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.
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