muelkugele vermeide wëllen
- Produzenten, déi d’Muelzäit, den Energieverbrauch an de Botzopwand reduzéiere wëllen
Deelt eis mat, wéi ee Material Dir benotzt, wéi héich de Feststoffgehalt ass a wéi eng Partikelgréisst Dir ustrieft. Eist Team vun Experten an der Ultraschallbehandlung wäert Iech eng Ultraschallkonfiguratioun fir e verbessert Partikelmuelen empfielen.
Industriellen Ultraschallapparat UIP16000hdT mat 16.000 Watt fir d’Naassmuele vu Pigmenter an Nanopartikelen
Kontrolléiert Reduktioun vun der Partikelgréisst mat Leeschtungsultraschall
D’Reduktioun vu Partikelen op de Mikrometer- oder Nanometerberäich kann eng Formuléierung veränneren. Méi fein Partikele kënnen d’Reaktivitéit, d’Stabilitéit, d’Uewerfläch, d’optesch Eegenschaften an d’Leeschtungsfäegkeet vum Endprodukt verbesseren. Konventionell Kugelmillen, Pärelemillen an aner Mille mat Muelmëttel kënnen awer Ofriffpartikelen abréngen, eng opwenneg Oftrennung vun de Muelmëttel erfuerderen a Schwieregkeeten hunn, bei héije Feststoffkonzentratiounen eng gläichméisseg Behandlung ze garantéieren. Ultraschall-Naassmuele bitt eng propper, kontrolléierbar Alternativ.
Hielscher Ultraschallapparater mat Sond iwwerdroen Ultraschall mat héijer Intensitéit direkt an eng Flëssegkeet oder Suspensioun. Déi ofwiesselend Drockwelle verursaachen akustesch Kavitatioun: Mikroskopesch Bléiser bilden sech a kollabéiere mat extremer Intensitéit, wouduerch Flëssegkeetsstrale mat héijer Vitess, Stousswellen a staark Schéierkräften entstinn. Dës Kräfte beschleunegen déi suspendéiert Partikelen esou, datt se openeestoussen. Déi doraus entstoend Kollisiounen tëscht de Partikelen, d’Fragmentéierung an d’Uewerflächenerosioun reduzéieren Agglomerater – an, ënner genuch intensive Bedéngungen, och Primärpartikelen – op Mikro- an Nanogréisst.
Mat Ultraschall gemuelent Aluminiumoxidtrihydrat
AL(OH)3 gouf vun Alcoa World Alumina LLC, Pittsburgh, PA, USA geliwwert. AL(OH)3 ass och als Aluminiumtrihydroxid vun der ATH-Serie, Bayer-Aluminiumoxidhydrat, C-30, KB-30, KC-30, KH-30, Hydrargillit oder Gibbsit bekannt. Et huet eng Mohs-Häert vun 2,5 bis 3,5.
Ultraschall-Duerchflossreaktere fir déi industriell Inline-Produktioun vu Suspensioune mat Nanopartikelen.
Präzis, widderhuelbar an eenheetlech Partikelgréissteverdeelung
D’Muele mat Ultraschall léisst sech a wäitem Mooss astellen. D’Bedreiwer kënnen d’Amplitude, d’Energiezouféierung, den Drock, d’Temperatur, d’Verweilzäit an den Duerchfluss un d’Material an déi gewënscht Partikelgréisst upassen. Doduerch eegent sech de Prozess fir alles vu schounender Deagglomeratioun bis zu intensivem Feinmuelen. Duerch Rezirkulatioun a Konfiguratioune mat Inline-Duerchflosszelle gëtt d’Suspensioun gläichméisseg der Kavitatiounszon ausgesat, wat reproduzéierbar Resultater an eng enk, homogen Partikelgréissteverdeelung ënnerstëtzt.
