Ultrasone Dispersing en Deagglomeration

Het dispergeren en deagglomereren van vaste stoffen in vloeistoffen is een belangrijke toepassing van ultrageluid en sonicatoren van het sonde-type. Ultrasone cavitatie genereert een buitengewoon hoge schuifkracht die deeltjesagglomeraten breekt in afzonderlijke gedispergeerde deeltjes. Vanwege de lokaal gerichte hoge schuifkrachten is sonificatie ideaal voor het produceren van dispersies van mircon- en nanogrootte voor experimenten, onderzoek en ontwikkeling, en natuurlijk voor industriële productie.

Het mengen van poeders in vloeistoffen is een gebruikelijke stap bij de formulering van diverse producten, zoals verf, inkt, cosmetica, dranken, hydrogels of polijstmiddelen. De afzonderlijke deeltjes worden bijeengehouden door aantrekkingskrachten van verschillende fysische en chemische aard, waaronder van der Waals-krachten en de oppervlaktespanning van een vloeistof. Dit effect is sterker voor vloeistoffen met een hogere viscositeit, zoals polymeren of harsen. De aantrekkingskrachten moeten worden overwonnen om de deeltjes te deagglomereren en te dispergeren in vloeibare media. Lees hieronder waarom ultrasone homogenisatoren de superieure dispergeerapparatuur zijn voor de dispersie van submicron- en nanodeeltjes in het lab en de industrie.

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Sonde-type ultrasoonapparaat UP400St voor nanodeeltjesdispersie in een stabiele waterige suspensie.

ultrasonicator UP400St voor de bereiding van nanodeeltjesdispersies in batches.

Ultrasoon dispergeren van vaste stoffen in vloeistoffen

Het werkingsprincipe van ultrasone homogenisatoren is gebaseerd op het fenomeen van akoestische cavitatie. Het is bekend dat akoestische cavitatie intense fysieke krachten creëert, waaronder zeer sterke schuifkrachten. De toepassing van mechanische spanning breekt de deeltjesagglomeraten uit elkaar. Ook wordt vloeistof tussen de deeltjes geperst.
Terwijl voor het dispergeren van poeders in vloeistoffen diverse technologieën in de handel verkrijgbaar zijn, zoals hogedrukhomogenisatoren, roermolens, straalmolens en rotor-stator-mengers. Ultrasone dispergeerders hebben echter aanzienlijke voordelen. Lees hieronder hoe ultrasone dispersie werkt en wat de voordelen ervan zijn.

 

De video demonstreert ultrasone verspreiding van rode kleur met behulp van de UP400St met een S24d 22mm sonde.

Ultrasone Rode Kleurverspreiding met behulp van de UP400St

Video miniatuur

 

Het werkingsprincipe van ultrasone cavitatie en dispersie

Tijdens sonificatie creëren hoogfrequente geluidsgolven in het vloeibare medium afwisselend compressie- en rarefactiegebieden. Als de geluidsgolven door het medium gaan, creëren ze bubbels die snel uitzetten en vervolgens heftig instorten. Dit proces wordt akoestische cavitatie genoemd. Het uiteenvallen van de belletjes genereert schokgolven onder hoge druk, microjets en schuifkrachten die grotere deeltjes en agglomeraten in kleinere deeltjes kunnen doen uiteenvallen. Bij ultrasone dispersieprocessen fungeren de deeltjes zelf in de dispersie als maalmedium. Versneld door de schuifkrachten van ultrasone cavitatie, botsen de deeltjes op elkaar en versplinteren in kleine fragmenten. Aangezien aan de ultrasoon behandelde dispersie geen korrels of parels worden toegevoegd, worden de tijdrovende en arbeidsintensieve scheiding en reiniging van maalmedia en verontreiniging volledig vermeden.
Dit maakt sonicatie zo effectief in het dispergeren en deagglomereren van deeltjes, zelfs die welke moeilijk te breken zijn met andere methoden. Dit resulteert in een meer uniforme verdeling van de deeltjes, wat leidt tot een betere productkwaliteit en betere prestaties.
Bovendien kan sonicatie gemakkelijk nanomaterialen zoals nanosferen, nanokristallen, nanosheets, nanovezels, nanodraden, kernschilddeeltjes en andere complexe structuren hanteren, dispergeren en synthetiseren.
Bovendien kan sonicatie worden uitgevoerd in een betrekkelijk kort tijdsbestek, hetgeen een belangrijk voordeel is ten opzichte van andere dispersietechnieken.

