Mastersizer 3000

기능 및 장점

OmniTrust와 함께 일하기 : Malvern Panalytical의 규정 준수 솔루션

시장을 선도하는 Mastersizer 3000은 제한된 자원으로 분석 수요와 요건을 충족해야 하는 오늘날 실험실 여건에 적합한 소형 분석기기로 다양한 응용이 가능합니다. 고도의 엔지니어링과 응용 노하우를 결합한 이 제품은 다음과 같은 이점을 제공합니다.

• 귀중한 실험실 공간을 최대한 활용하면서 귀하에게 필요한 견고하고 안정적인 데이터를 생성하는 동급 최고의 입도 분석 성능을 제공합니다.
• 전문 지식을 담은 직관적인 소프트웨어로 다양한 분석법을 효율적이고 효과적으로 개발하고 실행할 수 있도록 지원합니다.
• 데이터를 정확히 원하는 방식으로, 필요에 따라 유연하게 결과를 제시하는 맞춤형 보고서를 얻을 수 있습니다. 
• 다양한 시료 준비 요건에 따라 신속하고 효과적인 현탁액, 유탁액, 분말 시료 준비 기능을 통해 사용자에게 분석법 최적화와 진행 중인 분석 제어에 필요한 정보를 제공합니다.

Mastersizer는 Malvern Panalytical사의 독자적이며 실용적인 레이저 회절 입도 분석 기술을 이용해 신뢰할 수 있는 결과를 제공하며, 데이터 품질 분석을 통해 입도 분석 전문가나 비전문가 모두 신뢰할 수 있는 통찰력과 결과를 제시할 수 있도록 지원합니다.

작동 방식

Mastersizer 3000은 레이저 회절 기술을 이용해 다양한 물질의 입도와 그 분포를 측정합니다. 레이저 광선이 분산된 미립자 시료를 통과할 때 산란되는 빛의 세기를 측정해서 입자 크기를 구합니다. 이 데이터는 분석을 통해 이러한 산란 패턴을 만들어 낸 입자의 크기를 계산하는 데 사용됩니다. 시스템을 구성하는 다음의 세 가지 주요 요소는 높은 일관성과 신뢰성으로 정확하고 견고한 입도 데이터를 생성하며, 이러한 데이터는 많은 산업에서 공정의 효과적인 운영을 위한 핵심 요소입니다. 

• 광학벤치 - Mastersizer 3000은 단일 광학 측정 경로를 사용해 10nm에서 3.5mm 크기의 입자를 분석할 수 있으며 다양한 방법으로 응용이 가능합니다. 분산된 시료는 광학벤치의 측정 영역을 통과하면서 입자에 레이저 빔이 조사됩니다. 이어 여러 검출기가 다양한 각도에서 시료 입자에 의해 산란되는 빛의 세기를 정확히 측정합니다. 
  
• 시료 분산 장치 - Mastersizer 3000은 다양한 용량의 시료와 분산제를 사용할 수 있도록 6개의 습식 분산 액세서리를 제공합니다. 첨단 건식 분산 시스템을 활용하면 부서지기 쉬운 물질도 신속하고 재현가능한 방법으로 분말을 분산할 수 있습니다. 시료 분산 장치는 정확한 농도와 안정된 분산 상태로 입자를 광학벤치의 측정 구역으로 보내 정확성과 재현성을 보장합니다.
  
• Mastersizer 소프트웨어 - Mastersizer 3000 소프트웨어는 사용하기 쉬우면서도 전문가의 지속적인 개입 없이도 우수한 결과를 전달하는 분석기기에 대한 높은 수요를 충족합니다. 소프트웨어는 측정이 진행되는 동안 시스템을 제어하고 산란 데이터를 분석해 입도 분포를 계산합니다. 직관적인 인터페이스로 견고한 분석법 선택부터 일상적인 측정, 결과 보고에 이르는 전 과정을 안내합니다. 장비에 내장된 전문 지식을 토대로 분석법 성능과 결과의 품질에 관한 조언을 제공하므로 기기 사용에 필요한 교육은 줄어들고 입도 분석은 더욱 빠르고 단순해집니다.

당사의 신뢰할 수 있는 Mastersizer 3000 시스템은 플래티넘 인증을 받았습니다. 글로벌 리뷰를 보거나 고객이 Mastersizer 3000 시스템에 대해 어떻게 생각하는지 읽어보십시오.

