Ảnh hưởng của thiết bị phân tán siêu âm đến các phép đo trực tiếp trên dây chuyền

Để xác định đặc tính và đo các hạt sơ cấp, các hạt phải được phân tán tốt vì các cụm kết tụ làm sai lệch kết quả đo. Siêu âm là công cụ đáng tin cậy để phá vỡ các cụm kết tụ và tạo điều kiện duy trì khoảng cách thích hợp giữa các hạt sơ cấp để có thể phát hiện chúng dưới dạng các hạt riêng lẻ. Nghiên cứu sau đây của Sequip trình bày sự kết hợp thành công giữa các thiết bị siêu âm Hielscher và hệ thống đo trực tiếp trên dây chuyền của Sequip để xác định đặc tính hạt một cách đáng tin cậy.

Do các lực liên kết giữa các hạt, ví dụ như lực van der Waals, các hạt có xu hướng kết tụ và kết tập. Khi đó, một số hạt (sơ cấp) hợp lại và tạo thành một hạt phức tạp hơn (được gọi là hạt thứ cấp). Các quá trình kết tụ và kết tập ảnh hưởng đáng kể đến phép đo do:

• những thay đổi trong phân bố kích thước hạt (vì các cụm kết tụ được đo như một hạt duy nhất)
• những thay đổi về đặc tính dòng chảy
• những thay đổi về trạng thái bình thường của vật liệu

Do đó, quá trình chịu ảnh hưởng của nhiều biến số, gây trở ngại cho việc đánh giá đáng tin cậy.

Đo hạt

Các cảm biến PAT của Sequip được phát triển để đo hạt trực tiếp, nhờ đó những thay đổi trong phân bố kích thước hạt được ghi nhận nhất quán và đánh giá một cách an toàn. Thiết bị đo PAT tại chỗ cho phép thu thập thêm thông tin về hình thái tổng thể trong quá trình phát triển các công thức mới, đồng thời kiểm soát chất lượng sản phẩm trong quá trình xử lý.
Phép đo có thể được thực hiện tại chỗ trong phòng thí nghiệm hoặc trực tiếp trên dây chuyền theo thời gian thực trong quá trình xử lý, cung cấp kết quả đo chính xác tùy thuộc vào đặc tính sản phẩm và dải động về kích thước.

Vấn đề:

Các cụm kết tụ làm sai lệch kết quả xác định đặc tính hạt. Để có các phép đo đáng tin cậy, phải ngăn chặn quá trình kết tụ. Cách đơn giản nhất có thể là bổ sung chất phân tán/ phụ gia phân tán. Tuy nhiên, việc sử dụng chất phân tán làm thay đổi công thức ban đầu của sản phẩm và do đó kết quả đo sẽ không phản ánh phân bố kích thước thực tế. Vì vậy, sử dụng phụ gia phân tán là phương pháp không phù hợp để kiểm soát quá trình trong sản xuất.

Biểu đồ dưới đây mô tả PVC800, một loại polyvinyl clorua, có phân bố kích thước hạt tối đa 500–630μm. Tuy nhiên, do sự kết tụ, kết quả đo cho thấy các đỉnh ở 1400μm.

Hình 1 thể hiện phép đo PVC 800: PVC 800 thường có phân bố kích thước hạt với các đỉnh ở khoảng 500–630μm. Tuy nhiên, ở đây đo được các đỉnh lên đến 1400μm do sự kết tụ.

Giải pháp:

Một phương án thay thế không phụ thuộc vào quá trình là lắp đặt thiết bị phân tán siêu âm.
Để chứng minh ảnh hưởng tích cực của quá trình phân tán bằng siêu âm, huyền phù PVC800 đã được phá kết tụ bằng xử lý siêu âm. Một cốc thủy tinh chứa chế phẩm PVC800 được xử lý siêu âm bằng thiết bị phân tán siêu âm UP200S, đồng thời các hạt được xác định đặc tính tại chỗ bằng cảm biến PAT của Sequip.
Thiết bị đồng nhất hóa siêu âm truyền sóng siêu âm vào môi trường, tạo ra các dao động cơ học và lực cắt mạnh. Siêu âm công suất cao, tần số thấp phân tán hiệu quả các cụm kết tụ. Nhờ đó, chỉ các hạt riêng lẻ đi vào vùng hội tụ của cảm biến, cho phép đo phân bố kích thước hạt thực tế – như được thể hiện rõ trong biểu đồ sau:

Hình: 2 Biểu đồ cho thấy rõ rằng phép đo các hạt PVC 800 có sử dụng siêu âm (màu xanh lá) cho phân bố kích thước hạt nhỏ hơn và đồng đều hơn so với kết quả đo thu được khi không sử dụng siêu âm (màu đỏ).

Tóm tắt

Xử lý siêu âm đã được chứng minh là công cụ phù hợp và đáng tin cậy để phá kết tụ và phá vỡ hạt. Phân tán bằng siêu âm có thể được triển khai linh hoạt ở bất kỳ giai đoạn sản xuất nào và bảo đảm việc đo lường cũng như đánh giá kích thước hạt đáng tin cậy bằng hệ thống cảm biến PAT của Sequip.