Voordelen van ultrasone dispergeerders ten opzichte van alternatieve mengtechnologieën

Ultrasone dispergeerders bieden verschillende voordelen ten opzichte van alternatieve mengtechnologieën zoals hogedrukhomogenisatoren, het malen van parels of het mengen met rotor-stator. Enkele van de belangrijkste voordelen zijn

  • Verbeterde deeltjesgrootte reductie: Ultrasone dispergeerders kunnen de deeltjesgrootte effectief terugbrengen tot het nanometerbereik, wat met veel andere mengtechnologieën niet mogelijk is. Daardoor zijn ze ideaal voor toepassingen waarbij een fijne deeltjesgrootte van cruciaal belang is.
  • Sneller mengen: Ultrasone dispergeerders kunnen materialen sneller mengen en dispergeren dan vele andere technologieën, wat tijd bespaart en de productiviteit verhoogt.
  • Geen besmetting: Ultrasone dispergeerders vereisen geen gebruik van maalmedia zoals kralen of parels, die de dispersie verontreinigen door schuring.
  • Betere productkwaliteit: Ultrasone dispergeerders kunnen uniformere mengsels en suspensies produceren, wat leidt tot een betere productkwaliteit en -consistentie. Vooral in de doorstroommodus passeert de dispersieslurry de ultrasone cavitatiezone op een zeer gecontroleerde manier, waardoor een zeer uniforme behandeling wordt gegarandeerd.
  • Lager energieverbruik: Ultrasone dispergeerders hebben doorgaans minder energie nodig dan andere technologieën, waardoor de bedrijfskosten dalen.
  • Veelzijdigheid: Ultrasone dispergeerders kunnen worden gebruikt voor een groot aantal toepassingen, waaronder homogeniseren, emulgeren, dispergeren en deagglomereren. Zij kunnen ook allerlei materialen verwerken, waaronder schurende materialen, vezels, corrosieve vloeistoffen en zelfs gassen.

Vanwege deze procesvoordelen en de betrouwbaarheid en eenvoudige bediening overtreffen ultrasone dispergeerders alternatieve mengtechnologieën, waardoor zij een populaire keuze zijn voor vele industriële toepassingen.

Ultrasone homogenisator UIP1000hdT voor dispersie van nanofillers in vernissen.

UIP1000hdT (1000 watt) ultrasoonapparaat dispergeren van nanofillers in vernissen


Ultrasoon gesynthetiseerde nanovloeistoffen zijn efficiënte koelmiddelen en warmtewisselaarvloeistoffen. Thermogeleidende nanomaterialen verhogen de warmteoverdracht en de warmteafvoercapaciteit aanzienlijk. Bij de synthese en functionalisering van thermogeleidende nanodeeltjes en de productie van stabiele, hoogwaardige nanovloeistoffen voor koeltoepassingen is sonificatie een gevestigde waarde.

Dispergeren van CNT's in polyethyleenglycol (PEG)

Video miniatuur

De foto toont een typisch resultaat van ultrasone dispersie van pyrogeen kiezelzuur in water.

Ultrasone dispersie van pyrogeen kiezelzuur in water: Vóór ultrasonering is de geagglomereerde silica deeltjesgrootte meer dan 200 micron (D50). Na ultrasone dispersie van het pyrogeen kiezelzuur zijn de meeste deeltjes gereduceerd tot minder dan 200 nanometer.

Ultrasoon dispergeren en deagglomereren op elke schaal

Hielscher biedt ultrasone apparaten voor het dispergeren en deagglomereren van elk volume voor batch- of inlineverwerking. Ultrasone laboratoriumapparaten worden gebruikt voor volumes van 1,5mL tot ca. 2L. Industriële ultrasone apparaten worden gebruikt in de procesontwikkeling en productie voor batches van 0,5 tot ca. 2000 liter of debieten van 0,1 liter tot 20 m³ per uur.

De industriële ultrasoonprocessoren van Hielscher Ultrasonics kunnen zeer hoge amplitudes leveren en zo betrouwbaar deeltjes tot op nanoschaal dispergeren en malen. Amplitudes tot 200µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in 24/7 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotroden beschikbaar.

Ultrasone machines met hoge prestaties zijn betrouwbare en zeer efficiënte inline mengsystemen voor de productie van nanodispersies, bijvoorbeeld thermo-geleidende nanovloeistoffen.

