Difração a laser e Peneiração: A Comparação – Perguntas e Respostas

Isso surge simplesmente ao considerar qualquer partícula irregular que precise ser especificada com mais de 3 números. A menor dimensão permitiria que a partícula penetrasse na peneira (mas apenas ficaria lá). A segunda menor dimensão permite que a partícula passe pela peneira. Em muitas ocasiões, quando as pessoas tentam pensar em objetos passando por uma peneira, tendem a pensar em sólidos em 3 dimensões e (neste caso) as segunda menor e segunda maior dimensões são as mesmas.

Existem um monte de características que tornam a difração a laser excelente para obter uma distribuição de tamanho de partícula (PSD) em vez de ter um pequeno número de pontos nos extremos da distribuição. Como você disse ‘os resultados são diferentes’ – e espera-se que sejam diferentes porque diferentes aspectos das partículas estão sendo medidos.

No seu caso, eu executaria ambas as técnicas em paralelo por algum tempo e adicionaria os resultados de difração à folha de especificações. Eu veria os resultados tão diferentes quanto maçãs e peras e não há necessidade de gastar tempo dobrando um resultado para caber no outro (idealmente os resultados da peneira devem ser corrigidos para dar um volume verdadeiro). IMHO, não há necessidade de começar um projeto para tentar converter os resultados de uma técnica para outra – você acabará com muitas planilhas do Excel e pouco ou nenhum insight. Execute os sistemas em conjunto e logo você começará a ver os benefícios de todas aquelas valiosas informações de distribuição de tamanho de partícula que a difração fornece. Cite ambas as técnicas ou especificações no lugar apropriado. O importante é que ambas as técnicas devem gerar resultados estáveis e reprodutíveis, ou você estará perdido. Foque nesse aspecto – obter excelentes medições – e veja as dificuldades de fazer 10 medições consecutivas em uma peneira quando é fácil para difração… Precisamos notar, entretanto, que muitos clientes podem vender seus produtos com base em especificações derivadas usando peneiração, então pode haver uma necessidade de mapear o resultado do LD com o resultado da peneira. Isso requer o uso da função de emulação no software MS3000 e a necessidade absoluta de dados estáveis para desenvolver essa correlação. Um webinar posterior por Sarennah Longworth-Cook aborda esse requisito em “Como replicar uma análise de peneira no Mastersizer 3000“.

Para desenvolvimento de método em difração a laser, veja: “Uma abordagem de acrônimo para desenvolvimento de método em difração a laser”

Estas são médias de momento de uma distribuição de tamanho de partícula. O D[3,2] é a média do momento da área superficial e o D[4,3] é a média do momento do volume/massa. Para mais informações, veja o anexo e o webinar recente: “Princípios Básicos da Análise de Tamanho de Partícula”

Você está correto e a titulação do tamanho por pressão para o desenvolvimento de método seco não produz um platô. O valor correto depende do tipo de revestimento em pó (epóxi, poliéster, híbrido) e é encontrado comparando os resultados (mediana, x₅₀) contra o método de referência úmido onde um platô de material disperso é possível. Os exemplos úmido-seco que mostro no seguinte webinar são todos revestimentos em pó na verdade (slides 42 em diante, onde 42 é a resposta para a vida, o universo e tudo): “Uma abordagem de acrônimo para desenvolvimento de método em difração a laser“.

Você pode umedecer um revestimento em pó com um pouco de surfactante diluído para colocá-lo em suspensão para medição.

A obstrução de peneiras geralmente resulta de tamanhos de partículas primárias pequenas causando atração e formação de pontes entre partículas (na verdade, isso gerou um site antigo chamado ‘Why we hate TiO2’) frequentemente combinado com problemas de umidade ou aderência.

Excessos de finos são facilmente vistos na difração a laser e podem ser medidos nesta região de tamanho ‘sub-peneira’ onde a obstrução é muito mais provável de ocorrer. Um material pequeno e coeso é um problema para telas e daí a região < 38 µm sendo conhecida como região de tamanho sub-peneira. Sim, é bastante comum com material menor e mais úmido.

Em algumas instâncias, a peneiração úmida pode ajudar, mas o bloqueio da tela ainda é comum aqui, especialmente nos tamanhos menores. As peneiras não permitem que você disperse as partículas como a difração faz. De fato, seguindo a dispersão com um método úmido na difração, você pode ter uma ideia do grau de aglomeração presente – algo que a tela nunca poderia realmente fazer.

É uma boa pergunta, mas que não fomos encarregados de tratar no escopo/resumo do webinar – talvez abordemos em um webinar posterior. Nós temos uma série de materiais que ajuda aqui. Eu recomendaria a maravilhosa série ‘Demo no seu Escritório’ para ver como uma medição seca é conduzida. Por exemplo, Mastersizer Demo no seu escritório.

Sua pergunta é vital e inerente a qualquer técnica metrológica. Obviamente, qualquer instrumento medirá o que lhe for dado e, no pior caso, ‘lixo entra = lixo sai’. Os 4Q’s se aplicam aqui.

Isso se refere a qualquer especificação que esteja ou estará definida. Isso é definido pelo usuário final.

A resposta rege a energia que será necessária na medição e está relacionada ao uso final do material e sua aptidão para o propósito. Isso é definido pelo usuário final.

