減碳專刊(一)自動化連續粒徑分析帶來的產業加值與升級

作者利泓科技技術專員呂昌諺

日期2022-11-23

分類

粒徑分析應用文章(Particle size analyzer)

專欄介紹 - 過程即時線上分析技術

減碳專刊

本文我們會提到：

粒徑分析儀與篩網過篩方式的比較
滿足自動化連續粒徑分析儀的採樣要求
自動化連續粒徑分布分析儀簡介

前言

　　粒徑分析儀的前身是藉由五到六個不同目數的篩網組合，搭配振動器，持續半小時，再從每一個篩網去秤重，得到粒徑分布。這樣的方式首先需要人力的投入，而且非常耗時，篩網反覆使用會產熱，影響到產品的性質，例如會變黏或收縮影響顆粒大小。

　　最重要的是得到粒徑分布因為級距不多而在統計上不夠客觀。因此分析人員會需要花費額外的時間，將篩網中的粉料取出再進行一次過篩，整個過程人力是最顯而易見的，其次是篩網的耗損以及樣品之間的交叉汙染。

　　長遠來看，這樣的過篩方式很難去細分產品規格與發現批次間的問題，減緩產品出貨時間，最終影響的就是末端的售價以及市場競爭力。

商用粒徑分析儀前期投資雖大，實際上獲益更大

　　因此部分公司開始導入雷射繞射粒徑分析儀，分析儀的多層分級偵測器，可以遠超過篩網可以達到的效果，例如Sympatec的HELOS可以達到31個級距。藉此可以觀察到更細微的批次變化，且粒徑分析儀每次分析不需要2分鐘，同樣的人力與時間可以處理更多的分析需求，調整產線參數也更有效率，也意味著產品出貨以及新產品的開發速度都能夠提升。

　　整體上來說雖然分析儀的投資超過篩網許多，但是在考量長期的人力成本與末端產品再製成本大幅減少，同樣的時間因為可以放行更多的產品而增加更多的收入。

擴大優勢，從實驗室前往現場，發揮最大時間效益

　　如果要進一步減少成本，也就是將人力完全抽離，必須將實驗室的分析設備轉換成現場連續分析設備，其中最重要的改變就是自動取樣裝置的設計，必須要滿足：

1.可以與產線結合
2.可以取得具有代表性的樣品
3.可以避免樣品與樣品之間的交叉污染

從自動化連續粒徑分析儀延伸至自動化連續生產

　　其次是IoT物聯網的技術，從連續自動化粒徑分析結果作為起點，再分析取得當下的粒徑數據，可以用各種傳輸方式與下游溝通，或者回傳到中控中心，由中控中心來決定如何優化產線中的數據例如Sympatec的MYTOS，可以透過MODBUS、OPC-UA、4-20mA通訊協議等進行溝通。

　　舉結晶研磨製程為例，可以按照分析數據來調整攪拌速度、研磨速度、助磨劑添加速度等方式使粒徑數據維持在一個範圍之內，當累積足夠量的數據，經由大數據的統計，找到關鍵的製程參數，將整個產線複製，使產能可以預測，品質可以管控，在市場上的競爭力自然就會增加。