Im Luftstrom getrennt

Der Autor: Dr. Andreas Theisen Leiter Anwendungstechnik und Vertrieb Deutschland, Retsch

Die für eine Bestimmung der Partikelgröße verwendete Methode ist zunächst durch die Feinheit des zu siebenden Gutes bestimmt. Der klassischen Siebung von trockenen Schüttgütern mit Wurf-, Plan- oder Klopfsiebmaschinen ist dabei eine Grenze bei etwa 40 µm gesetzt. Durch Nasssiebung kann man mit Wurfsiebmaschinen auch in den Bereich bis etwa 20 µm vordringen. Jedoch muss hierzu die Probe zunächst in Flüssigkeit dispergiert und nach der Siebung filtriert, getrocknet und zurückgewogen werden. Für eine Trockensiebung unter 40 µm bietet sich das Verfahren der Luftstrahlsiebung (Bild 1) an. Aber auch zur Bestimmung von Partikelgrößen bis etwa 200 µm wird die Luftstrahlsiebung gerne als schnellere Alternative der Wurfsiebung vorgezogen. Mit allen hier genannten Verfahren kann sowohl die Partikelgröße (sogenannter Siebschnitt) als auch die Partikelgrößenverteilung einer Probe bestimmt werden.

Im Gegensatz zu anderen Verfahren wird bei der Luftstrahlsiebung grundsätzlich immer nur mit einem Sieb gearbeitet. Dabei wird das Sieb mit dem Siebgut auf der Maschine platziert und mit einem Deckel abgedeckt. Der Raum unterhalb des Siebs wird über einen leistungsstarken Staubsauger abgesaugt. Die hierbei angesaugte Luft strömt durch eine Schlitzdüse nach, die nahe unterhalb des Siebs rotiert. Dadurch wird das Siebgut von der einströmenden Luft immer wieder aufgewirbelt und gleichmäßig über die gesamte Siebfläche verteilt. Nun kommen mehrere Effekte zum Tragen: Der Luftstrom bewirkt eine dauernde Neuorientierung der Partikel auf der Sieboberfläche, und Partikel mit Größen kleiner als die Siebmaschenweite werden vom Staubsauger abgesaugt bzw. über einen Zyklon abgeschieden und in einem Probenglas aufgefangen. Durch die Verwendung niedriger Siebe (in der Regel 25 mm hoch) wird das Siebgut von der einströmenden Luft gegen den Deckel geschleudert, wodurch Agglomerate aufgebrochen werden.

Normalerweise sind die Drehzahlen der Schlitzdüse unterhalb des Siebes bei Luftstrahlsiebmaschinen fest eingestellt. Allerdings ist eine Variation der Drehzahl durchaus hilfreich. Für empfindliche Materialien empfiehlt sich zum Beispiel die Wahl einer niedrigen Drehzahl, um die Beanspruchung der Probe durch das Aufwirbeln zu minimieren. Die Beanspruchung lässt sich durch Verwendung von Sieben mit 50 mm Höhe zusätzlich reduzieren, da das Probenmaterial nicht so stark gegen den Siebdeckel prallt. Für Proben mit starker Tendenz zur Agglomeration sind hohe Drehzahlen vorteilhaft. Dadurch wird die Prallfrequenz deutlich erhöht und auch festere Agglomerate werden innerhalb kurzer Siebdauer durch den häufigen Prall gegen den Siebdeckel aufgebrochen.

Bild 2 zeigt zwei gleiche Proben ZrO2-Mehl, die bei unterschiedlichen Drehzahlen gesiebt wurden (Siebdurchmesser 203 mm, Höhe 25 m gemäß ISO 3310–1, Maschenweite 63 µm, Material: je 20 g ZrO2-Mehl mit Agglomeraten, Unterdruck: ca. 35 Pa). Die Bilder zeigen deutlich, dass für die vollständige Auflösung von Agglomeraten eine hohe Drehzahl von Vorteil ist. Zusätzlich lässt sich auch der durch den Staubsauger erzeugte Unterdruck regeln, wodurch neben der Prallfrequenz auch die Prallgeschwindigkeit variiert werden kann. Dies ermöglicht, neben der oben erwähnten gewählten Siebhöhe, eine weitergehende Einflussnahme auf die Siebung empfindlicher Materialien.

Gerade sehr feinmaschige Siebe sind anfällig für sogenannte Steckkörner, also Verunreinigungen, die das Siebgewebe verstopfen. Dies führt zur Verschlechterung der Siebergebnisse bis hin zu einem frühzeitigen Verschleiß des Siebs. Um die Leistungsfähigkeit des Siebs und die Reproduzierbarkeit der Siebungen aufrechtzuerhalten und den Reinigungsaufwand zu minimieren (bei Sieben unterhalb 500 µm immer nur Ultraschallbad-Reinigung), hat sich die Einführung der sogenannten Open-Mesh-Funktion in der Siebmaschine-AS 200 jet (Bild 1) als sehr hilfreich erwiesen. Diese Funktion bewirkt, dass sich die Luftstrahldüse nicht kontinuierlich unterhalb des Siebs bewegt, sondern nach dem Muster „Zwei Schritte vor, einen zurück“ zunächst eine Vorwärtsbewegung um 20° und nachfolgend eine Rückwärtsbewegung um 10° durchführt (siehe Bild 3). Dadurch werden Steckkörner besonders effektiv aus dem Siebgewebe geblasen, da kein aufliegendes Material den Luftstrom behindert. Dies erhöht durch die schonende Reinigung des Siebgewebes die Reproduzierbarkeit der Siebung und die Standzeiten der Siebe gegenüber einer normalen Luftstrahlsiebung. Die innovative Technologie und die Möglichkeit der vielseitigen Auswahl an Siebparametern in Verbindung mit leistungsfähigen Auswerteprogrammen, wie z B. EasySieve, gewährleisten zuverlässige und reproduzierbare Sieberge-bnisse über einen langen Zeitraum.

Halle 7, Stand 340

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