Mastersizer 3000+ Lab

Der Mastersizer 3000+ Lab ist ein kosteneffektives Einsteigersystem für die Partikelgrößenmessung, das nach Bedarf aufgerüstet werden kann. 

• Partikelgrößenbereich von 0,1 μm bis 1000 μm
• Nur manuelle Dispersionseinheit
• Basic Software für Mastersizer Xplorer, nur mit Updates und Patches
• Upgrade-Option auf Mastersizer 3000+ Pro oder Ultra

Der Mastersizer 3000+ Lab misst die Größe von Partikeln mithilfe der Laserbeugung. Dabei wird die Intensität des gestreuten Lichts eines Laserstrahls gemessen, während dieser eine dispergierte Partikelprobe durchdringt. Anhand dieser Daten wird dann die Größe der Partikel aus dem erzeugten Beugungsmuster berechnet.

Ein typisches System besteht aus drei wichtigen Elementen:

• Optische Bank:  Eine dispergierte Probe durchläuft den Messbereich der optischen Bank, in dem die Partikel mit einem Laser bestrahlt werden. Mehrere Detektoren messen mit hoher Genauigkeit in einem weiten Winkelbereich die Intensität des an den Partikeln in der Probe gestreuten Lichts
• Probendispergiereinheiten (Zubehör): Die Probendispergierung wird mittels verschiedener Nass- und Trockendispergiereinheiten durchgeführt. Mit ihnen wird sichergestellt, dass die Partikel in der richtigen Konzentration und einem geeigneten, stabilen Dispergierungszustand in den Messbereich der optischen Bank gelangen.
• Gerätesoftware:  Die Basic Software des Mastersizer Xplorer steuert das System während des Messvorgangs und analysiert die Beugungsdaten zur Berechnung der Partikelgrößenverteilung.

Fließfähigkeit von Pulver

Die Fließfähigkeit von Pulver ist wichtig, um die Produktionseffizienz vieler Prozesse aufrechtzuerhalten. Da Inkonsistenzen bei der Pulverzufuhr die Effektivität von Prozessen zur Partikelgrößenreduzierung beeinflussen, kann sich ein inkonsistenter Pulverfluss direkt auf die Qualitätsvariablen eines Produkts auswirken, wie z. B. die Einheitlichkeit des Gehalts pharmazeutischer Darreichungsformen, oder zu Prozessvariabilität führen. Der Pulverfluss ist bei der Herstellung von Sinterprodukten unter Nutzung der additiven Herstellung oder 3D-Druckverfahren ein entscheidender Faktor. In diesem Fall kann ein schlechter Fluss während der Pulverbett-Abscheidung zu Schwankungen der Pulverbettdichte führen. Diese wiederum können Fehler verursachen, die die Festigkeit des fertigen Teils verringern.

Die Analyse von Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung ist entscheidend, um die Fließeigenschaften eines Pulvers zu verstehen: Mithilfe dieser Eigenschaften kann man vorhersagen, wie sich Partikel im Pulver verdichten und aneinanderheften. Pulver mit großer Partikelgröße und enger Größenverteilung weisen in der Regel eine gute Fließfähigkeit auf. Pulver mit einer kleinen Partikelgröße oder einer breiten Partikelgrößenverteilung neigen aufgrund der größeren Kontaktfläche zwischen den Partikeln und weil die feinen Partikel die Hohlräume füllen, zu einer schlechteren Fließfähigkeit.

