{"id":14894,"date":"2024-12-31T07:32:29","date_gmt":"2024-12-31T07:32:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.epicmicron.com\/?p=14894"},"modified":"2024-12-31T08:09:05","modified_gmt":"2024-12-31T08:09:05","slug":"why-are-powders-so-complex","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.epicmicron.com\/de\/why-are-powders-so-complex\/","title":{"rendered":"Warum sind Pulver so komplex?"},"content":{"rendered":"

Drei verschiedene Pulverphasen<\/h2>\n\n\n\n

Pulver sind ein einzigartiges Dreiphasenmaterial. Es besteht aus einer festen Phase in Form von Partikeln, einer Gasphase zwischen den Partikeln und einer fl\u00fcssigen Phase auf der Oberfl\u00e4che der Partikel oder im Inneren ihrer Struktur.<\/p>\n\n\n\n

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A Pulver<\/a> ist eine lose Ansammlung von festen, fl\u00fcssigen und gasf\u00f6rmigen Phasen. Es besteht ein weit verbreitetes Missverst\u00e4ndnis, dass das Verhalten eines Pulvers einfach durch das Verst\u00e4ndnis seiner Flie\u00dfeigenschaften beschrieben werden kann. Diese Eigenschaften sind diskret<\/a>, quantifizierbar mit einer einzigen Zahl. Leider sind beide Vorstellungen falsch. Deshalb verstehen wir auch im 21. Jahrhundert das Verhalten von Pulvern noch immer nicht vollst\u00e4ndig.<\/p>\n\n\n\n

Stellen Sie sich ein Glasgef\u00e4\u00df mit losem Pulver vor. \u00dcberlegen Sie, wie sich das Pulver verh\u00e4lt, wenn das Glas umgesto\u00dfen wird. \u00dcberlegen Sie, wie sich das Pulver verh\u00e4lt, wenn das Glas hochgehoben und wiederholt auf eine harte Oberfl\u00e4che geklopft wird. Jeder Unterschied im Verhalten eines Pulvers in losem Zustand gegen\u00fcber seinem verdichteten Zustand ist auf seine Eigenschaften zur\u00fcckzuf\u00fchren. Wenn das Pulver beispielsweise wie trockener Sand ist, kann sein Verhalten vor und nach der Verdichtung ungef\u00e4hr gleich sein. Wenn das Pulver jedoch wie Mehl ist, k\u00f6nnen nach der Verdichtung sehr unterschiedliche Flie\u00dfeigenschaften beobachtet werden. Dies ist eine wichtige und typische Eigenschaft von Pulvern.<\/p>\n\n\n\n

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Diese Eigenschaften sind f\u00fcr das Verst\u00e4ndnis des Pulververhaltens von entscheidender Bedeutung. externe Variablen<\/a>\u2013 wie etwa der Grad der Bel\u00fcftung oder Verdichtung \u2013 sind ebenso wichtig. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Partikel \u00e4ndern sich in diesen Zust\u00e4nden nicht. Es sind die Luftmenge und der Kontaktdruck zwischen den Partikeln, die daf\u00fcr sorgen, dass sich die Str\u00f6mung deutlich unterscheidet.<\/p>\n\n\n\n

Einfluss externer Variablen<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Wie in den vorherigen Beispielen gezeigt, verhalten sich Pulver sehr unterschiedlich, wenn sie bel\u00fcftet, locker oder verfestigt sind. Einige Pulver reagieren sehr empfindlich auf diese Variablen, andere nicht. Einige Pulver k\u00f6nnen gut flie\u00dfen, wenn sie bel\u00fcftet und locker sind, verursachen aber Probleme, wenn sie verfestigt sind (z. B. Toner). Andere Pulver k\u00f6nnen in lockerem Zustand angemessen (gut) flie\u00dfen und in verfestigtem Zustand nicht viel bewirken, weisen aber in bel\u00fcftetem Zustand eine echte Verbesserung des Flie\u00dfens auf (z. B. Keramikpulver, siehe Video). Basierend auf diesen Beobachtungen ist es unwahrscheinlich, dass eine einzelne Zahl ausreichend beschreibt, wie ein Pulver auf gro\u00dfe Mengen an Bel\u00fcftung oder hohe Verfestigungsgrade w\u00e4hrend der Verarbeitung und Anwendung reagiert.<\/p>\n\n\n\n

In Bezug auf die Flie\u00dfeigenschaften sind Konsolidierungsspannung und Luftgehalt die beiden Variablen, die den gr\u00f6\u00dften Einfluss haben. Das Pulververhalten wird jedoch auch von Verarbeitungsgeschwindigkeiten wie Mischgeschwindigkeit oder Linienf\u00fcllgeschwindigkeit sowie anderen Faktoren wie Umgebungsfeuchtigkeit und Lagerzeit beeinflusst. Ein Pulver mit hervorragenden Eigenschaften kann eine schlechte Leistung aufweisen, wenn es in einer Umgebung mit etwas h\u00f6herer Luftfeuchtigkeit als normal gelagert oder verarbeitet wird.<\/p>\n\n\n\n

