Nowoczesny pomiar metodą optyczną sposobem na kilkukrotne przyspieszenie kontroli granulacji i kształtu cząstek.

Monika Kwiatkowska, Dorota Kamińska, dr inż. Dariusz Siemaszko, KAMIKA Instruments

Czy jest możliwy szybki, automatyczny pomiar, zgodny z analizą sitową, który odciąża personel laboratorium, przyspiesza cały proces produkcyjny i pozwala zachować wysoki poziom kontroli jakości? Czy można sprawdzić granulację nawet kilkudziesięciu próbek na zmianie? Czy można uzyskać dodatkowe informacje o surowcu lub produkcie, przydatne dla działu badań i rozwoju, by jeszcze lepiej zaspokajać potrzeby klientów?

Można – odpowiedzią jest analizator mini 3D – innowacja na skalę światową, nowoczesny kompaktowy analizator wielkości i kształtu cząstek polskiej produkcji.

Analizator mini 3D

Analizator mini 3D jest dedykowany do pomiaru w warunkach laboratoryjnych rozkładu wielkości cząstek oraz ich KSZTAŁTU. Pomiar odbywa się w powietrzu lub zawiesinie i jest niezależny od właściwości fizycznych i chemicznych mierzonych cząstek.

Rysunek 1 Analizator mini 3D

Przyrząd wyposażony jest w trzy moduły:

moduł Auto, który dozuje cząstki od 2 μm do 3500 μm,
moduł Ultra, który dozuje cząstki od 0,5 do 500 µm,
moduł Hydro, który dozuje cząstki od 0,5 do 600 µm.

To co wyróżnia analizator mini 3D spośród innych urządzeń, to:

każda cząstka w próbce jest opisana przez trzy wymiary, co pozwala na prawdziwie przestrzenną analizę kształtu cząstek;
prosty pomiar w powietrzu – nabierasz próbkę, wsypujesz do modułu dozującego i mierzysz. Prościej się nie da!
możliwość pomiaru materiałów zawilgoconych (przy użyciu modułu Ultra), granulatów i piasków (przy użyciu modułu Auto), jak również zawiesin proszków w cieczach (moduł Hydro);
bardzo szybki pomiar – wynik analizy po 3-10 minutach od włączenia komputera;
dzięki zastosowanemu oprogramowaniu możliwa jest pełna symulacja analizy zgodnie z sitami mechanicznymi według metody ELSIEVE (patent Kamika nr PAT.205738);
oprogramowanie pozwala także na wyznaczenie powierzchni właściwej badanych substancji (przy znanej mikromorfologii ziaren);

METODA POMIARU

System mini 3D wykorzystuje, stosowaną przez firmę Kamika metodę pomiaru w świetle przechodzącym. Więcej informacji jest na stronie https://kamika.pl/Zasady_pomiaru_wielkosci_czastek. Zastosowanie tej metody umożliwiło zaprojektowanie przyrządu pomiarowego mierzącego każdą cząstkę w trzech wymiarach.

PRZYRÓWNANIE DO WZORCA WG SIT KONWENCJONALNYCH

Dzięki opatentowanej metodzie ELSIEVE analizator mini 3D pozwala zastąpić pomiary na tradycyjnych sitach, eliminując wszelkie uciążliwości tej metody. Dodatkowo zapewnia następujące zalety:

pomiar jest w 100% zgodny z analizą sitową co zostało również potwierdzone pomiarami mikroskopowymi;
pomiar jest szybki i precyzyjny, także dla drobnych kilkumikronowych cząstek, a wyniki widoczne są natychmiast po zakończonym pomiarze;
automatyzacja pomiarów odciąża personel laboratorium;
raz wykonany pomiar można przeliczyć na dowolny zestaw sit według wymagań klienta lub przełożonych, bez konieczności kolejnych pomiarów;
możliwość przejęcia charakterystyki dotychczasowych sit zapewnia pełną kompatybilność z dotychczasowymi badaniami;
nic nie trzeba ważyć, więc szybkość i wygoda jest nieporównywalna z analizą sitową.

