Wpływ dyspergatora ultradźwiękowego na pomiary inline

W celu scharakteryzowania i pomiaru cząstek pierwotnych, cząstki powinny być dobrze rozproszone, ponieważ aglomeraty fałszują wyniki pomiarów. Ultradźwięki są niezawodnym narzędziem do niszczenia aglomeratów i tworzenia warunków, w których cząstki pierwotne są utrzymywane w odpowiedniej odległości od siebie, dzięki czemu można je wykryć jako pojedyncze cząstki. Poniższe badanie firmy Sequip przedstawia udane połączenie metody Hielschera urządzenia ultradźwiękowe z Sequip's Sequip dla wiarygodnej charakterystyki cząstek.

Ze względu na siły wiążące między cząstkami, np. siły van der Waalsa, cząstki mają tendencję do aglomeracji i agregacji. W ten sposób kilka (pierwotnych) cząstek łączy się ze sobą i tworzy bardziej złożoną cząstkę (tzw. cząstki wtórne). Procesy aglomeracji i agregacji znacząco wpływają na pomiar ze względu na:

• zmiany w rozkładzie wielkości cząstek (ponieważ aglomeraty są mierzone jako jedna cząstka)
• zmiany właściwości przepływu
• zmiany normalnego stanu materiału

W związku z tym na proces ten ma wpływ wiele zmiennych, co zakłóca wiarygodną ocenę.

pomiar cząstek

Czujniki PAT firmy Sequip zostały opracowane do bezpośredniego pomiaru cząstek, dzięki czemu zmiany w rozkładzie wielkości cząstek są konsekwentnie rejestrowane i bezpiecznie oceniane. Sprzęt pomiarowy PAT in-situ pozwala uzyskać dodatkowe informacje podczas opracowywania nowych formuł dotyczących ogólnej morfologii, a także kontrolować jakość produktu podczas przetwarzania.
Pomiar może być wykonywany na miejscu w laboratorium lub na linii produkcyjnej i w czasie rzeczywistym podczas procesu, zapewniając dokładne wyniki pomiaru w zależności od charakterystyki produktu i dynamicznego zakresu wielkości.

Problem:

Aglomeraty fałszują wyniki charakterystyki cząstek. Aby pomiary były wiarygodne, należy zapobiegać procesowi aglomeracji. Najprostszym sposobem jest dodanie środka dyspergującego/dodatku dyspergującego. Jednak zastosowanie środka dyspergującego zmienia oryginalną formułę produktu, a w konsekwencji wyniki pomiaru nie odzwierciedlają rzeczywistego rozkładu wielkości. W przypadku kontroli procesu podczas produkcji stosowanie dodatków dyspergujących jest zatem nieodpowiednią metodą.

Poniższy wykres przedstawia PVC800, polichlorek winylu, o rozkładzie wielkości cząstek wynoszącym maks. 500-630 μm. Jednak ze względu na aglomerację wyniki pomiarów pokazują wartości szczytowe 1400 μm.

Rys. 1 przedstawia pomiar PVC 800: PVC 800 wykazuje zwykle rozkład wielkości cząstek z pikami przy ok. 500-630 μm. Tutaj jednak mierzone są piki do 1400 μm z powodu aglomeracji.

Rozwiązanie:

Alternatywą niezależną od procesu jest instalacja dyspergatora ultradźwiękowego.
Aby wykazać pozytywny wpływ dyspergowania ultradźwiękowego, zawiesinę PVC800 deaglomerowano przez sonikację. Szklaną zlewkę z preparatem PVC800 poddano działaniu ultradźwięków za pomocą dyspergatora ultradźwiękowego UP200S, podczas gdy cząstki scharakteryzowano in situ za pomocą czujnika PAT firmy Sequip.
Homogenizator ultradźwiękowy łączy fale ultradźwiękowe z medium, generując drgania mechaniczne i silne siły ścinające. Ultradźwięki o wysokiej mocy i niskiej częstotliwości skutecznie rozpraszają aglomeraty. W ten sposób tylko pojedyncze cząstki dostają się w centrum czujnika, dzięki czemu można zmierzyć rzeczywisty rozkład wielkości cząstek – jak pokazano na poniższym diagramie:

Rys. 2: Wykres wyraźnie pokazuje, że pomiar cząstek PVC 800 za pomocą ultradźwięków (zielony) ma mniejszy i bardziej regularny rozkład wielkości cząstek niż wyniki pomiarów uzyskane bez ultradźwięków (czerwony).

Podsumowanie

Wykazano, że ultrasonografia jest odpowiednim i niezawodnym narzędziem do dezaglomeracja i pękanie cząstek. Dyspergowanie ultradźwiękowe może być elastycznie wdrażane na każdym etapie produkcji i zapewnia niezawodny pomiar i ocenę wielkości cząstek za pomocą systemu czujników PAT firmy Sequip.

Sequip