Утицај ултразвучног диспергатора на мерења у проточној линији

За карактеризацију и мерење примарних честица, честице треба да буду добро дисперговане јер агломерати искривљују резултате мерења. Ултразвук је поуздано средство за разбијање агломерата и стварање услова у којима се примарне честице одржавају на одговарајућој међусобној удаљености како би се могле детектовати као појединачне честице. Следећа студија компаније Sequip представља успешну комбинацију Hielscher соникатора са системима компаније Sequip за мерење у проточној линији ради поуздане карактеризације честица.

Због сила везивања између честица, нпр. ван дер Валсових сила, честице су склоне агломерацији и агрегацији. При томе се више (примарних) честица спаја и формира сложенију честицу (такозване секундарне честице). Процеси агломерације и агрегације значајно утичу на мерење услед:

• промена у расподели величине честица (јер се агломерати мере као једна честица)
• промена својстава течења
• промена нормалног стања материјала

Сходно томе, на процес утичу многе променљиве, што омета поуздану процену.

Мерење честица

PAT сензори компаније Sequip развијени су за директно мерење честица, тако да се промене у расподели величине честица доследно бележе и поуздано процењују. PAT опрема за мерење in situ омогућава добијање додатних информација о укупној морфологији током развоја нових формулација, као и контролу квалитета производа током обраде.
Мерење се може обављати in situ у лабораторији или у проточној линији и у реалном времену током процеса, при чему се добијају тачни резултати мерења у зависности од карактеристика производа и динамичког опсега величина.

Проблем:

Агломерати искривљују резултате карактеризације честица. За поуздана мерења мора се спречити процес агломерације. Најједноставнији начин био би додавање дисперзанта/додатка за дисперговање. Међутим, употреба дисперзанта мења изворну формулацију производа, па резултати мерења не би одражавали стварну расподелу величине честица. Због тога је употреба додатака за дисперговање неодговарајућа метода за контролу процеса током производње.

Дијаграм испод приказује PVC800, поливинил-хлорид, са расподелом величине честица од макс. 500–630μm. Међутим, због агломерације, резултати мерења показују пикове на 1400μm.

Сл. 1 приказује мерење PVC 800: PVC 800 обично показује расподелу величине честица са пиковима на приближно 500–630μm. Овде се, међутим, због агломерације мере пикови до 1400μm.

Решење:

Алтернатива независна од процеса јесте уградња ултразвучног диспергатора.
Да би се показао позитиван утицај ултразвучног дисперговања, суспензија PVC800 је деагломерисана соникацијом. Стаклена лабораторијска чаша са формулацијом PVC800 подвргнута је соникацији помоћу ултразвучног диспергатора UP200S, док су честице карактерисане in situ помоћу PAT сензора компаније Sequip.
Ултразвучни хомогенизатор преноси ултразвучне таласе у медијум, стварајући механичке вибрације и снажне силе смицања. Ултразвук велике снаге и ниске фреквенције ефикасно диспергује агломерате. Тиме само појединачне честице доспевају у фокус сензора, тако да се може измерити стварна расподела величине честица – као што је јасно приказано на следећем дијаграму:

Сл.: 2 Дијаграм јасно показује да мерење честица PVC 800 уз ултразвук (зелено) даје расподелу са мањим величинама честица и већом правилношћу него резултати мерења добијени без ултразвука (црвено).

Резиме

Показано је да је соникација одговарајуће и поуздано средство за деагломерацију и уситњавање честица. Ултразвучно дисперговање може се флексибилно применити у било којој фази производње и обезбеђује поуздано мерење и процену величине честица помоћу система PAT сензора компаније Sequip.