Dëse Grad u Kontroll ass wäertvoll fir Pigmenter, Tënten, Beschichtungen, Keramik, Metalloxiden, Mineralien, Katalysatoren, pharmazeutesch Produkter an aner fortgeschratt Materialien, bei deenen ze grouss Partikelen oder eng breet Verdeelung d’Qualitéit beeinträchtege kënnen. Prozessparameter, déi am Laboratoire festgeluecht goufen, kënnen op d’Pilotproduktioun an d’industriell Produktioun iwwerdroe ginn, wat eng systematesch Entwécklung an eng Vergréisserung vum Produktiounsmoossstaf erméiglecht.
Veraarbechtung mat héijem Feststoffgehalt ouni Muelmedien
Well d’Partikelverklengerung duerch Kavitatioun a Kollisiounen tëscht de Partikele selwer bewierkt gëtt, si keng Kärelen, Pärelen oder Muelkugelen néideg. De Verzicht op Muelmedie vermeit eng potenziell Kontaminatiounsquell a mécht et iwwerflësseg, Muelmedien ze kafen, ze botzen, ze ersetzen an aus der fäerdeger Suspensioun ofzetrennen. Déi einfach Geometrie vun de Flächen, déi mat der Flëssegkeet a Kontakt kommen, erliichtert och d’Botzen an de Wiessel vun engem Produkt op en anert.
Hielscher Ultraschallapparater kënnen héich konzentréiert a viskos Feststoffsuspensioune verschaffen. En héije Feststoffgehalt bedeit, datt manner Flëssegkeet gehandhaabt muss ginn an a ville Fäll och manner nokommend Konzentratioun oder Dréchnung néideg ass. En kann och de Mueleffekt tëscht de Partikele verstäerken, andeems en d’Heefegkeet vun de Partikelkollisiounen erhéicht. Dës Kombinatioun mécht d’Muele mat Ultraschall besonnesch attraktiv fir konzentréiert Masterbatchen a Suspensiounen am Produktiounsmoossstaf.
Mikroskopbiller, déi de Fortschrëtt beim Muele vun uelegbaséierte Magentapigmenter mat Ultraschall weisen
Beispiller: Naassmuele vun Nanopartikele mat Héichleeschtungsultraschall
D’Muele mat Ultraschall eegent sech besonnesch fir d’Veraarbechtung vu Materialien am Mikro- an Nanometerberäich, wéi Keramik, Aluminiumoxidtrihydrat, Bariumsulfat, Kalziumkarbonat a Metalloxiden. D’Tabellen hei drënner weisen mikroskopesch Biller vum Muele vun Aluminiumoxidtrihydrat (vun 150 Mikrometer bis erof op 10 Mikrometer), Keramik (vun 30 Mikrometer bis erof op 2 Mikrometer) an Natriumkarbonat (vun 70 Mikrometer bis erof op 3 Mikrometer). Déi mikroskopesch Biller op dëser Säit weisen Iech de Fortschrëtt beim Muele mat Ultraschall un de Beispiller vun Dentalkeramik, Magentapigmenter, Natriumkarbonat an hydratiséiertem Aluminiumoxid.
Mikroskopbiller, déi de Fortschrëtt beim Muele vun Natriumkarbonat (Na2CO3) an Isopropanol mat Ultraschall weisen.
Mat Ultraschall behandelt Kräidfaarf um Grindometer weist déi perfekt gläichméisseg Deagglomeratioun a Partikelgréissteverdeelung vun de Pigmenter
D’Dispersioun mat Ultraschall suergt fir eng effektiv Partikelverklengerung an eng gläichméisseg Verdeelung vu Rußpigmenter an UV-Tënt.
Méi Ausstouss aus all Veraarbechtungsschrëtt
D’Ultraschallenergie gëtt direkt an d’Suspensioun agekoppelt, wou d’Partikelverklengerung stattfënnt. Séier wierkend Kavitatiounskräfte kënnen d’Muelzyklen verkierzen, wärend déi effizient Ëmwandlung vun elektrescher Energie a mechanesch Beweegung den Energiebedarf am Verglach mat konventionelle Muelapparater reduzéiere kann. Déi kontinuéierlech Inline-Veraarbechtung ënnerstëtzt zousätzlech en héijen Duerchsaz, eng konstant Qualitéit an d’Integratioun a bestoend Produktiounslinnen.