Packungsdichte

Die Packungsdichte von Partikeln beeinflusst den Erfolg vieler Prozesse, einschließlich der Formbefüllung bei der Herstellung von Keramik- und Metallkomponenten, Pulverbeschichtung und der Feststoffbelastung von Suspensionen. Die Art und Weise, wie sich Partikel zusammen verdichten, hängt sowohl mit ihrer Größe als auch mit ihrer Größenverteilung zusammen. Größere Partikel verdichten sich weniger effizient als kleinere, wodurch größere Hohlräume entstehen. Die Erweiterung der Partikelgrößenverteilung führt dazu, dass kleinere Partikel die Räume zwischen größeren Partikeln verdichten können, und verbessert damit die Verdichtungseffizienz. Die Minimierung von Leerräumen ist entscheidend für die Herstellung von einwandfreien Sinterkomponenten. Bei der Pulverbeschichtung ermöglicht die starke Verdichtung ein effizientes Schmelzen bei niedrigeren Temperaturen, wodurch mehr Zeit für Vernetzungsreaktionen zwischen Polymerpartikeln bleibt und eine bessere Oberflächenbehandlung erzielt wird.

Die Partikelverdichtung beeinflusst auch die Rheologie von Suspensionen, vor allem ihre Viskosität. Eine Mischung aus großen und kleinen Partikeln hat aufgrund ihrer höheren Verdichtungseffizienz, einem Phänomen, das zur Steigerung des Feststoffgehalts von Suspensionen wie Farben und Keramik genutzt werden kann, die geringste Auswirkung auf die Viskosität des Systems.

Stabilität

Die Stabilität der in Branchen wie der Pharma- oder der Lebensmittelindustrie verwendeten und produzierten Suspensionen und Emulsionen ist von Bedeutung, um die Leistungsfähigkeit, Akzeptanz und den Erfolg eines Produkts sicherzustellen.  Zu den Schlüsselelementen gehören Dispersionsstabilität und Schwerkraftabscheidung.

Dispersionsstabilität: Um eine stabile Dispersion zu erreichen, müssen die Adhäsions- und Kohäsionskräfte zwischen den Partikeln innerhalb eines Mediums kontrolliert werden. Diese Kräfte können zu einer Flockung von Emulsionen oder zur Bildung von Agglomeraten in Suspensionen und Pulvern führen. Das Risiko einer schlechten Dispersionsstabilität steigt mit sinkender Partikelgröße und kann sich erheblich auf die Verarbeitung auswirken. Zudem kann sie zu Problemen beim Pulvertransport innerhalb der Fertigungsprozesse oder zu Problemen bei der Endproduktleistung führen, wie z. B. zur Bildung von Agglomeraten, die wiederum Mängel bei Beschichtungen und Lacken verursachen. Die Analyse von Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung wird genutzt, um Risiken für die Dispersionsstabilität zu kontrollieren und Auswirkungen von Stabilitätsproblemen auf die Produktleistung und -akzeptanz zu identifizieren.

Schwerkraftabscheidung: Die verbesserte Stabilität einer Suspension oder Emulsion zur Schwerkraftabscheidung erreicht man durch eine ausgeglichene Anziehungskraft der Partikel, einer Funktion von Partikelgröße und Dichte, mit dem Auftrieb der Suspensionsflüssigkeit, der von der Viskosität abhängt. Bei Emulsionen wird die Partikelgrößenanalyse verwendet, um die Wahrscheinlichkeit des Aufrahmens, für das größere Tröpfchen anfällig sind, zu bewerten und die Stabilität der Flockung und Koaleszenz im Laufe der Zeit zu überwachen. Da die Tröpfchengröße und der Flockungsgrad sich auch auf Eigenschaften wie das Mundgefühl eines Nahrungsmittels oder die Viskosität eines Getränks auswirken können, sollte die Partikelgröße bei der Optimierung und Herstellung von Emulsionsformulierungen routinemäßig gemessen werden.

Viskosität und Fließverhalten

Viskosität und Fließverhalten von Suspensionen und Schlämmen basieren auf verschiedenen physikalischen Eigenschaften, darunter Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung. Wenn die Partikelgröße abnimmt (bei konstantem Volumenanteil) und/oder die Größenverteilung zunimmt, erhöht sich die Probenviskosität und die Probe fließt weniger leicht. Die Viskosität ist für viele Anwendungsbereiche wie Lacke, Kosmetik und Batterieherstellung von Bedeutung. Bei Batterien werden beispielsweise die Batterieelektroden hergestellt, indem eine Aufschlämmung von Partikeln in Suspension auf eine Metallfolie aufgebracht wird. Wenn die Suspension zu viskos ist, kann dies zu Schwierigkeiten beim Beschichtungsprozess führen.

