Método de ensayo estándar para determinar la distribución de tamaño de partícula de alúmina o cuarzo por dispersión de luz láser

Alcance: Distribución de tamaño de partícula (PSD) por difracción láser de polvos de alúmina y cuarzo en dispersión acuosa; método de referencia para polvos cerámicos no plásticos en el rango 0,05–500 µm.

Método de ensayo

Partículas desaglomeradas circulan a través de un haz láser; las señales de dispersión se convierten a diámetro esférico equivalente basado en volumen mediante la teoría de Fraunhofer y/o Mie; se informan d10, d50 y d90.

Requisitos de la probeta

El polvo debe estar completamente desaglomerado en suspensión acuosa mediante humectación, cizallamiento mecánico y estabilización con dispersante; debe controlarse la exposición a sílice cristalina respirable al manipular cuarzo.

ASTM C1070 — Distribución de tamaño de partícula por dispersión de luz láser

Caracterización de polvos de alúmina y cuarzo

Publicación original: 2001; última reaprobación: 2020.

Aviso legal

La información de esta página es un resumen preparado por Vector Scientific Testing Devices basado en una revisión de la norma aplicable; no sustituye el texto oficial de la norma. Para el documento completo y vinculante, obtenga la norma del organismo correspondiente (p. ej. TSE, ASTM International, CEN) por canales oficiales. Vector no acepta responsabilidad por pérdidas directas o indirectas derivadas de la confianza en este resumen.

1. Propósito y alcance

Objetivo: Determinar la distribución de tamaño de partícula (PSD) de polvos de alúmina (Al₂O₃) y cuarzo (sílice cristalina) mediante dispersión de luz láser — materiales usados en cerámica industrial, refractarios, abrasivos y materias primas para sustratos electrónicos.

Rango de medición: Aproximadamente 0,05 µm a 500 µm; el método se centra en la dispersión acuosa de polvos cerámicos no plásticos.

Nota: La distribución micronizada afecta directamente el comportamiento de sinterización, la reología y la resistencia mecánica final; esta norma permite informes de PSD consistentes y repetibles entre productores y clientes.

2. Método de ensayo

Las partículas se mantienen en suspensión tras la desaglomeración y pasan continuamente por una celda de circulación frente a un haz láser. La luz dispersada se recoge con detectores sensibles al ángulo y se procesa digitalmente.

Parámetro analítico	Detalle técnico
Principio de medición	Difracción láser / intensidad de dispersión de luz
Rango de medición	0,05 µm – 500 µm
Teoría de análisis	Difracción de Fraunhofer, dispersión Mie o modelos ópticos híbridos
Dispersión	Suspensión acuosa
Estadísticos informados	Curvas de distribución por volumen, d10, d50 (mediana), d90

Las señales se convierten en una distribución de diámetro esférico equivalente basado en volumen asumiendo partículas esféricas. La difracción láser es un método indirecto — los resultados deben usarse como indicador relativo de control de calidad, no compararse uno a uno con microscopía.

3. Requisitos de la muestra

La exactitud depende de que el polvo esté completamente desaglomerado y estabilizado como partículas individuales en suspensión acuosa. La alta energía superficial de alúmina y cuarzo favorece la floculación en agua, lo que puede inflar artificialmente los tamaños medidos.

El flujo de trabajo de dispersión tiene tres etapas:

Humectación — surfactantes para reducir la tensión superficial
Desaglomeración — cizallamiento mecánico / fuerzas de corte
Estabilización — dispersantes que aportan repulsión electrostática o estérica

3.1 Agentes humectantes y dispersantes típicos

Agente	Tendencia a espumar	Adición típica	Función
Alcohol etoxilado	Media	0,1 – 0,5 %	Humectación equilibrada
Sulfosuccinato	Alta	0,1 – 0,5 %	Penetración interfacial rápida
Fluorosurfactante	Baja	0,01 – 0,1 %	Eficaz a dosis ultrabaja
Poliéter siloxano	Media	0,1 – 0,5 %	Dispersión con espuma controlada
Diol acetilénico	Baja	0,05 – 0,2 %	Humectación de baja espuma
Polímero policarboxilato	Muy baja	0,2 – 1,0 %	Estabilidad estérica / electrostática

Advertencia cuarzo / sílice: La trituración, la molienda y la manipulación pueden liberar sílice cristalina respirable (RCS). Use métodos húmedos, extracción de polvo y áreas de trabajo cerradas (Sección 7).

