Reproducible Sieve Analysis

Metody przesiewania w analizie sitowej

Podczas procesu przesiewania próbka poddawana jest ruchowi pionowemu (przesiewanie wibracyjne) lub poziomemu (przesiewanie horyzontalne). W przypadku przesiewaczy młotkowych (TAP) oba rodzaje ruchu sit występują jednocześnie. Podczas procesu w istocie następuje porównanie wielkości cząstek z wielkością oczek w użytych sitach. Prawdopodobieństwo przejścia cząstki przez sito jest określane jako stosunek wielkości cząstek do wielkości oczek sita. Na wynik ma wpływ także położenie cząstek na sicie, ilość wstrząsów (ilość spotkań cząstek z sitem) oraz rzeczywista wielkość oczek w zastosowanych sitach (jakość sit). Odpowiednia metoda analizy sitowej zależy od stopnia rozdrobnienia materiału próbki (rys. 1). Przesiewanie na sucho jest preferowane dla cząstek w zakresie między 40 µm a 125 mm. Jednakże faktyczny zakres pomiarowy może być ograniczony właściwościami materiału np. tendencji do aglomerowania, gęstości czy zjawiskami elektrostatycznymi.

PRZESIEWANIE WIBRACYJNE

Próbka jest podrzucana w górę przez drgania dna sita i opada z powrotem w dół z powodu sił grawitacji. Amplituda wskazuje pionową wysokość drgań dna sita.
Dzięki temu połączonemu ruchowi materiał próbki jest równomiernie rozprowadzany na całej powierzchni sita. Cząstki są przyspieszane w kierunku pionowym, obracają się swobodnie, a następnie opadają z powrotem w orientacji statystycznej. W wytrząsarkach sitowych firmy RETSCH napęd elektromagnetyczny wprawia w ruch system obciążenia oraz sprężyn i przenosi oscylacje na stos sit. Amplituda może być regulowana bezstopniowo do kilku milimetrów.

PRZESIEWANIE POZIOME

W przesiewaczach o ruchu horyzontalnym sita umieszczane są na platformie wykonującej ruch cyrkulacyjny w płaszczyźnie poziomej. Przesiewacze poziome używane są w przypadku cząstek wydłużonych, płatków czy włókien. W wyniku ruchu horyzontalnego cząstki praktycznie nie zmieniają swojej orientacji na sicie.

Przesiewanie za pomocą uderzania

W przesiewaczach z funkcją stukania, poziomy, okrężny ruch jest nakładany na ruch pionowy generowany przez impuls z uderzenia. Przesiewacze z funkcją stukania są określone w różnych normach dotyczących analizy wielkości cząstek. Liczba kontaktów między cząstkami a otworami sita jest znacznie mniejsza w przesiewaczach z funkcją uderzania niż w przesiewaczach wibracyjnych (2,5 s-1 w porównaniu do ~50 s-1), co skutkuje dłuższym czasem przesiewania. Z drugiej strony, ruch stukający daje cząstkom większy impuls, dlatego w przypadku niektórych materiałów, takich jak materiały ścierne, frakcja drobnych cząstek jest zwykle wyższa. Jednak w przypadku lekkich materiałów, takich jak talk lub mąka, frakcja drobnych cząstek jest niższa. 

PRZESIEWANIE STRUMIENIEM POWIETRZA

Przesiewacz pneumatyczny to urządzenie przesiewające do pojedynczego procesu przesiewania, tj. do każdego procesu przesiewania używane jest tylko jedno sito. Samo sito nie porusza się podczas przesiewania.
Materiał na sicie jest przesuwany przez obracający się strumień powietrza: Odkurzacz podłączony do przesiewacza wytwarza podciśnienie wewnątrz komory przesiewania i zasysa powietrze przez obracającą się dyszę szczelinową. Po przejściu przez wąską szczelinę dyszy strumień powietrza jest przyspieszany i wydmuchiwany na siatkę sita, rozpraszając znajdujące się tam cząstki. Nad siatką strumień powietrza jest rozprowadzany po całej powierzchni sita i zasysany z małą prędkością przez siatkę sita. W ten sposób drobniejsze cząstki są transportowane przez otwory w sicie do odkurzacza lub, opcjonalnie, do cyklonu.

W przesiewaniu pneumatycznym używane jest tylko jedno sito i nie jest ono poruszane podczas procesu przesiewania. Obracająca się dysza pod sitem kieruje strumień powietrza na przesiewany materiał, powodując dezaglomerację cząstek, które następnie wysysane z komory przechodzą przez sito lub na nim pozostają. Przesiewanie strumieniem powietrza jest odpowiednie dla zakresów wielkości od 10 µm do 4 mm.

Przesiewanie na sucho

Przesiewanie na sucho jest najpopularniejszą metodą powtarzalnej analizy sitowej, obejmującą przesiewanie wibracyjne, horyzontalne i uderzeniowe. Przesiewanie strumieniem powietrza jest również uważane za metodę przesiewania na sucho, ale jest to specjalny proces (patrz poniżej). W razie potrzeby próbka jest wcześniej suszona, aby uniknąć zbrylenia. Przed przesiewaniem próbka jest ważona, a następnie umieszczana w systemie przesiewania i ważona ponownie w późniejszym czasie.
Przesiewanie służy do określenia procentu próbki, która pozostaje na sicie lub jest mniejsza niż wybrany rozmiar oczek. Jeśli ma zostać przeprowadzone określenie wielkości cząstek różnych frakcji (przesiewanie zestawu), stosuje się stos sit zawierający kilka sit o różnych rozmiarach oczek (40 µm - 125 mm).
Jednakże, aby zapewnić powtarzalność wyników bez żadnych wątpliwości, maszyna powinna być skonfigurowana całkowicie cyfrowo. Ponadto zintegrowana jednostka sterująca powinna być stale monitorowana, aby uniknąć niezamierzonych zmian i odchyleń podczas testu.

Przesiewanie na mokro

Przesiewanie na mokro służy do określania wielkości cząstek w wilgotnych, tłustych lub oleistych próbkach. Jest to również stosowana metoda, gdy analizowany materiał jest już obecny w postaci zawiesiny i nie można go wysuszyć, a także w przypadku cząstek, które mają tendencję do aglomeracji (zwykle < 45 µm), które mogłyby w innym razie zatkać otwory sita.
Materiał do przesiewania jest podawany w postaci zawiesiny i, podobnie jak w przypadku przesiewania na sucho, nakładany na najwyższe sito, a następnie płukany wodą podczas wibracji, aż ciecz wypływająca spod stosu sit będzie pozbawiona zmętnień. Przesiewanie na mokro odbywa się w zakresie 20 µm - 20 mm.

Optyczna charakterystyka cząstek

Analiza wielkości cząstek może być również przeprowadzona przy użyciu optycznej technologii pomiarowej. W zależności od wariantu pomiaru, można również określić kształt cząstek. Zakres pomiarowy wynosi od 0,3 nm do 30 mm, w zależności od systemu pomiarowego. Charakterystykę cząstek można przeprowadzić w zawiesinach, emulsjach, układach koloidalnych, proszkach, granulkach i materiałach sypkich.

Nasza siostrzana firma MICROTRAC jest liderem technologicznym z rozległą globalną siecią i bezkonkurencyjną ofertą w zakresie charakteryzowania cząstek.