Industrieel vermogen ultrasoon systeem MultiSonoReactor voor industriële inline dispersie: Ultrasone machines met hoge prestaties zijn betrouwbare en zeer efficiënte inline mengsystemen voor de productie van nanodispersies.

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:

batch VolumeStroomsnelheidAanbevolen apparaten
00,5 tot 1,5 mlnaVialTweeter
1 tot 500 ml10 tot 200 ml / minUP100H
10 tot 2000 ml20 tot 400 ml / minUf200 ः t, UP400St
0.1 tot 20L0.2 tot 4L / minUIP2000hdT
10 tot 100L2 tot 10 l / minUIP4000hdT
15 tot 150L3 tot 15L/minUIP6000hdT
na10 tot 100 l / minUIP16000
nagroterecluster van UIP16000

Neem contact met ons op! / Vraag ons!

Vraag voor meer informatie

Gebruik het onderstaande formulier om aanvullende informatie aan te vragen over ultrasone processoren, toepassingen en prijs. Wij bespreken graag uw proces met u en bieden u een ultrasoon systeem aan dat aan uw eisen voldoet!









Let op onze Privacybeleid.


Ultrasone dispersie van koolstofnanobuizen - De Hielscher ultrasoonmachine UP400S (400W) dispergeert en ontwart CNT's snel en efficiënt tot afzonderlijke nanobuisjes.

Dispersie van koolstofnanobuizen in water met behulp van de UP400S

Video miniatuur

Ultrasone homogenisator UIP1000hdT voor dispersie van nanofillers in vernissen.

UIP1000hdT (1000 watt) ultrasoonapparaat dispergeren van nanofillers in vernissen

Voordelen van ultrasone dispersie: Gemakkelijk op te schalen

Anders dan andere dispergeertechnologieën kan ultrasoonbehandeling gemakkelijk worden opgeschaald van laboratorium- tot productieformaat. Aan de hand van laboratoriumproeven kan de vereiste apparatuurgrootte nauwkeurig worden gekozen. Bij gebruik op eindschaal zijn de procesresultaten identiek aan de laboratoriumresultaten.

Ultrasone apparaten: Robuust en gemakkelijk te reinigen

Ultrasoon vermogen wordt in de vloeistof overgebracht via een sonotrode. Dit is een typisch roterend symmetrisch onderdeel, dat is vervaardigd uit massief titanium van vliegtuigkwaliteit. Dit is ook het enige bewegende/trillende bevochtigde onderdeel. Het is het enige onderdeel dat aan slijtage onderhevig is en het kan gemakkelijk binnen enkele minuten worden vervangen. Oscillatie-ontkoppelingsflenzen maken het mogelijk de sonotrode te monteren in open of gesloten drukbare containers of flowcellen in elke oriëntatie. Er zijn geen lagers nodig. Alle andere bevochtigde onderdelen zijn doorgaans van roestvrij staal. Stroomcelreactoren hebben een eenvoudige geometrie en kunnen gemakkelijk worden gedemonteerd en gereinigd, b.v. door spoelen en afvegen. Er zijn geen kleine openingen of verborgen hoekjes.

Ultrasone reiniger op zijn plaats

Ultrasoon geluid staat bekend om zijn reinigingstoepassingen, zoals de reiniging van oppervlakken en onderdelen. De ultrasone intensiteit die voor dispersietoepassingen wordt gebruikt, is veel hoger dan voor typische ultrasone reiniging. Bij de reiniging van de bevochtigde delen van het ultrasone apparaat kan het ultrasone vermogen worden gebruikt om de reiniging tijdens het spoelen te ondersteunen, aangezien de ultrasone/akoestische cavitatie deeltjes en vloeistofresten van de sonotrode en van de wanden van de doorstroomcel verwijdert.



Literatuur / Referenties

Ultrasone homogenisatoren zoals de industriële UIP6000hdT worden gebruikt voor hoogwaardige dispersietoepassingen.

Ultrasone homogenisator UIP6000hdT voor industriële inline verwerking van grote hoeveelheden.


Ultrasoon geluid met hoge prestaties! Hielscher's productassortiment bestrijkt het volledige spectrum van de compacte laboratorium ultrasoonmachine over bench-top units tot full-industriële ultrasoon systemen.

Hielscher Ultrasonics vervaardigt hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van Laboratorium naar industrieel formaat.


We zullen graag uw proces bespreken.

Laten we contact opnemen.