ผลของเครื่องกระจายอนุภาคด้วยอัลตราโซนิกต่อการวัดแบบอินไลน์

ในการวิเคราะห์ลักษณะและวัดอนุภาคปฐมภูมิ ควรทำให้อนุภาคกระจายตัวอย่างทั่วถึง เนื่องจากกลุ่มอนุภาคที่เกาะกันทำให้ผลการวัดคลาดเคลื่อน อัลตราซาวนด์เป็นเครื่องมือที่เชื่อถือได้สำหรับสลายกลุ่มอนุภาคและสร้างสภาวะที่อนุภาคปฐมภูมิอยู่ห่างกันอย่างเพียงพอ เพื่อให้ตรวจวัดเป็นอนุภาคเดี่ยวได้ การศึกษาของ Sequip ต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงการผสานเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เข้ากับระบบการวัดแบบอินไลน์ของ Sequip ได้สำเร็จ เพื่อการวิเคราะห์ลักษณะอนุภาคที่เชื่อถือได้

แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค เช่น แรงแวนเดอร์วาลส์ ทำให้อนุภาคมีแนวโน้มที่จะเกาะกลุ่มและรวมตัวกัน ด้วยเหตุนี้ อนุภาค (ปฐมภูมิ) หลายอนุภาคจึงรวมเข้าด้วยกันและเกิดเป็นอนุภาคที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น (เรียกว่าอนุภาคทุติยภูมิ) กระบวนการเกาะกลุ่มและการรวมตัวส่งผลต่อการวัดอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจาก:

• การเปลี่ยนแปลงของการกระจายขนาดอนุภาค (เนื่องจากกลุ่มอนุภาคที่เกาะกันถูกวัดเป็นอนุภาคเดียว)
• การเปลี่ยนแปลงของสมบัติการไหล
• การเปลี่ยนแปลงของสภาวะปกติของวัสดุ

ดังนั้น กระบวนการจึงได้รับอิทธิพลจากตัวแปรจำนวนมาก ซึ่งรบกวนการประเมินที่เชื่อถือได้

การวัดอนุภาค

เซนเซอร์ PAT ของ Sequip ได้รับการพัฒนาสำหรับการวัดอนุภาคโดยตรง เพื่อให้บันทึกการเปลี่ยนแปลงของการกระจายขนาดอนุภาคได้อย่างสม่ำเสมอและประเมินได้อย่างปลอดภัย อุปกรณ์วัด PAT แบบ in-situ ช่วยให้ได้รับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสัณฐานวิทยาโดยรวมระหว่างการพัฒนาสูตรใหม่ รวมทั้งควบคุมคุณภาพผลิตภัณฑ์ระหว่างการแปรรูปได้
สามารถวัดแบบ in-situ ในห้องปฏิบัติการ หรือวัดแบบอินไลน์และแบบเรียลไทม์ระหว่างกระบวนการ โดยให้ผลการวัดที่แม่นยำขึ้นอยู่กับลักษณะของผลิตภัณฑ์และช่วงขนาดแบบไดนามิก

ปัญหา:

กลุ่มอนุภาคที่เกาะกันทำให้ผลการวิเคราะห์ลักษณะอนุภาคคลาดเคลื่อน เพื่อให้ได้ผลการวัดที่เชื่อถือได้ ต้องป้องกันกระบวนการเกาะกลุ่ม วิธีที่ง่ายที่สุดน่าจะเป็นการเติมสารช่วยกระจายตัว/สารเติมแต่งเพื่อช่วยกระจายตัว อย่างไรก็ตาม การใช้สารช่วยกระจายตัวทำให้สูตรเดิมของผลิตภัณฑ์เปลี่ยนไป และส่งผลให้ผลการวัดไม่สะท้อนการกระจายขนาดที่แท้จริง ดังนั้น การใช้สารเติมแต่งเพื่อช่วยกระจายตัวจึงเป็นวิธีที่ไม่เหมาะสมสำหรับการควบคุมกระบวนการระหว่างการผลิต

แผนภาพด้านล่างแสดง PVC800 ซึ่งเป็นพอลิไวนิลคลอไรด์ที่มีการกระจายขนาดอนุภาคสูงสุด 500–630μm อย่างไรก็ตาม การเกาะกลุ่มทำให้ผลการวัดแสดงพีคที่ 1400μm

รูปที่ 1 แสดงการวัด PVC 800: โดยปกติ PVC 800 มีการกระจายขนาดอนุภาคที่มีพีคอยู่ที่ประมาณ 500–630μm อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ วัดได้พีคสูงถึง 1400μm เนื่องจากการเกาะกลุ่ม

วิธีแก้ปัญหา:

ทางเลือกที่ไม่ขึ้นอยู่กับกระบวนการคือการติดตั้งเครื่องกระจายอนุภาคด้วยอัลตราโซนิก
เพื่อแสดงให้เห็นผลเชิงบวกของการกระจายอนุภาคด้วยอัลตราโซนิก จึงนำสารแขวนลอย PVC800 มาสลายการเกาะกลุ่มด้วยการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ โดยใช้เครื่องกระจายอนุภาคด้วยอัลตราโซนิก UP200S ส่งคลื่นอัลตราซาวนด์เข้าไปในบีกเกอร์แก้วที่บรรจุสูตร PVC800 พร้อมกับวิเคราะห์ลักษณะอนุภาคแบบ in-situ ด้วยเซนเซอร์ PAT ของ Sequip
เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกถ่ายทอดคลื่นอัลตราซาวนด์เข้าสู่ตัวกลาง ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเชิงกลและแรงเฉือนสูง อัลตราซาวนด์กำลังสูงที่มีความถี่ต่ำทำให้กลุ่มอนุภาคที่เกาะกันกระจายตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยเหตุนี้ จึงมีเพียงอนุภาคเดี่ยวเท่านั้นที่เข้าสู่บริเวณโฟกัสของเซนเซอร์ ทำให้สามารถวัดการกระจายขนาดอนุภาคที่แท้จริงได้ – ดังที่แสดงไว้อย่างชัดเจนในแผนภาพต่อไปนี้:

รูปที่: 2 แผนภาพแสดงอย่างชัดเจนว่าการวัดอนุภาค PVC 800 โดยใช้อัลตราซาวนด์ (สีเขียว) มีการกระจายขนาดอนุภาคที่เล็กกว่าและสม่ำเสมอกว่าผลการวัดที่ได้โดยไม่ใช้อัลตราซาวนด์ (สีแดง)

สรุป

ได้แสดงให้เห็นแล้วว่าการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เป็นเครื่องมือที่เหมาะสมและเชื่อถือได้สำหรับ การสลายการเกาะกลุ่ม และ การทำให้อนุภาคแตก. การกระจายอนุภาคด้วยอัลตราโซนิกสามารถนำมาใช้ได้อย่างยืดหยุ่นในทุกขั้นตอนของการผลิต และทำให้มั่นใจได้ถึงการวัดและประเมินขนาดอนุภาคที่เชื่อถือได้ด้วยระบบเซนเซอร์ PAT ของ Sequip