Eigenschaftsprofil optimiert

Dipl.-Ing. Ulrich Bauer, Dr.-Ing. Olaf Mientkewitz

Die Einsatzgebiete feinkörniger Kunststoffpulver nehmen mit steigender Verfügbarkeit weiter zu. Bei der Pulverimprägnierung zur Herstellung von Faserverbundwerkstoffen beispielsweise kommen feinkörnige Pulver mit engen Partikelgrößenverteilungen zum Einsatz. Auch die drucklose Sinterung poröser Formteile und Halbzeuge ist durch extrem hohe Schmelzviskositäten der Hochleistungskunststoffe möglich. So lassen sich z. B. Filter, Anströmböden zum Fluidisieren, Schalldämpfer sowie Füllstoffspeicher und Dosierer (Schreibspitzen) individuell formen.

Jedoch macht gerade der weite Temperaturbereich, in dem moderne Kunststoffe elastisch (kaltzäh) bleiben, die Zerkleinerung auf Partikelgrößen deutlich weniger als 100 µm zur anspruchsvollen Aufgabe. Die Partikel reagieren durch die aufgebrachte Beanspruchung lediglich mit Verformung, brechen aber nicht. Dies gilt in zunehmendem Maße mit höherer Feinheit.

Bei Axiva stehen eine Vielzahl von Zerkleinerungsmaschinen zur Entwicklung neuer anspruchsvoller Prozesse und Produkte zur Verfügung. Unterschiedliche Zerkleinerungsprinzipien lassen sich sowohl im Labor- als auch im Technikumsmaßstab einsetzen. Je nach Anwendungsfall und Anforderung werden individuelle Verfahren ausgearbeitet und sowohl die Zerkleinerungsmaschinen als auch die Betriebsparameter angepasst. So lässt sich beispielsweise flexibel eine mehrstufige Zerkleinerung aufbauen, die nach einer Vorzerkleinerung über Zwischenschritte und eine Feinstmahlung Feinheiten im Bereich von 10 µm erreicht.

Zur Intensivierung und Effizienzsteigerung der Zerkleinerung wurde bei Axiva das Mipoxo-Verfahren (Mikronisierung von Partikeln durch Oxidation von Oberflächen) entwickelt und zum Patent angemeldet. Bei diesem Verfahren werden die zu zerkleinernden Schüttgüter vor oder während der Beanspruchung mit Oxidationsmitteln an der Oberfläche behandelt. So erreicht man eine Erhöhung des Durchsatzes und eine Senkung der aufzuwendenden Zerkleinerungsenergie. Außerdem lassen sich Partikelgrößen erzielen, die vorher nicht erreichbar waren. Die spezielle Behandlung der Oberfläche gewährleistet, dass keine vollständige Oxidation auftritt. Die Optimierung der Parameter für die Oberflächenbehandlung mit Oxidationsmitteln kann bei Axiva durchgeführt werden. Dafür steht eine entsprechende Apparatur zur Verfügung.

Als Beispiel für den Erfolg des Mipoxo-Verfahrens sind in der Abbildung Partikelgrößenverteilungen im feinen Bereich bis 200 µm dargestellt. Durch die Behandlung konnte der durch Zerkleinerung erreichte Anteil unterhalb von 100 µm von 76,8% auf 93,5% gesteigert und unterhalb von 40 µm von 17,1% auf 49,5% fast verdreifacht werden.

Grundsätzlich lassen sich alle industriell relevanten Stoffe, also auch aggressive, brennbare, explosive oder toxische Substanzen, lebensmittelrein oder nach GMP-Standards bearbeiten. Stickstoffatmosphären während der Dosierung, Zerkleinerung und Abfüllung staubexplosionsgefährlicher Produkte schließen dieses Risiko aus. Ebenso können feuchtigkeitsempfindliche Produkte auf diese Weise unter Ausschluss von Luftfeuchtigkeit gemahlen und gehandhabt werden.

Durch Kühlung mit flüssigem Stickstoff bei der Dosierung und dessen Anwesenheit bei der Mahlung sinkt die Temperatur des Mahlgases, vor allem aber die des Mahlgutes, was zu dessen Versprödung führen kann. Temperaturen unterhalb der Erweichungspunkte der Kunststoffe verhindern ein Aufschmelzen an der Oberfläche und damit verbundenes Verkleben der Mühlen ebenso wie die Bildung von sogenanntem Engelshaar.

Halle 9, Stand 527

E cav 232