Die Kleinen ganz groß

Dipl. Ing. Georg Scherer

Das umfangreiche Labormühlenprogramm der Netzsch-Feinmahltechnik bietet für alle gestellten Dispergier- und Nassmahlaufgaben die entsprechende Lösung. Durch die kompakte Bauweise der Labormühlen und den daraus resultierenden geringen geometrischen Abmessungen, können diese in verschiedenen Werkstoffen ausgeführt werden. Dank dieser Werkstoffvielfalt ist das Anwendungsspektrum, ob lösemittelhaltig oder wasserbasierend, nahezu grenzenlos.

Werden einfache Dispergieraufgaben gestellt oder soll grundsätzlich ein Produkt auf sein Mahlverhalten hin untersucht werden, stellt sich die periodisch arbeitende Labor-Batchmühle PE 075 als das geeignete Mahlsystem dar, das sich insbesondere durch eine sehr einfache Handhabung auszeichnet. Das Volumen des kühlbaren Mahlbehälters beträgt 0,75 l, der mit ca. 0,25 l Mahlkörper und einem Produktansatz von 0,15 bis 0,3 l befüllt wird. Für diese Maschine stehen leicht austauschbare Rührwerkzeuge wie das altbewährte Exzenterscheibenrührwerk, das System moliNEx und das Attritorsystem zur Verfügung. Die Mahlkörper werden durch die rotierenden Rührwerkzeuge kinetisch aktiviert und zerkleinern die eingefangenen Partikel mittels Scher- und Druckkräften. Sowohl die Rührwerkzeuge als auch der Mahlbehälter können in unterschiedlichen Werkstoffen wie Zirkonoxid, Aluminiumoxid, Cr-Ni-Stahl oder Hartmetall ausgeführt werden. Die Drehzahlverstellung erfolgt stufenlos über einen Regel-Getriebemotor.

Die Labor-Korbmühle LabTopMill erlaubt die Nassfeinstvermahlung bis in den Bereich < 5 µm und ermöglicht den Scale-up auf die TopMill-Produktionsmaschinen. Mit dieser Maschine, deren größter Vorteil in der einfachen und sauberen Handhabung liegt, können Ansätze von 1 bis 12 l verarbeitet werden. Das Verfahren erfordert weder Pumpe noch Rohrleitungen. Die Produkte können annähernd verlustfrei verarbeitet werden und eine Produktumstellung kann innerhalb von wenigen Minuten erfolgen. Diese Labor-Korbmühle besitzt ein Mahlsystem mit einem drehenden, mit Mahlkörpern gefüllten Mahlkorb, der in einen mit Produkt befüllten Behälter eintaucht. Die Bewegung des Produktes wird durch die radiale Beschleunigung des drehenden Korbes erzeugt. Über die obere und untere geschlitzte Stirnfläche wird das Produkt in die Mahlzone gesaugt und radial über das Umfangsspaltrohr nach außen ausgetragen. Die Bewegung der Mahlkörper wird durch die Drehung des Mahlkorbes hervorgerufen. Ein Stator im Inneren des Korbes bremst die Mahlkörper ab und erzeugt dadurch die für eine Zerkleinerung notwendige Differenzgeschwindigkeit. Durch die intensive Produktumwälzung entsteht eine nahezu ideale Kreisfahrweise, wobei das Produkt bei mehrmaligem Durchlauf durch den Korb feinstvermahlen wird. Der Mahlkorb ist durch eine Zahnscheibe austauschbar, womit die Vordispergierung der Produkte erfolgen kann. Die Haupteinsatzgebiete der LabTopMill-Labor-Korbmühle reichen von Lacken und Druckfarben bis in den Bereich der Kosmetik und Biotechnologie.

Speziell für Grundsatzversuche für den F&E-Bereich entwickelt, erzielt die universell einsetzbare Labor-Zirkulationsmühle MiniZeta bei einfachster Bedienung exakt reproduzierbare Ergebnisse und Feinheiten bis in den Nanometerbereich. Der schwenkbare Mahlbehälter der MiniZeta erlaubt sowohl ein einfaches Befüllen und Entleeren der Mahlkörper als auch eine äußerst leichte Reinigung. Mit der Maschine, die mit einem integrierten Kreislaufbehälter ausgestattet ist, können kleinste Produktansätze von ca. 0,25 bis 0,5 l mit Kleinstmahlkörpern ab 0,5 mm Durchmesser verarbeitet werden. Die Mahlkörper werden durch einen Trennspalt von 0,2 bis 0,3 mm in der Mühle zurückgehalten. Der Trennspalt wird aus einem statischen Spaltring am Gehäuse und einem dynamischen Spaltring an der Rührwelle gebildet. Die Abdichtung der Rührwelle zwischen der Produkt- und Atmosphärenseite wird mit einer Lippendichtung gewährleistet. Der konstruktive Aufbau der MiniZeta erlaubt einen Zirkulationsbetrieb ohne Produktpumpe, da der Mühlenrotor ähnlich einer Pumpe arbeitet. Das Produkt wird aus dem Kreislaufbehälter angesaugt und durch die Mahlkammer gefördert. Die Rührwelle wird elektrisch oder für den Einsatz im explosionsgefährdeten Bereich pneumatisch angetrieben, wobei die Drehzahl stufenlos einstellbar ist.

