Partikelgrößenmessmethoden – Laserbeugung vs. Siebung

10 Dinge, die bei der Laserbeugung zu beachten sind, sowie technologische Unterschiede zur Siebung 

Übersicht: 

 


Die Laserbeugung hat sich in verschiedenen Branchen als Standardverfahren zur routinemäßigen Partikelgrößenanalyse etabliert. Aufgrund ihrer starken Vorteile hat die Laserbeugung begonnen, traditionelle Methoden wie die Siebung bei der Partikelgrößenanalyse zu ersetzen. 

 


Um von Siebung zu Laserbeugung zu wechseln, ist es erforderlich, die Vorteile der Laserbeugung zu bewerten und sie mit Siebergebnissen zu vergleichen. Wichtige Aspekte, die bei der Betrachtung der Laserbeugung als Alternative oder Ersatz der Siebung zu überprüfen sind, umfassen Folgendes: 

1. Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit

Durch die Verwendung der Laserbeugung wird die Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse im Vergleich zur Siebung erheblich verbessert. 

 


Bei typischen Laserbeugungsmessungen überschreiten die Reproduzierbarkeitsfehler 1% und die Wiederholbarkeit beträgt nicht mehr als 0.5%, mit minimaler Variabilität durch den Bediener. 

Dieser Punkt steht im starken Kontrast zur Siebmethode, bei der die Reproduzierbarkeit je nach Benutzer und Laufzeit erheblich variieren kann. Der statistische Vorteil der Laserbeugung ist einer der Hauptargumente dafür, dass die Siebung durch eine analytische Methode ersetzt werden sollte. 

2. Kleine Proben 


Bei der Laserbeugung ist es möglich, die Partikelgröße mit einer kleineren Probenmenge als bei der Siebmethode zu messen, wobei in einigen Fällen auch große Probenmengen verwendet werden können. 

 


Bei Trockenverteilungsmessungen mit der Laserbeugungsmethode sind für zuverlässige Ergebnisse 10mg – 30g Proben ausreichend, wobei in typischen Experimenten einige Gramm der Probe verwendet werden. 

 

Der einzige praktische Grenzwert bei der Analyse von Partikeln mit der Laserbeugung besteht in der Versuchszeit, in der Proben kontinuierlich oder online an das Gerät zugeführt werden können. 

 

Dies steht im Gegensatz zur Siebmethode, bei der die bearbeitete Probenmenge die Ergebnisse beeinflussen kann. Daher bietet die Laserbeugung bei der Analyse hochgradig dispergierter Proben eine erhebliche Flexibilität bei der Partikelgrößenanalyse. 

 

 


3. Experimentierzeit in Sekunden 

 


Im Gegensatz zur Siebmethode, die einige Minuten dauert, ist die Laserbeugung in wenigen Sekunden abgeschlossen. In modernen Materialtests, insbesondere bei Tests zur Prozessüberwachung, ist die Geschwindigkeit der Analyse, welche Methode gewählt wird, von größter Bedeutung. 

 

Der Unterschied zwischen Sekunden und Minuten wird oft in Geldwert übersetzt, da Materialien, die aufgrund suboptimaler Prozessbedingungen verschwendet werden, Tausende von Dollar kosten können. 

 

In der Regel benötigt ein Laserbeugungstest mit etwa 10g Probenmenge eine Analysezeit von ca. 15 Sekunden, sodass nahezu in Echtzeit gemessen werden kann, ohne dass Prozessgeräte benötigt werden, und die Ergebnisse sofort nach Abschluss der Tests verfügbar sind. 

 

Ein geschulter Bediener kann daher in einer 8-Stunden-Schicht über 100 Proben testen, ohne größere Schwierigkeiten. 

 

Bei der Siebung werden pro Durchgang mehrere Minuten benötigt, und eine Reinigung ist erforderlich, was in den Analyselabors zu Engpässen führen kann, die Verschwendung verursachen und die Anzahl der Proben begrenzen, die in einer Schicht getestet werden können. 

 

Die Laserbeugung verbessert nicht nur die Kontrolle über die Prozessbedingungen, sondern steigert auch die Effizienz und den Durchsatz des Labors. 

4. Betriebskosten 

 

Die Betriebskosten eines Beugungssystems sind ebenfalls minimal im Vergleich zum Austausch von Sieben. 

 


Die Wartung eines Laserbeugungssystems erfordert lediglich die Reinigung einer Fensterzelle, die gelegentlich ersetzt werden muss. 

 

Bei einem Trockenverteilungssystem müssen zur Aufrechterhaltung der Leistung auch die Staubsaugerbeutel regelmäßig gewechselt werden. Im Vergleich dazu muss bei einem Siebstapel das Sieb ausgetauscht werden, um die Kontinuität zu früheren Messungen aufgrund von Drahtbruch und Rissbildung aufrechtzuerhalten. 

 

 


5. Benutzerdefinierte Berichte 

 


Die Mastersizer-Produktreihe ermöglicht es Benutzern, benutzerdefinierte Berichte zu erstellen, die einfach zu interpretieren und mit der Siebmethode vergleichbar sind. 

 


Mit der Mastersizer 3000-Software können Sie die benötigten Informationen mit wenigen Klicks in einen Bericht umwandeln. 