Pulververhalten<\/h3>\n\n\n\n
Externe Variablen<\/strong><\/td>Wann und wo sie auftreten <\/strong><\/td>Wirkung<\/strong><\/td><\/tr>
Konsolidierung<\/td>Vibration \/ Schlag Direktdruck (Trichter, IBCs, F\u00e4sser)<\/td>Erh\u00f6hter Druck, Kontaktfl\u00e4che und Anzahl der Kontaktpunkte zwischen den Partikeln. Reduzierter Luftgehalt zwischen den Partikeln (verringerte Porosit\u00e4t).<\/td><\/tr>
Bel\u00fcftung<\/td>Schwerkraftentladung, Mischen, pneumatische F\u00f6rderung, Zerst\u00e4ubung<\/td>Druck, Kontaktfl\u00e4che und Anzahl der Kontaktpunkte zwischen den Partikeln nehmen ab. Der Luftgehalt zwischen den Partikeln nimmt zu (erh\u00f6hte Porosit\u00e4t).<\/td><\/tr>
Str\u00f6mungsgeschwindigkeit (Schergeschwindigkeit)<\/td>Im Pulver, Zwischen Pulver und Ger\u00e4tewand, Mischen<\/td>\u00dcberwiegend nicht-Newtonsche Str\u00f6mung Erh\u00f6hter Str\u00f6mungswiderstand bei niedrigen Durchflussraten<\/td><\/tr>
Luftfeuchtigkeit<\/td>Lagerung Verarbeitung Humanzugabe (Granulation)<\/td>Erh\u00f6hung der Haftung zwischen Partikeln Erh\u00f6hung der Haftung zwischen Partikeln Erh\u00f6hung der Leitf\u00e4higkeit<\/td><\/tr>
Statische Elektrizit\u00e4t<\/td>Entleerung aus dem Trichter Pneumatische F\u00f6rderung Mischen mit hoher Scherkraft<\/td>Erh\u00f6hung der Bindungsst\u00e4rke zwischen den Partikeln Pulver haftet an der Ausr\u00fcstung<\/td><\/tr>
Speicherdauer<\/td>Rohstoffe\/Zwischenprodukte<\/td>Konsolidierung, Agglomeration, dauerhafte Auswirkungen auf die nachgelagerte Leistung<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Andere Situationen f\u00fcr Partikeleigenschaften<\/h3>\n\n\n\n

W\u00e4hrend es relativ einfach sein kann, einige Variablen zu kontrollieren, sind Ver\u00e4nderungen des Luftgehalts und der Verfestigungsspannung w\u00e4hrend der Verarbeitung oft schwer zu vermeiden. Selbst wenn Pulver durch eine einfache F\u00f6rderrutsche laufen, kann Luft eindringen und es kann zu einer Verfestigung kommen. Pulver dehnen sich aus und die Partikel werden bei Bel\u00fcftung weiter voneinander entfernt. Dies geschieht bei vielen Prozessen, einschlie\u00dflich Misch-, F\u00fcll- und Entladevorg\u00e4ngen. Selbst wenn pneumatische F\u00f6rderung<\/a> ohne externe Luftversorgung nicht einsetzbar.<\/p>\n\n\n\n

Das Erkennen, dass jede dieser externen Variablen das Pulververhalten ver\u00e4ndern kann, ist der erste Schritt zu einem besseren Verst\u00e4ndnis der Prozessleistung. Als n\u00e4chstes kann die Messung der Reaktion des Pulvers auf verschiedene externe Variablen Aufschluss dar\u00fcber geben, warum sich das Pulver auf eine bestimmte Weise verh\u00e4lt, und M\u00f6glichkeiten zur Optimierung sowohl der Rezeptur als auch der Produktionseffizienz bieten.<\/p>\n\n\n\n

Einfluss der Partikeleigenschaften<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Neben den externen Variablen gibt es noch viele weitere Partikeleigenschaften, die das Verhalten von losen Pulvern beeinflussen. Partikel sind komplex und es gibt viel zu viele Parameter, um sie vollst\u00e4ndig zu beschreiben. Partikelgr\u00f6\u00dfe und Gr\u00f6\u00dfenverteilung<\/a> werden oft ber\u00fccksichtigt und diese beiden Parameter sind immer noch wichtig.<\/p>\n\n\n\n

Es gibt jedoch noch viele weitere Partikeleigenschaften, die das Gesamtverhalten des Pulvers beeinflussen. Zu den wichtigsten Partikeleigenschaften geh\u00f6ren:<\/p>\n\n\n\n

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Hinweis: Jede dieser Eigenschaften ist eher eine Verteilung als ein einzelner Wert. Einige k\u00f6nnen direkt gemessen werden, w\u00e4hrend andere schwieriger zu quantifizieren sind. Alle k\u00f6nnen jedoch das Verhalten eines Pulvers beeinflussen. Angesichts der Komplexit\u00e4t und Vielfalt der Partikeleigenschaften und externen Variablen ist die Vorhersage des Pulververhaltens mit einfachen mathematischen Methoden \u00e4u\u00dferst schwierig, wenn nicht sogar jenseits unserer derzeitigen M\u00f6glichkeiten.<\/em><\/p>\n\n\n\n

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