Método de Medição de Tamanho de Partículas: Método da Difração a Laser ou Método do Peneiramento?

10 considerações ao ponderar o método da difração a laser e as diferenças técnicas em relação ao método de peneiramento 

Resumo: 

 


A difração a laser se consolidou como uma técnica padrão para a análise rotineira do tamanho de partículas em diversas indústrias. Devido às suas vantagens robustas, a difração a laser começou a substituir métodos tradicionais de análise de tamanho de partículas, como o peneiramento. 

 


Ao mudar de peneiramento para difração a laser, é necessário avaliar as vantagens da difração a laser em comparação com os resultados do peneiramento. As considerações importantes ao comparar a difração a laser como uma alternativa ou substituto ao peneiramento são as seguintes: 

1. Repetibilidade e Reprodutibilidade

A utilização da difração a laser melhora significativamente a repetibilidade e reprodutibilidade dos resultados em relação ao peneiramento. 

 


Em medições típicas de difração a laser, o erro de reprodutibilidade não excede 1%, e a repetibilidade não excede 0,5%, com pouca variação entre os operadores. 

Este ponto contrasta fortemente com o método do peneiramento, onde a reprodutibilidade pode variar muito dependendo do operador e do tempo de uso. A superioridade estatística da difração a laser é um dos argumentos mais significativos para a transição do peneiramento para um método analítico. 

2. Pequenas Amostras 


A difração a laser permite a medição de amostras menores em comparação com o peneiramento, embora em alguns casos também permita o uso de grandes quantidades de amostra. 

 


Nos testes de dispersão a seco do método de difração a laser, 10mg a 30g de amostra são suficientes para obter resultados confiáveis, sendo que, em experimentos normais, são usados apenas alguns gramas de amostra. 

 

Ao analisar o tamanho de partículas com difração a laser, a única limitação prática é a capacidade de alimentar o equipamento continuamente ou online. 

 

Isso é contrastado com o método do peneiramento, onde a quantidade de amostra processada pode alterar os resultados. Assim, a análise de tamanho de partículas com alta dispersão usando difração a laser pode proporcionar flexibilidade significativa. 

 

 


3. Tempo de Experimento em Apenas Segundos 

 


Diferente do peneiramento, que leva alguns minutos, a difração a laser é concluída em segundos. Nos testes materiais da atualidade, particularmente para monitoramento de processos, a velocidade de análise é o fator mais decisivo na escolha de um método. 

 

A diferença entre segundos e minutos frequentemente se traduz em custos monetários, com materiais desperdiçados em condições subótimas de processo atingindo milhares de dólares. 

 

Em linhas gerais, um teste de difração a laser consome cerca de 10g de amostra e demora aproximadamente 15 segundos de tempo de análise, permitindo a realização de medições quase em tempo real mesmo sem apoio de equipamentos de processo, com resultados fornecidos imediatamente após o teste. 

 

Desta forma, um operador treinado consegue testar mais de 100 amostras durante um turno de 8 horas sem grandes dificuldades. 

 

O peneiramento, por outro lado, requer vários minutos e limpeza entre cada ciclo, causando gargalos no laboratório de análise, desperdício de amostra e limitando o número de testes que podem ser realizados em um único turno. 

 

Além de melhorar o controle das condições do processo, a difração a laser aumenta também a eficiência e o rendimento do laboratório. 

4. Custo de Operação 

 

Os custos de operação de um sistema de difração são mínimos em comparação com a substituição de peneiras. 

 


Manter um sistema de difração a laser requer apenas limpeza das células de vidro e ocasionalmente sua substituição. 

 

Nos sistemas de dispersão a seco, é necessário substituir regularmente sacos de vácuo para manter o desempenho. Em contraste, com o uso de pilhas de peneiras, é necessário substituir as peneiras devido ao desgaste dos fios e para manter a continuidade com medições anteriores. 

 

 


5. Personalização de Relatórios 

 


A gama Mastersizer permite a personalização para criar relatórios convertidos para o método do peneiramento com facilidade de interpretação. 

 


Usando o software Mastersizer 3000, as informações necessárias podem ser organizadas em um formato de relatório com manipulação simples. 

 

Para comparar com resultados de peneiramento, selecione os intervalos de tamanho desejados e adicione ao relatório para obter facilmente a proporção de tamanhos dentro desses intervalos. 