Wyniki pomiaru można porównać z wynikami wzorca otrzymanymi na sitach mechanicznych, które użytkownik wprowadza do programu, według metody ELSIEVE. Wyniki przedstawiane są w formie tabelarycznej oraz w postaci wykresu na którym prezentowany jest rozkład zmierzonej próbki, rozkład wzorca według ustalonych sit oraz przedziały minimalnego (MIN) i maksymalnego (MAX) udziału cząstek na danym sicie (Rysunek 2).

Rysunek 2 Analiza sitowa - rozkład różniczkowy. Pomiar, próbka odniesienia i zakres MIN-MAX (wykres i tabela)

Otrzymane wyniki można prezentować w postaci wykresu udziału na poszczególnych sitach, przepadu lub pozostałości (Rysunek 3).

Rysunek 3 Analiza sitowa – udział na poszczególnych sitach, przepad i pozostałość.

PRZYKŁADOWA ANALIZA KSZTAŁTU

Każda cząstka zmierzona jest w trzech prostopadłych wymiarach – przyrząd generuje raport, z informacją o wymiarach x, y, z każdej cząstki. Dodatkowo cząstki dzielone są według swojego kształtu zgodnie z charakterystyką Zingga. Charakterystyka ta analizuje proporcje między trzema wymiarami cząstki i klasyfikuje je jako sfery (Spheroids), dyski (Discs), walce (Rods) i klingi/płytki (Blades).

Każda cząstka umieszczona jest w przestrzennej matrycy o zdefiniowanych przez użytkownika wymiarach, co daje dowolną możliwość kombinacji różnych kształtów. Rysunek 4 przestawia matrycę 100x100, Rysunek 5 matrycę 10x10. Możliwa jest również prezentacja wyników w postaci wykresu 3D (Rysunek 6).

Rysunek 4 Rozkład Klasyfikacji Zingga mini 3D - 100x100 (wykres)

Rysunek 5 Rozkład klasyfikacji Zingga mini 3D - 10x10 (wykres i tabela)

Rysunek 6 Rozkład klasyfikacji Zingga mini 3D - 10x10 (wykres 3D)

Dla każdej ze zmierzonych średnic ekwiwalentnych zdefiniowany jest procentowy udział kul, walców, kling i dysków.

PRACE BADAWCZE

Firma KAMIKA INSTRUEMNTS od ponad 35 lat projektuje, wykonuje i dostarcza analizatory do pomiaru ilości, wielkości i kształtu cząstek. Zdobyte w tym czasie doświadczenie umożliwiło kilka lat temu wypuszczenie na rynek serii analizatorów wykonujących pomiar, nie jednego jak było do tej pory, lecz wszystkich trzech wymiarów danej cząstki. Pierwszym urządzeniem z tej serii był analizator AWK 3D mierzący cząstki o wielkości od kilkuset mikrometrów do 30 mm. Bardzo pozytywny odzew rynku na ten analizator skłonił firmę do rozpoczęcia prac nad urządzeniem dedykowanym znacznie mniejszym, trudniejszym do analizy, mikrocząstkom.

Badania sfinansowano w ramach projektu „Innowacyjny analizator cząstek mini 3D”, finansowanego ze środków Unii Europejskiej - Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-2020.

Przedsiębiorca uzyskał subwencję finansową w ramach programu rządowego "Tarcza Finansowa 2.0 Polskiego Funduszu Rozwoju dla Mikro, Małych i Średnich Firm"' udzieloną przez PFR S.A

Wszelkie prawa zastrzeżone KAMIKA 2024, Projekt strony internetowej JL

+48 (22) 666 93 32
+48 (22) 666 85 68

ul. A. Kocjana 15
01-473 Warszawa