Auflösungsraten

Auflösungsraten von Materialien werden von der spezifischen Oberfläche der Partikel beeinflusst. Die Erweiterung der spezifischen Oberfläche von Partikeln durch die Verringerung ihrer Größe beschleunigt den Auflösungsvorgang. Diese Korrelation ist besonders bei pharmazeutischen Produkten wichtig, bei denen sich die Auflösung direkt auf die Bioverfügbarkeit eines Wirkstoffs auswirkt. Hersteller von agrochemischen Stoffen und Tensiden müssen auch die Partikelgröße verwalten, um die Auflösungs- und Freisetzungsraten aktiver Komponenten innerhalb einer Formulierung zu kontrollieren.

Einfache Inhalation

Die einfache Inhalation ist ein wichtiges Kriterium, sowohl um die Inhalation schädlicher Partikel durch den Menschen zu verhindern als auch um die Abscheidung von Medikamenten in den Atemwegen zu optimieren. Bei allen oral inhalierten und nasalen Arzneimitteln (OINDPs) ist die Partikelgröße ein wichtiger Parameter mit klaren Größenbereichen, die für Abscheidung und Retention in der Nasenhöhle und für das Eindringen in verschiedene Bereiche der Lunge angegeben sind. Im Gegensatz dazu müssen Hersteller von Produkten wie Reinigungsmitteln und Haarsprays Feinteile kontrollieren, um eine Inhalation zu verhindern. An dieser Stelle ist eine Partikelgrößenanalyse für Sicherheitstests unerlässlich.

Reaktionsraten

Reaktionsraten in Feststoffsystemen sind häufig eine Funktion der spezifischen Oberfläche der beteiligten Partikel. Je feiner die Partikel, desto größer ihr Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, was zu höheren Reaktionsraten führt. Dieser Fakt spielt in den unterschiedlichsten Industriezweigen eine wichtige Rolle. In der Zementindustrie zum Beispiel beeinflusst die Partikelgröße die Geschwindigkeit, mit der Zementprodukte aushärten. In der Katalysatorproduktion muss die Partikelgröße angepasst werden, um die Reaktionsraten zu optimieren oder die effektive Spülung von Schadstoffen sicherzustellen. Und bei der Herstellung von Batterien muss die Partikelgröße kontrolliert werden, um ein Gleichgewicht zwischen Leistungsdichte, Ladezeiten und Batterielebensdauer herzustellen.

Optische Eigenschaften

Optische Eigenschaften wie die Lichtstreufähigkeit von Partikeln werden von Lack-, Beschichtungs- und Farbstoffherstellern genutzt. Die Art und Weise, wie ein Partikel Licht streut, hängt von seiner Größe ab. Daher beeinflusst die Änderung der Partikelgröße in einer Oberflächenbeschichtung Leistungsparameter wie Farbton und Farbtonstärke, Produktabdeckung und Glanz.

Verbraucherwahrnehmung

Die Verbraucherwahrnehmung von Produkten wie Lebensmitteln wird häufig durch die Partikelgröße beeinflusst. Beispielsweise beeinflusst die Partikelgröße von Kaffee bzw. sein Mahlgrad sowohl den freigesetzten Geschmack als auch die für die Zubereitung erforderliche Zeit. Eine feine Partikelgröße in Schokolade sorgt für ein sanftes Mundgefühl, das häufig einer körnigen Textur vorgezogen wird.

Aushärtungseigenschaften

Die Aushärtungseigenschaften von Materialien wie Zement werden durch die Partikelgröße beeinflusst. Die Aushärtungseigenschaften und die daraus resultierende Druckfestigkeit von Zement werden erhöht, da die Partikelgröße aufgrund der Vergrößerung der Oberfläche abnimmt. Die Laserbeugung misst die Partikelgrößenverteilung, der die gleiche Bedeutung wie die durchschnittliche Größe zukommt. Wenn zwei Zementproben die gleiche durchschnittliche Größe oder Oberfläche haben, hat die Probe mit der engeren Größenverteilung eine höhere Druckfestigkeit.