Fir Hiersteller, déi méi kleng Partikelen, méi enk Verdeelungen, eng méi propper Veraarbechtung an eng effizient Vergréisserung vum Produktiounsmoossstaf ustriewen, maachen Hielscher Ultraschallapparater mat Sond aus dem Naassmuelen e präzis entwéckelte Prozess – vu Laborversich bis zur kontinuéierlecher industrieller Produktioun.
Kontinuéierleche Betrib fir héijen Duerchsaz
Ultraschallhomogenisatore si ganz einfach z’installéieren an ze bedreiwen. Nëmmen zwee Deeler kommen a Kontakt mam Material, dat gemuele soll ginn: d’Sonotrod aus Titan an d’Duerchflosszell aus Edelstol. Wéinst dem einfachen Opbau vun der Ultraschall-Duerchflosszell kënnen d’Apparater séier gebotzt ginn. Well Hielscher Ultraschallapparater e ganz héije Wierkungsgrad bei der Ëmwandlung vun elektrescher a mechanesch Energie hunn, gëtt fir d’Ultraschallmuelen am Allgemenge manner Leeschtung gebraucht wéi fir konventionell Muelapparater.
Industrielle Sonikator UIP6000hdT (6kW) fir déi gläichzäiteg Pigmentdispersioun a mikrobiell Steriliséierung vu Faarf- a Beschichtungsformuléierungen op Waasserbasis De Mueleffekt op d’Partikele baséiert op intensiver Ultraschallkavitatioun. Wann Flëssegkeete mat Ultraschall vun héijer Intensitéit behandelt ginn, féieren d’Schallwellen, déi sech an de flëssege Medie verbreeden, zu ofwiesselnden Héichdrockzyklen (Kompressioun) an Nidderdrockzyklen (Verdënnung), deenen hir Widderhuelungsrate vun der Frequenz ofhänkt. Wärend dem Nidderdrockzyklus entstinn duerch Ultraschallwelle mat héijer Intensitéit kleng Vakuumblosen oder Huelraim an der Flëssegkeet. Wann d’Blosen e Volumen erreechen, bei deem si keng Energie méi ophuele kënnen, fale si wärend engem Héichdrockzyklus hefteg zesummen. Dëst Phänomeen gëtt Kavitatioun genannt.
D’Implosioun vun de Kavitatiounsblosen féiert zu Mikroturbulenzen a Mikrostrale mat Vitessë vu bis zu 1000km/hr. Grouss Partikele ginn un der Uewerfläch erodéiert (duerch d’Zesummefale vu Kavitatiounsblosen an der Flëssegkeet ronderëm) oder an hirer Gréisst reduzéiert (duerch d’Spaltung bei Kollisiounen tëscht de Partikelen oder duerch d’Zesummefale vu Kavitatiounsblosen, déi sech op der Uewerfläch gebilt hunn). Dëst féiert zu enger staarker Beschleunegung vun der Diffusioun, de Stofftransportprozesser an de Reaktiounen an der fester Phas, well sech d’Kristallitgréisst an d’Struktur änneren.
Ultraschallprozessoren an Duerchflosszelle fir d’Dispergéieren an d’Naassmuele vu Puddere si fir de Labo an d’Produktioun disponibel. D’Industriesystemer kënne ganz einfach fir den Inline-Betrib nogerëscht ginn. Fir d’Fuerschung an d’Teste vun dësem Prozess souwéi fir vill sonochemesch Prozesser recommandéiere mir eis Laboapparater oder den UIP1000hd.
Nanodiamante kënne mat Hielscher Ultraschallapparater effizient an zouverlässeg dispergéiert ginn.
Heefeg gestallte Froen iwwer d’Ultraschall-Naassmuelen
Wat ass Ultraschall-Naassmuelen?