Isso é definido pelo material e seu modo de fabricação.

Isso é definido pelo acessório utilizado ou comprado pelo usuário e a quantidade de amostra adicionada. Você está no controle!

Eu conduzo um curso de ‘Amostragem para Análise de Tamanho de Partícula’ muito popular de 1/2 dia todos os anos no Pittcon que lida com essa questão com muito mais detalhes. Nas análises secas, podemos usar muitos gramas de amostra semelhante a uma tela. Podemos dividir a amostra usando um divisor giratório/rotatório. Em todos os casos, estamos limitados a uma massa mínima de amostra requerida por uma especificação prescrita. Mesmo com uma amostra dividida corretamente, se o requisito de massa mínima não for atendido, acabaremos com variação (frequentemente atribuída à variabilidade do instrumento) inerente à heterogeneidade da amostra. Pierre Gy passou muitos anos tentando transmitir esses pontos. Podemos também recalcular o melhor erro padrão com base na heterogeneidade da amostra.

Estimativa do erro fundamental de amostragem na análise de tamanho de partícula
Amostragem para Análise de Tamanho de Partícula

A obscurecimento é basicamente uma medida da concentração óptica de uma amostra. Se a obscurecimento estiver mudando durante uma medição úmida (por exemplo), isso nos diz que estamos perdendo partículas do sistema (por exemplo, dissolução). Procuramos estabilidade no valor. Se solicitarmos 5 segundos de medição, então precisamos de 5 segundos (50000 capturas no MS3000) de medição entregue – se não obtivermos esses valores, isso nos diz que o material não estava dentro dos limites desejados de obscurecimento durante a duração da medição. Em uma medição seca, gostaríamos de controlar na faixa de 0,5 – 5% tipicamente para manter as condições de dispersão estáveis e minimizar as chances de recombinação de partículas após a separação no venturi. No úmido, gostaríamos de controlar para digamos +/- 0,5% – e você está no controle de quanto coloca… Para sistemas menores (< 1 um tipicamente), podemos desejar realizar um estudo de concentração, já que a dispersão múltipla pode ser um problema que precisa ser equilibrado contra um sinal-ruído adequado (que é sempre o fator definidor).

Alterações na obscurecimento, tamanho (x₉₀ e x₁₀) nos falam sobre o sistema e as mudanças na amostra durante a medição que precisamos entender. Tipicamente para QC, os 3 objetivos são estabilidade, estabilidade e estabilidade – quaisquer mudanças são um indicativo de processos ocorrendo na medição da amostra (podem ser desejáveis como a desaglomeração ou indesejáveis como a dissolução). Essas mudanças precisam ser entendidas – a menos, é claro, que um estudo cinético seja contemplado.

A obstrução de peneiras geralmente resulta de pequenas partículas primárias causando atração e ligação de partículas (na verdade, isso gerou um site antigo chamado ‘Why we hate TiO2’) frequentemente combinado com problemas de umidade ou aderência. Excessos de finos são facilmente vistos na difração a laser e podem ser medidos nesta região de tamanho ‘sub-peneira’ onde a obstrução é muito mais provável de ocorrer.

A difração a laser não mede área superficial. No entanto, pode ser indiretamente derivada com um monte de (normalmente inválidas!) suposições. Na verdade, se você quiser medir a área superficial regularmente, tenho certeza de que usaria a fisisorção BET N2. No entanto, uma conversão para a área superficial específica pode ser feita como 6/[D3,2] = SSA e o D[3,2] vem do D[4,3] – veja o anexo Princípios Básicos. Como a molécula de N2 pode penetrar em todos os poros de um sólido e a difração a laser está (na analogia mais simples) olhando para o contorno da partícula, então o valor de BET é geralmente muito maior do que o derivado e exibido pela difração a laser. No entanto, há geralmente uma correlação muito boa entre as técnicas e explorei isso em um artigo há alguns anos.

Princípios Básicos da Análise de Tamanho de Partícula (nota de aplicação)
Nanomateriais do tamanho do mícron

Se mudanças estão ocorrendo durante a medição, então precisamos entender essas. Como um guia geral para o desenvolvimento de método, observe Uma abordagem de acrônimo para desenvolvimento de método em difração a laser.

Para material pequeno (tipicamente < 20 µm) precisamos controlar o seguinte:
Dispersão – siga o regime BDAS como descrito acima em linha com os 4Q’s anexados. Múltiplas medições consecutivas são essenciais
Concentração óptica – precisa ser controlada para melhor que 0,5% para equilibrar o sinal-ruído contra possibilidades de dispersão múltipla
Propriedades ópticas – uma bimodal para um único componente é muito suspeita e precisa de investigação. Se houver um mínimo em um harmônico do laser (1,2 µm é clássico), então isso é um indicativo de que o coeficiente de extinção está desajustado

Você só precisará de um surfactante se o material não umedecer no fluido que você usa. Evite a formação de espuma. Se você puder enviar o arquivo de dados brutos (.mea no Mastersizer 2000; .mmes no Mastersizer 3000), então podemos fornecer assistência mais específica.

Você delineou o enigma básico para partículas não esféricas. Mais de um número é necessário para descrevê-las corretamente. Afirmado no USP <776>: ‘Para partículas de forma irregular, a caracterização do tamanho de partícula deve incluir também informações sobre