Ultraskaņas izkliedētāja ietekme uz inline mērījumiem

Primāro daļiņu raksturošanai un mērīšanai daļiņām jābūt labi izkliedētām, jo aglomerāti vilto mērījumu rezultātus. Ultraskaņa ir uzticams līdzeklis, lai iznīcinātu aglomerātus un radītu apstākļus, kur primārās daļiņas atrodas pietiekamā attālumā viena no otras, lai tās varētu noteikt kā atsevišķas daļiņas. Nākamais Sequip pētījums iepazīstina ar veiksmīgu Hielscher's kombināciju ultraskaņas ierīces ar Sequip's Sequip uzticamam daļiņu raksturojumam.

Sakarā ar sasaistes spēkiem starp daļiņām, piemēram, van der Vālsa spēkiem, daļiņām ir tendence aglomerēties un agregēties. Tādējādi vairākas (primārās) daļiņas saplūst kopā un veido sarežģītāku daļiņu (tā sauktās sekundārās daļiņas). Aglomerācijas un agregācijas procesi būtiski ietekmē mērījumus, jo:

• izmaiņas daļiņu izmēru sadalījumā (jo aglomerātus mēra kā vienu daļiņu),
• izmaiņas plūsmas īpašībās
• materiāla normālā stāvokļa izmaiņas;

Līdz ar to procesu ietekmē daudzi mainīgie, kas traucē ticamam novērtējumam.

daļiņu mērīšana

Sequip PAT sensori ir izstrādāti tiešai daļiņu mērīšanai, lai daļiņu izmēra sadalījuma izmaiņas tiktu konsekventi reģistrētas un droši novērtētas. In-situ PAT mērīšanas iekārtas ļauj iegūt papildu informāciju, izstrādājot jaunus formulējumus par vispārējo morfoloģiju, kā arī kontrolēt produktu kvalitāti apstrādes laikā.
Mērījumu var veikt in situ laboratorijā vai inline un reālā laikā procesa laikā, nodrošinot precīzus mērījumu rezultātus atkarībā no produkta īpašībām un dinamiskā izmēra diapazona.

Problēma:

Aglomerāti vilto daļiņu raksturošanas rezultātus. Lai iegūtu ticamus mērījumus, ir jānovērš aglomerācijas process. Vienkāršākais veids būtu disperģējošas / izkliedējošas piedevas pievienošana. Tomēr disperģējošas vielas izmantošana maina produkta sākotnējo sastāvu, un līdz ar to mērījumu rezultāti neatspoguļotu faktisko izmēru sadalījumu. Tāpēc procesa kontrolei ražošanas laikā disperģējošu piedevu izmantošana ir nepiemērota metode.

Zemāk redzamajā diagrammā attēlots PVC800, polivinilhlorīds, kura daļiņu izmēra sadalījums nepārsniedz 500-630μm. Tomēr aglomerācijas dēļ mērījumu rezultāti uzrāda maksimumu 1400 μm.

1. attēlā parādīts PVC 800 mērījums: PVC 800 parasti parāda daļiņu izmēra sadalījumu ar pīķiem aptuveni 500-630μm. Tomēr šeit aglomerācijas dēļ tiek mērīti pīķi līdz 1400 μm.

Risinājums:

No procesa neatkarīga alternatīva ir ultraskaņas izkliedētāja uzstādīšana.
Lai pierādītu ultraskaņas izkliedēšanas pozitīvo ietekmi, PVC800 suspensija tika deagglomerēta ar ultraskaņu. Stikla vārglāze ar PVC800 preparātu tika apstrādāta ar ultraskaņas izkliedētāju UP200S, kamēr daļiņas tika raksturotas in situ ar Sequip PAT sensoru.
Ultraskaņas homogenizators savieno ultraskaņas viļņus vidē, radot mehāniskas vibrācijas un spēcīgus bīdes spēkus. Lieljaudas, zemas frekvences ultraskaņa efektīvi izkliedē aglomerātus. Tādējādi sensora fokusā nonāk tikai atsevišķas daļiņas, lai varētu izmērīt patieso daļiņu izmēra sadalījumu – kā skaidri parādīts šajā diagrammā:

Zīm. 2: Diagrammā skaidri parādīts, ka PVC 800 daļiņu mērīšanai ar ultraskaņu (zaļā krāsā) ir mazāks un regulārāks daļiņu izmēra sadalījums nekā mērījumu rezultātiem, kas iegūti bez ultraskaņas (sarkans).

Kopsavilkuma

Ir pierādīts, ka ultrasonication ir piemērots un uzticams instruments deaglomerācija un daļiņu lūzums. Ultraskaņas izkliedēšanu var īstenot elastīgi jebkurā ražošanas posmā un nodrošina uzticamu daļiņu izmēra mērīšanu un novērtēšanu ar Sequip PAT sensoru sistēmu.

Sequip