Ultraschall-Naassmuelen ass e Prozess fir d’Partikelgréisst ze reduzéieren, bei deem Ultraschall mat héijer Leeschtung op eng flësseg Schlämm applizéiert gëtt. Akustesch Kavitatioun erzeugt intensiv Schéierkräften, Stousswellen a Kollisiounen tëscht de Partikelen, déi Agglomerater opbriechen a fest Partikelen op Dimensiounen am Mikrometer- oder Nanometerberäich reduzéieren.
Wéi reduzéiert e Sonikator mat Sond d’Partikelgréisst?
D’Ultraschallsond, och Sonotrod genannt, iwwerdréit Ultraschall mat héijer Intensitéit direkt an d’Schlämm. Kavitatiounsblose bilden sech a falen zesummen, wouduerch Flëssegkeetsstrale mat héijer Vitess entstinn, déi d’Partikele beschleunegen an openee pralle loossen. Dës Kollisioune féieren zu der Fragmentéierung vun de Partikelen, der Erosioun vun hiren Uewerflächen an enger effektiver Deagglomeratioun.
Kann Ultraschall-Naassmuelen Nanopartikele produzéieren?
Jo. Hielscher Sonikatore mat Sond kënne fir eng kontrolléiert Mikroniséierung an eng Gréisstreduktioun bis an den Nanoberäich agesat ginn. Déi erreechbar Partikelgréisst hänkt vum Material, der ursprénglecher Partikelgréisst, der Formuléierung vun der Schlämm, der Feststoffkonzentratioun, der Veraarbechtungsintensitéit, der Temperatur, dem Drock an der Dauer vun der Ultraschallbehandlung of.
Wéi eng Materialie kënne mam Ultraschallmuele verschafft ginn?
Ultraschall-Naassmuelen eegent sech fir Pigmenter, Tënten, Keramik, Metalloxiden, Mineralien, Zement, Katalysatoren, Batteriematerialien, pharmazeutesch Produkter, Kosmetik a fortgeschratt Nanomaterialien. Et kann Partikele verschaffen, déi a Waasser, Léisungsmëttelen, Ueleger, Harzer an anere kompatibele flëssege Medie suspendéiert sinn.
Ginn et beim Ultraschallmuele Muelpärelen oder Muelkugele gebraucht?
Nee. D’Reduktioun vun der Partikelgréisst mat Ultraschall erfuerdert keng konventionell Muelkierper. Duerch Kavitatioun ausgeléiste Partikelkollisioune suerge fir de Mueleffekt. De Verzicht op Pärelen a Kugele reduzéiert de Risiko vu Veronrengegungen duerch Muelkierper a mécht et iwwerflësseg, d’Muelkierper ofzetrennen, ze botzen, z’ersetzen an z’entsuergen.
Kënnen Hielscher Sonikatore Schlämme mat engem héije Feststoffundeel verschaffen?
Jo. Hielscher Ultraschallprozessoren kënnen héich konzentréiert a viskos Suspensioune verschaffen. En héije Feststoffgehalt reduzéiert de Volume vun der Flëssegkeet, déi verschafft muss ginn, a kann d’Kollisiounen tëscht de Partikele verstäerken, wat d’Ultraschallmuele fir konzentréiert Schläim an d’Produktioun vu Masterbatchen attraktiv mécht.
Ergëtt d’Ultraschallmuelen eng enk Partikelgréissteverdeelung?
Eng gläichméisseg Belaaschtung an der Ultraschallkavitatiounszon ënnerstëtzt eng enk an homogen Partikelgréissteverdeelung. D’Rezirkulatioun an déi kontinuéierlech Inline-Veraarbechtung hëllefen, eng gläichméisseg Behandlung vum ganze Schläim ze garantéieren a gläichzäiteg d’Zuel vun ze groussen oder net genuch verschaffte Partikelen ze reduzéieren.
Wéi eng Parametere vum Ultraschallmuele kënne kontrolléiert ginn?