Allgemein

Optik

Detektor

Größe

Konfigurieren Sie den Mastersizer 3000+ Lab für Ihre Anwendung und Ihre Anforderungen mit den folgenden Konfigurationsoptionen: 

Smart Manager

Entfesseln Sie das Potenzial Ihrer Daten

Bisher blieben Gerätedaten zu oft in manuellen Aufzeichnungen, Tabellen oder auf standortspezifischen Servern liegen. Wenn Sie Ihren Mastersizer 3000+ mit unserem Smart Manager verbinden und die Messdaten des Geräts kontinuierlich in der Cloud analysieren, können Sie sein volles Potenzial nutzen. Dies ist nur eine unserer digitalen Lösungen, die Teil des Smart Managers von Malvern Panalytical sind.

Intelligente Installation

Der neue Mastersizer 3000+ ist dank intelligenter Installation schneller einsatzbereit. 

Mit umfassenden Ressourcen, die Ihnen bei der schnellen und sicheren Einrichtung und Funktionsprüfung Ihres neuen Geräts helfen, müssen Sie nicht auf einen Techniker warten. Darüber hinaus bietet die intelligente Installation eine neue Schulungsmöglichkeit, da sie Ihnen den vollen Zugriff auf exklusive Schulungsunterlagen gewährt. 

Wie funktioniert es?

Mit unserer Schritt-für-Schritt-Videoanleitung ist Ihr neuer Mastersizer 3000+ innerhalb von nur 90 Minuten nach Erhalt einsatzbereit. 

Sie benötigen keine spezifischen Kenntnisse oder Kompetenzen, um eine intelligente Installation durchzuführen. Befolgen Sie einfach die Anweisungen. 

Alles, was Sie für die ersten Schritte benötigen, ist im Lieferumfang Ihres neuen Geräts enthalten – Sie benötigen lediglich eine Internetverbindung, um auf die Online-Schulung zuzugreifen. 

Exklusive E-Learning-Inhalte

Die Ressourcen für die schnelle und zuverlässige Einrichtung Ihres Geräts umfassen:  

• detaillierte Anleitungsvideos, die Sie durch die Installation und Einrichtung führen
• 15 Monate Zugang zum Online-Grundlagenkurs ohne zusätzliche Kosten
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Der Kauf eines Malvern Panalytical-Produkts ist für uns erst der Beginn einer langjährigen Geschäftsbeziehung über die gesamte Lebensdauer des Gerätes. Malvern Panalytical unterstützt Sie entsprechend Ihrem individuellen Bedarf gerne mit seinen Services.

Help Desk

• Telefon- und E-Mail-Support .
• Kompetente und verantwortungsvolle Malvern-Ansprechpartner, die Ihre Fragen beantworten

Schulungen

• Anwenderschulungen

Software-Downloads

• Einfacher Mechanismus zum Abrufen von Updates und neuen Funktionen

Die Optionen für Service-Verträge von Malvern Panalytical – wählen Sie einen passenden Plan für Ihren Bedarf:

Malvern Panalytical Platin Service-Vertrag

Für Labore, bei denen die Geräte-Verfügbarkeit für die tägliche Arbeit unbedingt erforderlich ist. Der all-inclusive Vertrag sichert kürzeste Reaktionszeiten zu und deckt alle Wartungskosten, aber auch unerwarteten Reparaturkosten ab.

Malvern Panalytical Gold Service-Vertrag

Stellen Sie die Produktivität Ihres Labors durch die regelmäßige Wartung Ihres Systems sicher und erhalten Sie einen schnellen, spezialisierten und kompetenten Support im Störungsfall.

Malvern Panalytical Bronze Service

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* inklusive Arbeits- und Anfahrtskosten *** gegen Aufpreis möglich