 

Sowohl die Partikelgrößenverteilung als auch häufige statistische Parameter können in einem einzigen Bericht leicht überprüft werden, sodass anspruchsvolle Kunden die Spezifikation erhalten. 

 

Darüber hinaus können Daten problemlos in gängige Excel-kompatible Formate umgewandelt werden und können mit benutzerdefinierten Export-Templates schnell an spezifische Anforderungen angepasst werden. 

 

 


6. Größenbereich 

 


Der Größenbereich der Beugung reicht von 0.1 bis 3500μm, was im Vergleich zur Siebmethode eine erheblich größere Spanne bietet. 

 


Geräte wie der Mastersizer 3000 bieten einen großen dynamischen Bereich bei einer einzigen Messung. Im Gegensatz dazu ist die Siebmethode auf Bereiche von einigen Dutzend bis zu Hunderten von Mikrometern beschränkt und bietet bei unter 45 Mikrometern eine geringe Leistung. 

 

Zudem können plättchenförmige oder nadelartige Partikel bei der Siebmethode mehrere Male größer sein als die Öffnung des Siebs, sind aber dennoch in der Lage, durch diese hindurchzugehen, wodurch die tatsächliche Partikelgröße möglicherweise falsch eingeschätzt wird. 

 

 


7. Wartung und Reinigung 

Die Beugung bietet eine schnellere, einfachere und leichtere Wartung und Reinigung des Systems im Vergleich zur Siebmethode während des Probenwechsels. 

 


Die Trockendispergierung mit Laserbeugung erfordert lediglich eine kurze Bürstung des Systems, bevor die nächste Probe beladen und gemessen wird. 

 

Der für den Mastersizer 3000 verfügbare Aero S Dispergierer enthält vordefinierte Reinigungsroutinen für den Benutzer, die die Zeit zwischen den Experimenten auf etwa 30 Sekunden verkürzen, wodurch unnötige Verzögerungen reduziert werden. 

 

Im Gegensatz dazu kann die Siebmethode die Gesamtzeit aufgrund der notwendigen Reinigung und Kalibrierung der Siebe zwischen den Experimenten um mehr als 10 Minuten verlängern. Die Laserbeugung ermöglicht eine längere Betriebszeit und erleichtert die Reinigung im Vergleich zur Siebung. 

 

 


8. Automatisierung 

 


Die Mastersizer-Produkte gewährleisten ideale Probenmessungen durch eine Automatisierung der Testbedingungen. 

 


Malverns allgemeine Laserbeugungstechnologie ist auf standardisierte Messverfahren (SOP) ausgelegt, um die Benutzervariabilität zu minimieren und die Effizienz zu maximieren. 

 

Nachdem eine SOP für die Probenmessung erstellt wurde, muss der Benutzer lediglich die Probe laden und entsprechend benennen. 

 


Alles Weitere läuft automatisch vom Gerät ab. Die SOP kann neue Reinigungszyklen, Ausdrucke oder den Bericht mit einem einzigen Klick vollenden, ohne Eingaben von Fachleuten zu benötigen. 

Sie können auch automatisierte Siebmethode benutzen, aber die Problemikes der langen Reinigungszeiten, Benutzervariabilität und die längeren Experementzeit werden nicht behoben. 

 

Die Mastersizer-Produktfamilie bietet eine schnelle und präzise Methode zur Erzielung von Partikelgrößenergebnissen. 

 

 

9. Geschlossene Proben 

 


Vakuumverschlossene Proben im Trockeneinsatz der Laserbeugung beseitigen Gefahren für den Kontakt mit Proben. 

 


Die Mastersizer-Produktreihe mit Ihren Zubehörteilen zur Trockendispersion bietet eine vollständige Versiegelung von der Ladezone bis hin zum Vakuumbeutel, wodurch das Risiko des Users für eine Probenaussetzung minimiert wird. 

 

Das Vakuumerfassungssystem vereinfacht den Entsorgungsprozess. Darüber hinaus ist die Ausrüstung so klein, dass Sie bei der Mehrheit der Trockenproben unter Hauben oder Gehäusen getestet werden kann, um maximale Sicherheit zu gewährleisten. 

 

Im Gegensatz zur Siebmethode durch die geöffnete Struktur besteht ein höheres Risiko, dass Benutzer den Proben ausgesetzt werden. Zudem wird die Probe nicht direkt in einen einfach zu entsorgenden Behälter gesammelt. 

 

 


10. Ruhigere Labore mit mehr Raum 

 


Die Beugung beansprucht kleine Flächen im Labor, wie Bänke und Schränke, und reduziert Lärm. 

 


Das Masterizer 3000-Laserbeugungssystem erfordert anstelle der Mastersizer 2000 nur etwa die Hälfte des Platzes, also insgesamt 27 Zoll, und kann Problemlos mit nahezu jeder Lüftung der Anlage genutzt werden. Um den Geräuschpegel zu reduzieren, kann die Vakuumeinheit extern angebracht werden. 

 

Im Vergleich dazu ist die Siebausrüstung laut, unordentlich und stark vibrierend, nimmt den Raum einer großen Arbeitsspanne ein. Die Laserbeugung bietet einen deutlichen Vorteil, indem sie das Labor als angenehmen Arbeitsbereich aufwertet.