Вплив ультразвукового диспергатора на вбудовані вимірювання

Для характеристики та вимірювання первинних частинок частинки повинні бути добре дисперговані, оскільки агломерати спотворюють результати вимірювання. Ультразвук є надійним інструментом для руйнування агломератів і створення умов, за яких первинні частинки утримуються на достатній відстані одна від одної, щоб їх можна було виявити як індивідуальні частинки. Наведене нижче дослідження Sequip демонструє успішне поєднання ультразвукових гомогенізаторів Hielscher з вбудованими системами вимірювання Sequip для надійної характеристики частинок.

Через сили зв’язку між частинками, наприклад, сили Ван-дер-Ваальса, частинки схильні до агломерації та агрегації. При цьому кілька (первинних) частинок об’єднуються і утворюють більш складну частинку (так звані вторинні частинки). Процеси агломерації та агрегації суттєво впливають на вимірювання через:

• зміни в розподілі частинок за розміром (оскільки агломерати вимірюються як одна єдина частинка)
• зміни у властивостях потоку
• зміни нормального стану матеріалу

Отже, на процес впливає багато змінних, що заважає надійній оцінці.

Вимірювання частинок

Сенсори PAT від Sequip розроблені для прямого вимірювання частинок, щоб зміни в розподілі частинок за розміром послідовно реєструвалися та безпечно оцінювалися. Вимірювальне обладнання PAT для in-situ вимірювань дозволяє отримувати додаткову інформацію під час розробки нових формуляцій щодо загальної морфології, а також контролювати якість продукту під час обробки.
Вимірювання можна проводити in-situ в лабораторії або вбудовано (inline) і в реальному часі під час процесу, забезпечуючи точні результати вимірювання залежно від характеристик продукту та динамічного діапазону розмірів.

Проблема:

Агломерати спотворюють результати характеристики частинок. Для надійних вимірювань процес агломерації повинен бути запобіганий. Найпростішим способом було б додавання диспергатора/диспергуючої добавки. Однак використання диспергатора змінює оригінальну формуляцію продукту, і, отже, результати вимірювання не відображали б реальний розподіл за розміром. Для контролю процесу під час виробництва використання диспергуючих добавок є тому неприйнятним методом.

Діаграма нижче зображує PVC800, полівінілхлорид, з розподілом частинок за розміром макс. 500-630μm. Однак через агломерацію результати вимірювання показують піки 1400μm.

Рис. 1 показує вимірювання PVC 800: PVC 800 зазвичай демонструє розподіл частинок за розміром з піками приблизно 500-630μm. Тут, однак, через агломерацію вимірюються піки до 1400μm.

Рішення:

Незалежною від процесу альтернативою є встановлення ультразвукового диспергатора.
Щоб продемонструвати позитивний вплив ультразвукового диспергування, суспензію PVC800 деагломерували за допомогою ультразвукової обробки. Скляну хімічну склянку з формуляцією PVC800 обробляли ультразвуковим диспергатором UP200S, тоді як частинки характеризували in-situ за допомогою сенсора PAT від Sequip.
Ультразвуковий гомогенізатор передає ультразвукові хвилі в середовище, генеруючи механічні вібрації та сильні зсувні сили. Високопотужний низькочастотний ультразвук ефективно диспергує агломерати. При цьому лише індивідуальні частинки потрапляють у фокус сенсора, так що можна виміряти справжній розподіл частинок за розміром – як наочно показано на наступній діаграмі:

Рис.: 2 Діаграма чітко показує, що вимірювання частинок PVC 800 з ультразвуком (зелений) має менший і більш регулярний розподіл частинок за розміром, ніж результати вимірювання, отримані без ультразвуку (червоний).

Резюме

Було показано, що ультразвукова обробка є адекватним і надійним інструментом для деагломерації та руйнування частинок. Ультразвукове диспергування можна гнучко впроваджувати на будь-якому етапі виробництва, і воно забезпечує надійне вимірювання та оцінку розміру частинок із системою сенсорів PAT від Sequip.