Partikelanalysator CAMSIZER 3D

Mit der patentierten 3D-Partikelverfolgung lässt sich die Längenverteilung von Extrudaten genau bestimmen. Ein stabförmiges Keramikextrudat (Länge 6-8 mm) wurde im 3D-Modus, 2D-Modus und mittels Messschieber gemessen. Das Ergebnis der 3D-Länge entspricht dem Ergebnis der Schieblehre, die 2D-Länge zeigt jedoch eine “zu kurze” Verteilung. Somit ist die 3D-Bildanalyse genauso exakt wie der Messschieber, charakterisiert aber eine wesentlich größere Anzahl von Partikeln in einem Bruchteil der Zeit.

Wichtige Parameter für die Düngemittelqualität sind Partikelgröße und -form. Beim Granulieren werden die Pellets zu nahezu kugelförmigen Partikeln geformt. Ein suboptimaler Prozess verändert die Form, da das Granulat eher oval produziert wird. Der Durchmesser bleibt jedoch fast gleich und die Veränderung wird in der Standardsiebanalyse nicht erkannt. Durch Messung der Rundheit und des Aspektverhältnisses erkennt der CAMSIZER 3D selbst kleinste Veränderungen in der Produktqualität.

Oben: Nicht-sphärisches Düngemittelgranulat zeigt in einigen Bildern des 3D-Tracks die echte Form, in anderen Bildern aber auch runde Projektionen.
Unten: Ein sphärisches Granulatkorn zeigt auf allen Bildern des 3D-Tracks eine Ansicht mit hoher Rundheit.

Viele natürliche oder künstlich hergestellte Partikel haben drei deutlich unterscheidbare Hauptachsen. Dazu gehören Extrudate, Pellets oder auch Mandeln und Kaffeebohnen. Das Beispiel zeigt den Vergleich der Längen-, Breiten- und Dickenmessung einer Probe Kaffeebohnen. Für jede Größendefinition wird die korrekte Verteilung angezeigt. Im Vergleich ist die 2D-Längenmessung “zu kurz” und die 2D-Breitenmessung ist eine Mischung aus der wahren Dicke und der wahren Breite. Folglich ist das Verhältnis zwischen wahrer Dicke und Länge der 3D-Messung kleiner und enger verteilt als das Aspektverhältnis in der 2D-Analyse.

Partikelgrößenverteilung einer Probe von Kaffeebohnen:
2D-Breite (grau), 2D-Länge (grau), 3D-Dicke (grün), 3D-Breite (rot), 3D-Länge (blau)

Superabsorber sind Polymere, die ein Vielfaches der eignen Masse an Flüssigkeit aufnehmen können. Sie werden in Granulatform verwendet, z. B. in Babywindeln als Trockenmittel. Die Partikelgröße ist ein wesentliches Qualitätskriterium mit einer Verteilung und liegt normalerweise zwischen 100 μm und 1000 μm. Eine kleine Partikelgröße bedeutet eine große spezifische Oberfläche und damit eine schnellere Flüssigkeitsaufnahme. Die Spezifikationen beruhen in der Regel auf klassischen Siebanalysen. Der CAMSIZER 3D liefert 100% gleichwertige Ergebnisse und kann diese etablierte aber zeitaufwendige und fehleranfällige Technik vollständig ersetzen.

Glasperlen werden z. B. in Straßenmarkierungen verwendet, um die Verkehrssicherheit durch hohes Reflexionsvermögen zu verbessern. Verformte oder verschmolzene Perlen reflektieren weniger Licht und beeinträchtigen die Produktqualität. Der CAMSIZER 3D kann fehlerhafte Perlen genauer bestimmen als die herkömmliche 2D-Methode, da 2D nur eine zufällige Ausrichtung misst, was die wahre Morphologie verschleiert. Die Grafik zeigt die Verteilung des Aspektverhältnisses einer Glasprobe im 2D- und 3D-Modus. Bei Letzterem werden mehr längliche Partikel erkannt, da jede Perle aus verschiedenen Winkeln untersucht wird, was in diesem Fall zu einem Unterschied von 17% führt.

Der 3D-Track zeigt 2 verschmolzene Perlen mit einem Seitenverhältnis zwischen 0,82 und 0,35 je nach Ausrichtung. Die 3D-Analyse erkennt die wahre Form anhand mehrerer Projektionen und ermöglicht eine genauere Formanalyse.

Der CAMSIZER 3D ist ideal geeignet, um während einer Granulierung das Wachstum von Partikeln und Pellets zu dokumentieren. Die Ergebnisse liefern Informationen über die Dicke und Homogenität von Beschichtungen, Staubanteil oder übergroßen Partikel (Agglomerate). Diese Informationen sind die Grundlage für die Vorhersage von so komplexen Parametern wie der Freisetzungsrate eines pharmazeutischen Wirkstoffs aus dem Granulat im menschlichen Körper. Das Beispiel zeigt das Ausgangsmaterial (grün) und vier Beschichtungsschritte (jeweils zwei Wiederholungsmessungen). Auch der letzte Prozessschritt mit einer Schichtdicke von nur 2,5 μm wird dank der hohen Reproduzierbarkeit zuverlässig erfasst.