4. Equipamiento Vector compatible

Un flujo de trabajo ASTM C1070 abarca pasos integrados de laboratorio desde mineral en bruto hasta dispersión submicrónica. Los sistemas Vector siguientes apoyan la preparación de muestras, mediciones de contraste y manipulación segura.

Código	Equipo	Función en el flujo ASTM C1070
VTR-1011	Trituradora de mandíbulas Nysos	Trituración primaria sin contaminación (mandíbulas de carburo de tungsteno)
VTR-1011-XL	Trituradora de mandíbulas Thor	Trituración continua de alto rendimiento
VTR-1012	Molino de discos vibratorio Hercules	Molienda fina analítica (60–90 µm)
VTR-1012XL	Molino de discos Hercules XL	Juegos de molienda automatizados de gran volumen
VTR-1012C	Molino de discos vibratorio Gaia	Recirculación en línea continua
VTR-13-018	Baño ultrasónico	Desaglomeración por cavitación
VTR-13-017	Destilador de agua	Agua portadora de alta pureza
VTR-1016	Permeabilímetro de Blaine automático	Contraste de área superficial específica
VTR-1014	Tamiz de chorro de aire Alpine	Control de aglomerados gruesos / sobretamaño
VTR-1041	Tamizadora analítica	Tamizado de fracción gruesa
VTR-1027	Prensa de pellets para FRX	Preparación de pellets espectroscópicos
VTR-13-015	Campana de extracción de gases	Pasos de preparación polvorienta / química húmeda

Consulte también ASTM C204 y EN 196-6 para contrastes de fineza Blaine.

5. Teoría óptica: Fraunhofer y Mie

Modelo Fraunhofer: Enfoque simplificado que asume partículas mucho mayores que la longitud de onda (prácticamente varios µm y superiores) y opacas; no requiere índice de refracción. La sensibilidad disminuye para alúmina/cuarzo submicrónico donde dominan la refracción y la absorción.

Teoría de Mie: Modela refracción, reflexión y absorción en los límites de la partícula; requiere el índice de refracción complejo de alúmina o cuarzo en agua (componentes real e imaginario).

Las partículas grandes dispersan en ángulos estrechos con alta intensidad; las finas dispersan ampliamente con baja intensidad — la relación inversa que sustenta la PSD láser.

6. Flujo de preparación de muestras Vector

Trituración primaria — Nysos o Thor para alimentación hasta 90 mm; mandíbulas de carburo de tungsteno minimizan contaminación por hierro.
Molienda analítica — Hercules o Hercules XL hasta 60–90 µm; Gaia para líneas continuas.
Dispersión ultrasónica — VTR-13-018 rompe aglomerados submicrónicos; agua portadora de VTR-13-017.
Contrastes — Blaine automático para área superficial específica; tamiz de chorro de aire Alpine y tamizadora analítica para fracciones gruesas.
Caracterización química — Prensa de pellets para FRX para verificación de composición.

7. Salud ocupacional y seguridad

El cuarzo contiene altos niveles de sílice cristalina. La sílice cristalina respirable (típicamente ≤ 10 µm) liberada durante la trituración y la molienda puede causar silicosis y otras enfermedades pulmonares.

Referencia normativa	Parámetro	Límite (TWA 8 h)
OSHA 29 CFR 1910.1053	PEL	50 µg/m³
OSHA 29 CFR 1910.1053	Nivel de acción	25 µg/m³

Requisitos operativos:

Evite barrido en seco y soplado con aire comprimido; prefiera manipulación húmeda y extracción local.
Conecte las bocas de polvo integradas en las trituradoras Nysos y Thor a aspiradoras industriales Clase H (HEPA H13/H14).
Realice pesadas polvorientas y preparación de química húmeda bajo campana VTR-13-015.
El personal debe usar respiradores P3 para partículas (EN 149) o máscaras con purificación de aire motorizada donde el esfuerzo sea elevado.