Suchen

Partikelanalytik

Partikelgrößenanalyse in der Herstellung

| Autor/ Redakteur: Sascha Hupach* / Dr. Ilka Ottleben

Produkteigenschaften und Qualitäten hängen oftmals von den zur Herstellung eingesetzten Materialien ab. Die Partikelgröße dieser Materialien spielt dabei häufig eine wesentliche Rolle. Mit statischer Laserbeugung und spezifischem Zubehör lässt sich nahezu jede Anwendung analysieren.

Firmen zum Thema

(Bild: Shimadzu)

Dispersität, Fließverhalten, Mischbarkeit, Filtrierverhalten und Durchströmungsverhalten sind nur einige der Eigenschaften, die auf der Größe der Partikel beruhen. Auch optische oder elektrische Merkmale sind zum Teil partikelgrößenabhängig. Aufgrund dieser Wichtigkeit und um Produkteigenschaften weiter zu optimieren, gewinnt die Bestimmung der Partikelgrößen in der Materialprüfung stetig an Bedeutung.

Der Begriff „Partikelgröße“ beschreibt den Durchmesser von einzelnen Körnern in einem Gemenge. Auch wenn es manchmal so aussieht – Partikel sind keinesfalls homogen. Sie kommen weder in der gleichen Größe, noch in der gleichen Form vor. Daher beschreibt man die Größe von Teilchen als Partikelgrößenverteilung, deren Ergebnis eine Häufigkeitsverteilung ist (Äquivalentdurchmesser gegen prozentualen Anteil).

Bildergalerie

Statische Laserbeugung infach handhabbar

Um die Partikelgrößenverteilung zu bestimmen, hat sich die statische Laserbeugung durchgesetzt. Dabei werden die Körner in einen Strahlengang gebracht, der von einem Laser durchleuchtet wird. Trifft der Laserstrahl in dem Probenraum (z.B. Küvette mit Partikelsuspension) auf Partikel, wird sein Licht gebeugt und gestreut. Die Beugungsmuster sind charakteristisch für die Größe der Teilchen. Mit abnehmender Partikelgröße wächst der Beugungswinkel.

Der Vorteil dieser Messmethode ist der einfache Aufbau, die einfache Handhabung und ein großer Messbereich. Das SALD-2300 von Shimadzu hat einen Messbereich von 17 nm bis 2500 µm. Es hat allein 78 Detektorelemente, um die Beugungsmuster zu erfassen. Weitere sechs Detektoren messen Streuung und Reflektion.

Durch die extrem hohe Detektoranzahl kann das Beugungsmuster sozusagen „online“ erfasst werden. Es müssen keine Laser oder Detektoren umgeschaltet werden. So ist es möglich, sehr schnelle Messungen durchzuführen, um zum Beispiel das Agglomerationsverhalten der Partikel zu prüfen. Die Software erlaubt Messungen im Sekundenintervall.

Spezifisches Zubehör erleichtert Partikelanalyse

Um die Probe im Strahlengang messen zu können, bietet das SALD-2300 viele Optionen und Messzellen an. Eine Nass-Dispergier-Station lässt die Probe durch eine Durchflusszelle zirkulieren. Zur Verhinderung einer Agglomeration kann eine kraftvolle Ultraschallsonde zugeschaltet werden. Oftmals werden organische Lösemittel als Medium bzw. Dispergiermittel eingesetzt. Um deren Kosten zu senken und die Abfallmengen zu reduzieren, können verschiedene Volumina vorgewählt werden.

Die Verwendung von 100 ml, 200 ml oder 300 ml lassen sich in der Software vorgeben. Für kleinere Volumina gibt es eine feststehende Küvette mit integriertem Rührwerk. Mit dieser Batch-Zelle lassen sich Dispersionen von 10 bis 12 ml verwenden.

Ist die Partikelkonzentration in einer Dispersion zu hoch, können die Beugungsmuster verfälscht werden. Um diese ungewünschten Effekte zu vermeiden, arbeitet man mit Dispersionen mit geringen Partikelkonzentrationen. Um hochkonzentrierte Dispersionen wie Pasten oder Lacke zu untersuchen, kann man auf die High-Concentrations-Cell zurückgreifen. Sie ermöglicht die direkte Partikelgrößenmessung von Pasten, Salben oder Farben und Lacken mit Konzentrationen bis zu 20%. Diese Messungen werden durch geringste Schichtdicken möglich.

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 42301041)