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Charakterisierung der Fließfähigkeit
von Pulvern und Schüttgütern
Marcus Hofmann
Schüttgut 2015 - InnovationCenter
Mittwoch, 4. November 2015
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3
Partikeleigenschaften
Material, Dichte
?
Form
Farbe Ladung, Additive
+ + +
+ + +
- -
- - -
Rundheit Morphologie, Porosität,
spezifische Oberfläche
Größe
4
Powder Tester PT-X
Charakterisierung bzw. Bestimmung der Fließfähigkeit
von Pulvern anhand verschiedener Messungen.
5
Fließfähigkeit
Auswirkung der Fließfähigkeit auf die Industrie:
Sauberes und gleichmäßiges Dosieren bzw. Fördern
Störung eines automatisierten Prozesses z.B.:
- Blockieren von Rohrleitungen oder Mischern
- Brückenbildung, Verklumpung bei Silolagerung
Einflußfaktoren für das Fließverhalten
Korngröße und Haftkräfte wie z.B.
Oberflächen- und Feldkräfte
Van-der-Waals / Elektrostatische / Magnetische Kräfte
Materialbrücken
Organisch / Flüssigkeitsbrücken / Festkörperbindung
Formverbindungen
ungleichmäßig geformte Teilchen
6
Schüttwinkel – Fallwinkel
> Der Schüttwinkel entsteht, wenn man die Pulverprobe frei
fallend/fließend auf einen Teller rieseln lässt.
Das ist die einfachste Messung um Aussagen über das
Pulverhandling zu machen.
> Der Fallwinkel wird gemessen, indem man den
Schüttwinkel mit Hilfe eines Klopfers einem Schockimpuls
aussetzt.
> Die Winkeldifferenz erhält man, wenn man den Fallwinkel
vom Schüttwinkel subtrahiert.
Pulver mit einer großen Winkeldifferenz sind geeignet für
pneumatische Förderung
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Spatelwinkel
> Der Spatelwinkel wird hergestellt, in dem man einen Spatel
aus einem aufgeschütteten Pulverhaufen hebt. Der
Spatelwinkel gibt Aussagen darüber, wie Pulver sich verhält,
das gelagert in Bewegung gesetzt werden soll. Der Winkel
wird ebenfalls benutzt, um den Austragswinkel von Silos zu
ermitteln.
Uniformität
Die Uniformität - auch Gleichförmigkeit (nach DIN/ISO 14688-
2) definiert das Verhältnis des Durchmessers d60 zum
Durchmesser d10 und ist ein Maß für die Breite der
Korngrößenverteilung.
8
Schüttgewicht > Das Schüttgewicht wird gemessen durch frei fallendes
Pulver, das in ein definiertes Bechervolumen gefüllt wird. Das Schüttgewicht ist die wichtigste Messgröße im Pulverhandling.
> Das Stampfgewicht wird ermittelt durch das Aufklopfen des Bechers mit dem das Schüttgewicht ermittelt wird. Der Messwert wird benutzt bei der Auslegung von Produktionseinrichtungen.
> Die Komprimierbarkeit ist der Unterschied zwischen Schüttgewicht und Stampfgewicht. Große Kompressibilität bedeutet schlechte Fließfähigkeit.
9
Kohäsionsfähigkeit > Die Kohäsionsfähigkeit misst die Agglomerations-
charakteristik von Pulver. Das Pulver wird dazu auf ein
Sieb geschüttet. Ein zu Agglomeration neigendes Pulver
bleibt als Rückstand auf dem Sieb liegen (obwohl die
Korngröße feiner ist als das eingesetzte Sieb). Der
Rückstand wird ins Verhältnis zur aufgegebenen Menge
gesetzt.
Die Kohäsivität ist einer der Standard Messwerte bei der
Ermittlung von Pulvereigenschaften in der Tonerindustrie.
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Dispergierbarkeit
Die Dispergierbarkeit wird gemessen in dem man eine
definierte Pulvermenge aus definierter Höhe frei fallen
lässt. Die aufgefangene Pulvermenge wird gewogen
und der „dispergierte“ Anteil errechnet.
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Partikeleigenschaften
Material, Dichte
?
Form
Farbe Ladung, Additive
+ + +
+ + +
- -
- - -
Rundheit Morphologie, Porosität,
spezifische Oberfläche
Größe
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dmax
dmin
d?
dKugel
Abhängig vom Messverfahren werden unterschiedliche Längenmaße erfasst.
Diese treten statistisch auf (z.B. in turbulent durchströmten Messzellen) oder
systematisch (z.B. Ausrichtung beim Sieben oder Sedimentation)
Wenn ein Messverfahren die Partikelform nicht erfassen kann, erfolgt die
Berechnung des Messergebnisses mit dem Äquivalentdurchmesser der
Kugel, die die gleiche physikalische Eigenschaft wie das Partikel hat.
Korngröße
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Reale Partikelkollektive bestehen in der Regel nicht aus gleichgroßen Kugeln
sondern aus unregelmäßig geformten Teilchen mit unterschiedlicher Größe
Im Zusammenhang mit dem Begriff „Korngröße“ ist in der Praxis entweder eine
„Korngrößenverteilung“ oder ein „charakteristischer Kennwert“
einer Kornverteilung gemeint
Korngröße
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Partikel Charakterisierung mittels…
Bei der Siebung werden Partikel direkt nach ihrer Korngröße sortiert und die
Mengenanteile durch Wiegung ermittelt. Es gibt verschiedene Methoden Siebanalysen
durchzuführen, abhängig von den zu messenden Materialien.
Vibration / 3D
Horizontal
Klopfen
Ultraschall
Nass
Luftstrahl ….. Siebung
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Tradition Das Alpine Luftstrahlsieb ist das weltweit anerkannte Standardgerät zur Korngrößenanalyse durch Trockensiebung für die Produktionsüberwachung und die Qualitätssicherung nach ISO 9001.
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Die neue Generation!
• Für alle Branchen geeignet
• Kompakte Installation
• Hohe Ergebnisqualität
• Intuitiv bedienbare Benutzeroberfläche
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Merkmale
Adapter für Prüfsiebe anderer Hersteller
ALPINE A200 LS, Haver&Boecker, Retsch, W.S.Tyler
Sieberkennung automatische Sieberkennung Keine Verwechslung der Prüfsiebe
Unterdruckregulierung welche die Dispergierwirkung des Düsenstrahls überwacht und konstant hält.
Intuitiv bedienbare Benutzeroberfläche Ein integrierter Analysenguide führt Anwender sicher durch die Analyse
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Lite
- Plexiglas-Panel mit Antireflex und
kratzfester Beschichtung
- Einfache Bedienung über 4 kapazitive
Tasten (Start / Stop / Zeitwahl +/- 1 Min.)
- Übersichtliches OLED Grafikdisplay
- Anzeige von Unterdruck und Siebzeit,
Datum und Uhrzeit
- Differenzdruckmessung mit Anzeige
in Pascal