Entwicklung eines online-Verfahrens zur Messung der Festigkeit von Nanopartikelagglomeraten im Prozess: Aufbau, Validierung und Erprobung an einem Modellprozess sowie Korrelierung der Messgröße mit Produkteigenschaften

19058 N

Forschungsstelle 1:

Universität Stuttgart,

Institut für Chemische Verfahrenstechnik

Projektleiter 1: PD Dr.-Ing. Martin Seipenbusch 
Laufzeit: 01.03.2016 - 28.02.2019

Die Struktur aber auch die Festigkeit von Nanopartikelagglomeraten bestimmen zu einem großen Teil ihre Eigenschaften in der Anwendung, beispielsweise als Füllmaterialien in Polymeren oder Elastomeren oder als Pigmente. Ziel dieses Projekts ist es, eine Online-Bestimmung der Agglomeratfestigkeit für Nanopartikeln zu entwickeln. Dazu wird ein einstufiger Niederdruckimpaktor mit einer geneigten Prallplatte konstruiert. Von dieser Platte sollen bei ausreichender Geschwindigkeit Agglomerate abprallen, aber bei erfolgreicher Fragmentierung auch Bruchstücke. Diese verbleiben bei den vorliegenden Bedingungen im Aerosolzustand und werden elektrostatisch neutralisiert. Mithilfe eines elektrostatischen Klassierers wird ihre Größe bestimmt und so Veränderungen infolge der Fragmentierung gemessen. Um die Druckbedingungen und somit die Volumenströme im System bei einer Variation der Aufprallgeschwindigkeit der Partikel konstant zu halten, wird eine variable Impaktionsdüse verwendet. Die Aufprallgeschwindigkeiten sollen schließlich mithilfe einer Strömungssimulation (CFD) bestimmt werden, so dass eine Korrelation der Fragmentierungsdaten mit der kinetischen Energie möglich ist. In vier Arbeitsschritten soll das Projektziel erreicht werden. Zunächst wird eine Niederdruckapparatur ausgelegt und gebaut. Dann werden die Eigenschaften der Einzelkomponenten untersucht und ihre Funktion validiert. Im dritten Schritt folgt die Validierung der Funktion des Gesamtsystems zur Bestimmung der Festigkeit von Nanopartikelagglomeraten mithilfe der in der ersten Antragsperiode entwickelten Referenzmethode. Zum Schluss wird die Messapparatur schließlich am Modellprozess des Projektpartners ORION engineered carbons getestet und die Aussagekraft der Metrik „Agglomeratfestigkeit“ für die Einschätzung von Produkteigenschaften überprüft.

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BMWi-Logo Das IGF-Vorhaben Nr. 19058 N der Forschungsvereinigung DECHEMA, Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
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