 

Distribuições de tamanho de partículas e parâmetros estatísticos comuns podem ser facilmente exibidos em um único relatório, permitindo transmitir especificações para clientes exigentes. 

 

Os dados também podem ser rapidamente convertidos em formatos compatíveis com Excel usando modelos de exportação personalizáveis. 

 

 


6. Intervalo de Tamanho 

 


A faixa de tamanho da difração varia de 0,1 a 3500μm, superando enormemente o alcance comparado ao peneiramento. 

 


Equipamentos de difração a laser, como o Mastersizer 3000, oferecem uma ampla faixa dinâmica de medição. O peneiramento, em comparação, é limitado a dezenas ou centenas de microns e apresenta baixo desempenho abaixo de 45 microns. 

 

Além disso, no peneiramento, partículas em formas de lâmina ou agulha podem ser significativamente maiores que as aberturas, mas ainda conseguem passar através delas, levando a possíveis interpretações errôneas do tamanho real das partículas na amostra. 

 

 


7. Manutenção e Limpeza 

A difração permite uma troca de amostras mais rápida e fácil, além de uma manutenção e limpeza simplificadas. 

 


Nos métodos de difração a laser para dispersão a seco, basta uma rápida varredura com escova para preparar a medição da próxima amostra. 

 

O dispositivo de dispersão Aero S disponível para o Mastersizer 3000 inclui rotinas de limpeza predefinidas. O tempo dedicado à limpeza entre troca de amostras é reduzido para cerca de 30 segundos, minimizando o tempo ocioso entre experimentos. 

 

No método do peneiramento, a limpeza e pesagem das telas entre os experimentos pode aumentar o tempo total para mais de 10 minutos. Em comparação, a difração a laser proporciona maior tempo de operação e facilidade de limpeza. 

 

 


8. Automação 

 


Automatizar as condições de teste no produto Mastersizer garante a medição ideal de amostras. 

 


A tecnologia de difração a laser da Malvern é centrada em procedimentos padrões (SOP) para medições, maximizando a eficiência e minimizando discrepâncias entre usuários. 

 

Após o estabelecimento de um SOP para medições de amostras, o usuário apenas precisa carregar a amostra e nomeá-la apropriadamente. 

 


O resto é realizado automaticamente pelo equipamento. O SOP abrange todos os parâmetros controlados por computador, limpeza, impressão de relatórios e configurações de relatórios de resultados, que podem ser repetidos e aperfeiçoados rapidamente sem necessidade de ajuda especializada. 

Embora o peneiramento também possa ser automatizado, problemas de tempos de limpeza longos, variações entre operadores e tempos de experimentação longos não são resolvidos. 

 

A família Mastersizer oferece o método mais rápido e preciso para obter resultados de tamanho de partícula. 

 

 


9. Selagem de Amostras 

 


O método de difração a laser a seco usando vácuo elimina potenciais riscos de contato. 

 


A gama de acessórios de dispersão a seco do Mastersizer é totalmente selada desde a zona de carregamento da amostra até o saco de vácuo. O uso do sistema selado minimiza o risco de exposição do usuário à amostra. 

 

O sistema de coleta a vácuo simplifica os procedimentos de descarte. Além disso, os equipamentos são pequenos o suficiente para caber em capelas ou caixas para maximizar a segurança ao testar amostras secas. 

 

O método do peneiramento, por outro lado, é mais vulnerável ao risco de exposição devido à sua estrutura aberta e não coleta amostras diretamente em recipientes convenientes para descarte. 

 

 


10. Laboratórios Silenciosos e Espaço Amplo 

 


A difração ocupa menos espaço em laboratórios, como bancadas e armários, e gera menos ruído. 

 


O sistema de difração a laser Masterizer 3000 necessita de cerca de 27 polegadas de espaço, metade do espaço necessário pelo Mastersizer 2000. Este sistema funciona com quase todas as linhas de condicionamento de ar, e o dispositivo de vácuo pode ser instalado fora do laboratório para minimizar o ruído. 

 

Em comparação, o conjunto de peneiramento é barulhento, desordenado, vibrante e requer um espaço equivalente a uma bancada grande. A difração a laser proporciona uma clara vantagem em tornar o laboratório um ambiente de trabalho mais agradável.