주요 응용 분야

분말 유동성은 많은 공정에서 제조 효율성 유지에 중요한 요소입니다. 일정하지 않은 분말 흐름은 의약품 제형의 함량 균일성과 같은 제품 품질 변수에 직접 영향을 미칩니다. 또는 분말 이송이 불규칙해져서 입자 크기 감쇄 공정의 유효성이 저하되는 경우처럼 공정 변동성을 초래하기도 합니다. 분말 흐름은 첨가물 제조나 3D 프린팅 기술을 사용한 소결 제품 제조에서 중요한 고려사항입니다. 분말층 증착 과정에서 유동 특성이 나쁘면 분말층에 밀도 편차를 유발해 완성 부품의 강도가 저하될 수 있습니다.

입도와 입도 분포 분석은 분말 입자의 충진과 고정 거동을 예측하는 데 유용하므로 분말의 유동 특성을 이해하는 데 매우 중요합니다. 보통 분말의 유동 특성은 입도가 크고 입도 분포가 좁을수록 우수합니다. 입도가 작고 분포가 넓을수록 입자 간 접촉 면적이 증가하고 미세 입자가 공극을 채우면서 유동 특성은 저하됩니다. 

입자의 패킹 밀도는 세라믹 및 금속 부품 생산의 주형 충진, 분말 코팅, 현탁액 내 고형 적재 등 다양한 공정의 성공 여부에 영향을 미칩니다. 입자가 패킹되는 양상은 입도와 입도 분포에 따라 결정됩니다. 크기가 큰 입자는 작은 입자보다 큰 공극을 형성하면서 패킹 효율도 낮습니다. 입도 분포를 넓게 조절하면 큰 입자 사이 공간을 작은 입자가 채우면서 패킹 효율이 향상됩니다. 공극률 최소화는 균열 없는 소결 부품 생산에 매우 중요합니다. 분말 코팅의 패킹이 조밀하면 상대적으로 낮은 온도에서 효율적인 용융이 가능하고 중합체 입자들의 가교 반응 시간을 늘려 더 우수한 마감 품질을 얻을 수 있습니다.

입자 충진은 현탁액의 유변학적 특성(주로 점도)에 영향을 미칩니다. 큰 입자와 작은 입자가 혼합된 경우 패킹 효율이 높아서 시스템의 점도에 거의 영향을 미치지 않으며, 이러한 특성은 도료나 세라믹 등 현탁액의 고형 적재율을 높이는 데 이용할 수 있습니다.  

제약 및 식품 산업에서 사용하고 생산하는 현탁액과 유탁액의 안정성은 제품의 유효성과 적합성, 성공에 중요합니다.  분산 안정성과 비중 분리는 모두 중요한 요소입니다.

분산 안정성: 안정한 분산을 위해서는 분산매의 입자 간 점착력과 응집력을 제어해야 합니다. 이러한 힘에 따라 유탁액이 응집하거나, 현탁액 및 분말 내에서 응집체가 형성될 수 있습니다. 입도가 작아질수록 분산 안정화는 어려워지며 공정에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 제조 공정 간 분말 운송 문제를 야기하거나 응집체 형성으로 코팅과 도장에 결함이 발생하는 등 최종제품 성능에 문제를 일으킬 수 있습니다. 입도와 입도 분포 분석은 분산 안정성 위험을 관리하고 안정성 문제가 제품 성능 및 적합성에 미치는 영향을 파악하는 데 활용됩니다.

비중 분리: 비중 분리를 억제하고 현탁액이나 유탁액의 안정성을 높이기 위해서는 입자 크기와 밀도에 의해 결정되는 중력의 아래로 당기는 힘과 점도에 따라 결정되는 현탁액의 위로 작용하는 힘의 균형이 중요합니다. 유탁액의 경우 입도 분석은 더 큰 방울을 형성하는 크리밍(Creaming) 가능성을 평가하고 시간에 따른 응집과 합체에 대한 안정성을 모니터링하는 데 사용됩니다. 액적 크기와 응집도는 음식의 식감이나 음료의 점도와 같은 특성에 영향을 미치므로 유탁액 제제의 최적화 또는 제조 과정에서 입도를 상시 측정해야 합니다.

미립자의 비표면적은 물질의 용해율에 영향을 미칩니다. 입자 크기를 줄여 비표면적을 늘리면 용해가 가속됩니다. 이러한 상관관계는 용해가 약물의 생체이용률에 직접적인 영향을 미치는 의약품에서 특히 중요합니다. 농약 및 세제 제조업체는 제형에 함유된 활성성분의 용해와 방출 속도를 제어하기 위해 입도를 관리해야 합니다.