Wichteg Parametere sinn d’Ultraschallamplitud, den Energieantrag, den Drock, d’Temperatur, d’Duerchflossrate, d’Verweilzäit an d’Feststoffkonzentratioun. Eng prezis Kontroll erlaabt et, de Prozess fir eng scho uerdentlech Deagglomeratioun, intensivt Feinmuelen oder eng reproduzéierbar Nanodispersioun unzepassen.
Ass d’Ultraschallnaassmuelen energieeffizient?
D’Ultraschallenergie gëtt direkt an de Schläim iwwerdroen, wou d’Partikelgréisst reduzéiert gëtt. Séier wierkend Kavitatiounskräfte kënnen d’Veraarbechtungszyklen verkierzen an den Energiebedarf am Verglach mat verschiddene konventionelle Muelmethoden reduzéieren. Den tatsächlechen Energieverbrauch hänkt vum Material, der ugestriefter Partikelgréisst, dem Duerchsaz an der Prozesskonfiguratioun of.
Kann d’Ultraschallmuele kontinuéierlech bedriwwe ginn?
Jo. Hielscher Sonikatore kënne mat Duerchflosszellereaktore fir kontinuéierlecht Inline-Naassmuelen integréiert ginn. D’Inline-Veraarbechtung erméiglecht eng kontrolléiert Verweilzäit, eng gläichbleiwend Produktqualitéit, en héijen Duerchsaz an eng einfach Integratioun a bestoend industriell Produktiounslinnen.
Kann en Ultraschallmuelprozess op e méi grousse Moossstaf iwwerdroe ginn?
D’Ultraschallmuele ka mat engem Laborsonikator entwéckelt ginn a mat definéierte Prozessparameteren a spezifeschem Energieantrag op Pilotanlagen oder industriell Anlagen iwwerdroe ginn. Hielscher bitt Sonikatore mat Sond fir Tester a klengem Moossstaf, d’Prozessentwécklung an déi kontinuéierlech kommerziell Produktioun un.
Wéi wielen ech dee richtegen Hielscher Sonikator aus?
D’Auswiel vum Sonikator hänkt vum Material, dem Schläimvolume, dem Feststoffgehalt, der Viskositéit, der Ausgangspartikelgréisst, der erfuerderlecher Endgréisst an dem gewënschten Duerchsaz of. E Muelversuch kann hëllefen, déi optimal Amplitud, den Energiebedarf, d’Sondegeometrie an d’Konfiguratioun fir de Chargebetrib oder den Inline-Betrib ze bestëmmen.
Léiert méi iwwer den Hielscher Prozesslaboratoire fir Är Machbarkeetstester an d’Optimiséierung vun Äre Prozesser.
Literatur / Referenzen
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2020): Dispersion of microfine cement grout with ultrasound and conventional laboratory dissolvers. Construction and Building Materials, Volume 251, 2020.
- I. Fasaki, K. Siamos, M. Arin, P. Lommens, I. Van Driessche, S.C. Hopkins, B.A. Glowacki, I. Arabatzis (2012): Ultrasound assisted preparation of stable water-based nanocrystalline TiO2 suspensions for photocatalytic applications of inkjet-printed films. Applied Catalysis A: General, Volumes 411–412, 2012. 60-69.
- Badgujar, N.P.; Bhoge, Y.E.; Deshpande, T.D.; Bhanvase, B.A.; Gogate, P.R.; Sonawane, S.H.; Kulkarni, R.D. (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment Resin Technology, Vol. 44 No. 4, 2015. 214-223.
- Bhagawat, L.I., Patil, V.S., Kale, B.B., Sonawane, S.H., Bhanvase, B.A., Pinjari, D.V. and Ashokkumar, M. (2016): Sonoprocessing of LiFePO4 nanoparticles and nanocomposites for cathode material in lithium ion batteries. Polymer Composites 37, 2026. 1874-1880.
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin 2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon, Vol. 168, 2020.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
UIP1000hd
Mikroskopbiller, déi de Fortschrëtt vum Ultraschallmuele vun Dentalkeramik weisen