Werden für geringste Produktansätze bestens reproduzierbare Mahlergebnisse und Feinheiten bis in den Nanometerbereich gefordert und soll dabei gleichzeitig der Mahlvorgang unter metallfreien Bedingungen erfolgen, bieten sich die beiden neuentwickelten Labor-Rührwerkskugelmühlen MiniCer und MiniPur an. Die MiniCer mit einer Mahlraumauskleidung aus Zirkonoxid ist für die Verarbeitung von lösemittelhaltigen Produkten konzipiert. Im Gegensatz hierzu findet die MiniPur in Polyurethan-Ausführung ihren Einsatz in der Aufbereitung von wasserbasierenden Produkten. Beide Maschinen sind für die Vermahlung von Kleinstmengen im Bereich von 0,25 bis 0,5 l ausgelegt. Die Produkte werden kontinuierlich zwischen einem integrierten Kreislaufbehälter, der im Falle der MiniPur kühlbar ausgeführt ist, und der Labormühle im Zirkulationsbetrieb verarbeitet. Beide Labormühlen sind mit einer doppelt wirkenden Gleitringdichtung und einer regelbaren Schlauchpumpe ausgestattet. Ein schwenkbarer Mahlbehälter vereinfacht auch hier das Befüllen und Entleeren und gestattet zusätzlich eine einfach durchzuführende Reinigung. Sowohl die MiniCer als auch die MiniPur sind mit einem Stabrührwerk ausgestattet, jedoch arbeiten sie im Gegensatz zur MiniZeta mit dem hocheffektiven Rotor-Spaltrohr-Zentrifugaltrennsystem. Dies ermöglicht den Einsatz von Kleinstmahlkörpern im Durchmesserbereich von 0,3 bis 2 mm. Der in der Keramikausführung kühlbare Mahlbehälter erlaubt zusätzlich eine diskontinuierliche Betriebsweise, wobei der Produktzulauf und -ablauf mit Blindstopfen verschlossen werden und der mit Mahlkörpern und Produkt befüllte Mahlraum in die gewünschte Arbeitsposition gebracht werden kann.

Mögliche Anwendungen für die MiniCer und die MiniPur liegen beispielsweise in den Bereichen der metallfreien Vermahlung von Produkten aus den Bereichen Life Science, Keramik, organische und anorganische Pigmente.

Die universell einsetzbare Labormühle LabStar ermöglicht präzises Arbeiten besonders bei schwierigsten Forschungs- und Entwicklungsaufgaben in Industrie und Wissenschaft. Ob diese Labormühle zur Produktneuentwicklung, Qualitätssicherung oder Prozessoptimierung eingesetzt wird, spielt dabei keine Rolle, da sie sich stets durch eine sehr einfache Handhabung und durch einen hohen Grad an Flexibilität bezüglich der einsetzbaren Mahlraumwerkstoffe der beiden zur Verfügung stehenden Mahlsysteme auszeichnet. Der in IP- oder Ex-Schutz ausgeführte LabStar verfügt über einen elektrischen Antrieb mit 3 kW Leistung, der über einen Frequenz-umrichter stufenlos regelbar ist. Das vorhandene Mahlraumvolumen beträgt je nach Mahlsystem zwischen 0,6 bis 0,75 l und es können Produktansatzgrößen von 1,5 bis 5 l verarbeitet werden. Die Labormühle kann mit den bekannten Mahlsystemen TriNEx, dem Scheibenmahlsystem mit Vorklassiertrennsystem, und Zeta, dem Stabmahlsystem mit Rotor-Spaltrohr-Zentrifugaltrennsystem, betrieben und je nach Anwendung in Stahl-, keramischen Werkstoffen wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid sowie Siliziumnitrid und Siliziumcarbid oder aus Polyurethan ausgeführt werden. Durch diese Vielseitigkeit lässt der Alleskönner LabStar in bezug auf Anwendungsmöglichkeiten und der Betriebsweise der Maschine, z. B. Zirkulations-, Passagen- oder Mehrpassagenfahrweise, keine Wünsche offen. Bei Verwendung von Kleinstmahlkörpern bis 0,1 mm sind Produktfeinheiten x50 < 100 nm erreichbar. Die erzielten Mahlergebnisse sind dabei exakt auf Produktionsmaschinen übertragbar. Weitere Vorteile sind die einfache Auswertung und Dokumentation der Versuchsdaten mit der speziell entwickelten Software LabDat und die Schwenkbarkeit des Mahlraumes, der einen bequemen Produktwechsel und die schnelle Reinigung der Maschine ermöglicht.

Sollen pharmazeutische Produkte dispergiert bzw. nassvermahlen werden, sind höchste Ansprüche bezüglich der Werkstoffauswahl und den Oberflächenbeschaffenheiten sowie an die Prozessüberwachung und -steuerung gestellt. Der Pharma-LabStar wird diesen komplexen Anforderungen vollständig gerecht. Die Maschine ist als ein totraumfreies und sterilisierbares Komplettmodul in GMP-gerechtem Design in Edelstahl AISI 304 gefertigt. Die produktberührten Teile sind in AISI 316 L mit Ra 0,5 µm ausgeführt. Beim Pharma-LabStar kommen wie bei der Standardmaschinenausführung, zwei unterschiedliche Mahlsysteme zum Einsatz. Während des Mahlprozesses werden alle verfahrenstechnisch relevanten Daten erfasst und auf einem integrierten Farbdisplay dargestellt. Die komplexe Überwachung und Steuerung der unterschiedlichen Prozessschritte, wie z. B. der Sterilisationsvorgang oder der Mahlprozess, garantieren optimale Reproduzierbarkeit und Betriebssicherheit.

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