흡입 용이성은 유해 입자의 체내 흡입을 방지하고 기도 내 약물 침착을 최적화하는 데 중요한 기준입니다. 모든 경구 흡입 및 비강 의약품(OINDP)의 경우 입도는 중요한 매개변수로서 입자 크기는 비강 내 침착 및 잔류를 비롯해 폐 조직 내 다른 부위로의 침투에 영향을 미칩니다. 세정용 물질이나 헤어스프레이 등의 제조업체는 반대로 흡입 방지를 위해 입도를 제어할 필요가 있으며 안전성 시험에 반드시 입도 분석을 포함해야 합니다. 

고형 시스템에서 반응 속도는 종종 반응에 관여하는 입자의 비표면적의 함수로 나타납니다. 입도가 작을수록 부피 대비 표면적이 커지면서 반응 속도는 빨라집니다. 입도는 시멘트와 촉매 등 다양한 산업에서 중요합니다. 시멘트 제품의 경화 속도에 영향을 미치며 촉매 생산에서는 반응속도 최적화나 효과적인 오염물질 소기(Scavenging)를 위해 입도를 조절해야 합니다. 

도료, 코팅, 안료 제조업체는 광산란능과 같은 광학적 특성을 이용할 수 있습니다. 입자가 빛을 산란하는 방식은 입도에 좌우되므로 표면 코팅에 사용되는 입자의 크기를 조절해 색상, 착색력, 은폐력, 광택 등 성능 매개변수를 조절할 수 있습니다.

식품 등 일부 제품의 경우 입자 크기는 종종 소비자 인식에 영향을 미칩니다. 예로 커피의 입자 크기와 분쇄도는 커피 향과 커피를 내리는 시간에 영향을 줍니다. 입자가 미세한 초콜릿은 식감이 부드러우며 소비자들은 종종 입 안에서 입자를 느낄 수 있는 제품보다 고급 제품으로 받아들입니다.

사양

일반

입자 크기	현탁액, 유탁액, 건조 분말
원리	레이저 광 산란
분석	Mie 및 Fraunhofer 산란
데이터 획득률	10kHz
일반적인 측정 시간	<10초
크기(W, D, H)	690mm x 300mm x 450mm
무게	30kg

광학

적색 광원	최대 4mW He-Ne, 632.8nm
청색 광원	최대 10mW LED, 470nm
렌즈 배열	역방향 퓨리에(수렴성 광선)
유효 초점 길이	300mm

검출기

배열	로그 공간 배열
각도 범위	0.015 - 144도
정렬	자동

크기

입자 크기	0.01-3500µm*
크기 등급 번호	100(사용자 조절 가능)
정확도	0.6%보다 좋음**
정밀도/ 반복성	0.5% 변화율보다 좋음*
재현성	1% 변화율보다 좋음*

소프트웨어

21 CFR 파트 11	ER/ES 규정을 준수하는 작동 모드 지원

시스템 적합성

레이저 안전성	등급 1, IEC60825-1:2007 CFR Chapter I: Sub-chapterJ: Part 1040(CDRH)
규제 시험	RoHS과 WEEE 적합 CE / FCC 적합 유업 저전압 지침 요구 조건을 충족

시스템

전원	100/240 v, 50/60 Hz 50W (분산 장치 없을 경우) 최대 200W (2개 분산 장치 연결할 경우)
습도	31°C까지의 온도에서 최대 80%, 40°C에서 50%까지 선형적으로 감소 비응축.
작동 온도 (°C)	+5°C ~ +40°C
제품 보관 온도	-20°C ~ +50°C
IP(Ingress Protection) 등급	IP41B

참고

*	시료와 시료 전처리에 따라 다름.
**	정확도는 단일 라텍스 표준의 측정에 의해 정의됩니다. 이 규격은 라텍스 제조사의 사이즈의 불확실성을 포함합니다. 시료 및 시료 전처리에 따라 다릅니다.
특허	Mastersizer 3000의 광학벤치는 US6,778,271 및 관련 서류 GB2,340,932의 특허에 의해 보호되며 응용 프로그램은 WO2013038161와 관련 서류 WO2013038160 및 WO2013038159 에 의해 특허로 보호됩니다. Hydro MV와 LV는 EP1167946A2 및 관련 서류에 의해 보호됩니다.