Efectele unui dispersor cu ultrasunete asupra măsurătorilor inline

Pentru caracterizarea și măsurarea particulelor primare, particulele ar trebui să fie bine dispersate, deoarece aglomeratele falsifică rezultatele măsurătorilor. Ecografia este un instrument fiabil pentru distrugerea aglomeratelor și pentru crearea condițiilor în care particulele primare sunt ținute la o distanță adecvată una față de cealaltă, astfel încât să poată fi detectate ca particule individuale. Următorul studiu al Sequip prezintă combinația de succes a lui Hielscher Dispozitive cu ultrasunete cu Sequip's Echipare pentru o caracterizare fiabilă a particulelor.

Datorită forțelor de legătură dintre particule, de exemplu forțele van der Waals, particulele tind spre aglomerare și agregare. Astfel, mai multe particule (primare) fuzionează împreună și formează o particulă mai complexă (așa-numitele particule secundare). Procesele de aglomerare și agregare influențează semnificativ măsurarea datorită:

• modificări ale distribuției granulometrice (deoarece aglomeratele sunt măsurate ca o singură particulă)
• modificări ale proprietăților de curgere
• modificări ale stării normale a materialului

În consecință, procesul este influențat de multe variabile, ceea ce interferează cu o evaluare fiabilă.

măsurarea particulelor

Senzorii PAT de la Sequip sunt dezvoltați pentru măsurarea directă a particulelor, astfel încât modificările distribuției dimensiunii particulelor să fie înregistrate în mod constant și evaluate în siguranță. Echipamentul de măsurare PAT in situ permite obținerea de informații suplimentare în timpul dezvoltării de noi formulări privind morfologia generală, precum și controlul calității produsului în timpul procesării.
Măsurarea poate fi efectuată in situ în laborator sau în linie și în timp real în timpul procesului, oferind rezultate exacte de măsurare în funcție de caracteristicile produsului și de gama dinamică de dimensiuni.

Problema:

Aglomeratele falsifică rezultatele caracterizării particulelor. Pentru măsurători fiabile, trebuie împiedicat procesul de aglomerare. Cea mai simplă modalitate ar fi adăugarea unui aditiv dispersant / dispersant. Cu toate acestea, utilizarea unui agent de dispersie modifică formularea inițială a produsului și, în consecință, rezultatele măsurătorii nu ar reflecta distribuția reală a dimensiunilor. Pentru controlul procesului în timpul producției, utilizarea aditivilor de dispersie este, prin urmare, o metodă inadecvată.

Diagrama de mai jos prezintă PVC800, o clorură de polivinil, cu o distribuție a dimensiunii particulelor de max. 500-630μm. Cu toate acestea, din cauza aglomerării, rezultatele măsurătorilor arată vârfuri de 1400μm.

Fig. 1 prezintă măsurarea PVC 800: PVC 800 prezintă în mod normal o distribuție a dimensiunii particulelor cu vârfuri la aproximativ 500-630μm. Aici, însă, sunt măsurate vârfuri de până la 1400μm din cauza aglomerării.

Soluția:

O alternativă independentă de proces este instalarea unui dispersor cu ultrasunete.
Pentru a demonstra influența pozitivă a dispersării cu ultrasunete, suspensia PVC800 a fost deaglomerată prin sonicare. Un pahar de sticlă cu formularea PVC800 a fost sonicated cu dispersorul cu ultrasunete UP200S în timp ce particulele au fost caracterizate in-situ cu senzorul PAT al lui Sequip.
Omogenizatorul cu ultrasunete cuplează undele cu ultrasunete în mediu, generând vibrații mecanice și forțe puternice de forfecare. Ultrasunetele de mare putere, de joasă frecvență, dispersează aglomeratele în mod eficient. Astfel, numai particulele individuale intră în centrul atenției senzorului, astfel încât să poată fi măsurată distribuția reală a dimensiunii particulelor – după cum se arată în diagrama următoare:

Fig. 2: Diagrama arată clar că măsurarea particulelor din PVC 800 cu ultrasunete (verde) are o distribuție mai mică și mai regulată a dimensiunii particulelor decât rezultatele măsurătorilor obținute fără ultrasunete (roșu).

Rezumat

S-a demonstrat că ultrasonication este un instrument adecvat și fiabil pentru dezaglomerare și ruperea particulelor. Dispersarea cu ultrasunete poate fi implementată flexibil în orice etapă a producției și asigură o măsurare și o evaluare fiabilă a dimensiunii particulelor cu sistemul de senzori PAT al lui Sequip.

Echipare