Partikelgrößenanalyse von flüssigen und trockenen Materialien

Die Partikelgrößenanalyse misst und visualisiert die Partikelgrößenverteilung, bei der jeder Partikel eine spezifische Form bzw. ein spezifisches Volumen hat, mit definierten Größen und Formen, die für einen bestimmten Prozess als optimal angesehen werden. In der Qualitätskontrolle und Forschung ist die Partikelgrößenanalyse daher ein Standardverfahren zur qualitativen Prüfung eines Produkts. 

Die am weitesten verbreiteten Methoden zur Partikelgrößenbestimmung sind die Dynamische Bildanalyse (DIA), Statische Bildanalyse (SIA), Statische Laserlichtstreuung (SLS, auch Laserbeugung genannt), Dynamische Lichtstreuung (DLS) und Siebanalyse.

Gemäß den Anforderungen der Industrie hat sich die Partikelgrößenanalyse in kurzer Zeit aus mechanischen Techniken wie Zerkleinern und Sieben entwickelt, um den Analyseprozess zu beschleunigen und gleichzeitig höchste Genauigkeit zu garantieren.

Microtrac entwickelt und fertigt qualitativ hochwertige und bezahlbare Geräte für jede der fünf meistgenutzten Techniken: Dynamische und Statische Bildanalyse, Laserbeugung, DLS und Siebanalyse (über unsere Schwesterfirma RETSCH GmbH).

Partikelgrößenanalyse mit Statischer Laserlichtstreuung / Laserbeugung

Die Statische Laserlichtstreuung (SLS) is allgemein unter der Bezeichnung Laserbeugung (LD) bekannt, oder auch als Laserdiffraktometrie, Fraunhofer-Beugung oder Mie Streuung.

Bei der Interaktion des Laserlichts mit den Partikeln führen die Beugung, Brechung, Reflektion und Absorption zu Lichtstreuungsmustern, die für eine Partikelgröße charakteristisch sind. Es handelt sich daher um eine indirekte Methode, welche Partikelgrößenverteilungen auf der Basis von überlagerten Streulichtmustern berechnet, die durch ein Partikelkollektiv verursacht werden. Die optischen Charakteristika des Materials (Brechungsindex) sollten bei kleinen Partikeln bekannt sein, um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten.

Dank der einfachen Handhabung und Vielseitigkeit dieser Technik ist der Einsatz der Laserbeugung für die Partikelmessung im Rahmen der Qualitätskontrolle in Forschung und Industrie weit verbreitet. Tatsächlich ist sie in vielen Bereichen zum Standard für die Partikelgrößenanalyse geworden.

Ein Laserstrahl trifft auf eine gut dispergierte Probe und das daraus resultierende Streulichtmuster dient zur Berechnung der Größenverteilung. Zugrunde liegt die Annahme, dass alle Partikel rund sind, so dass eine Formanalyse nicht möglich ist.

Moderne Analysesoftware und hochpräzise Detektion der Lichtsignale machen die Laserbeugung in verarbeitenden Industrien wie Chemie, Lebensmittel, Düngemittel und Pharmazie zu einer breit genutzten Technologie zur Partikelgrößenanalyse. Sie erhöht deutlich die Durchsatzgeschwindigkeit in der Qualitätskontrolle, wobei die begrenzte Auflösung kein größeres Problem darstellt.

Siebanalyse

Die Siebanalyse ist vielleicht die einfachste Methode zur Partikelgrößenanalyse. Die Siebung ist geeignet für Partikelgrößen von mehreren Mikrometern bis zu Millimetern, wobei das Siebgut sowohl organisch als auch anorganisch sein kann.

Analysensiebe wie die von RETSCH gefertigten (einem Schwesterunternehmen innerhalb der Verder Scientific Gruppe) ermöglichen eine einfache, kostengünstige mechanische Verteilung von Granulaten in Größenklassen für nachfolgende Analysen. Dabei nimmt die Maschenweite jedes Siebs im Siebturm von oben nach unten ab. Sie kommen auf Siebmaschinen mit unterschiedlichen Siebbewegungen zum Einsatz: Vibration mit Wurfbewegung, kreisende, horizontale Bewegung (manchmal mit zusätzlichen Klopfimpulsen) oder Dispersion durch einen Luftstrom.

Für viele Anwender ist die Nutzung von Analysesieben der erste Schritt in die Welt der Partikelgrößenanalyse und Partikelcharakterisierung. Sie ist sehr kosteneffizient, besonders wenn nur gelegentlich Größenanalysen anfallen oder wenn das Budget begrenzt ist und zeitlicher Aufwand keine große Rolle spielt.