ISBN 978-3-8439-2120-6

978-3-8439-2120-6, Reihe Verfahrenstechnik

Christina Blümel
Charakterisierung der Trockenen Beschichtung zur Herstellung von maßgeschneiderten Kompositpartikeln

363 Seiten, Dissertation Universität Erlangen-Nürnberg (2015), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Produkte mit maßgeschneiderten Eigenschaften spielen eine immer wichtigere Rolle, weshalb in den letzten Jahren die Nachfrage stark zugenommen hat. Da Produkteigenschaften von den Eigenschaften der Partikeln abhängen, aus denen sie hergestellt werden, ist es sinnvoll Prozesse zur Herstellung maßgeschneiderter Partikeln zu charakterisieren. Einer dieser Prozesse ist die Trockene Beschichtung, bei der Kompositpartikeln hergestellt werden, indem nanoskalige Guestpartikeln an die Oberfläche von mikroskaligen Hostpartikeln adhäriert werden.

Die Hostpartikeleigenschaften beeinflussen den Prozess: So ist dieser nur bei gleichen Oberflächengruppen der Hostpartikeln und Guestpartikeln möglich. Die maximale Anzahl der Guestpartikelstrukturen auf der Hostpartikeloberfläche hängt bei freifließenden Hostpartikeln von der Kontaktanzahl, bei kohäsiven Hostpartikeln von dem Produkt aus Kontaktanzahl und Mischhelferfüllgrad ab. Lange Prozesszeiten führen bei starren Hostpartikeln zu einer Entschichtung und Reagglomeration der Guestpartikelstrukturen, bei deformierbaren Hostpartikeln zu einer vermehrten Einarbeitung der Guestpartikelstrukturen in die Hostpartikeloberfläche. Je höher die spezifische Oberfläche der Hostpartikeln, desto mehr Guestpartikelstrukturen können adhäriert werden.

Basierend auf den experimentellen Ergebnissen können Modelle entwickelt werden, die die Trockene Beschichtung beschreiben. Das ist zum einen die theoretisch mögliche maximale Anzahl der Guestpartikelstrukturen auf der Hostpartikeloberfläche. Zum anderen kann die auftretende Be- und Entschichtung mit Hilfe eines Modells basierend auf van der Waals Kräften berechnet werden. Mit diesen Berechnungen ist es möglich Aussagen über den Belegungsgrad der Hostpartikeloberfläche mit Guestpartikelstrukturen zu treffen und die auftretenden Limitierungen vorherzusagen. Als Drittes wird der Verlauf der Trockenen Beschichtung und somit die Kinetik betrachtet. Mit einer Folgereaktion 1. Ordnung kann jeweils für die Trockene Beschichtung von freifließende bzw. kohäsive Hostpartikeln eine Masterkurve erstellt werden, mit der alle experimentell ermittelten Beschichtungsverläufe abgebildet werden können.

Mit einer gezielten Prozessführung können maßgeschneiderte Kompositpartikeln hergestellt werden. Fließfähigkeit, Leitfähigkeit, Stabilität oder Homogenität können der Anwendung entsprechend eingestellt werden. Neue Anwendungsfelder ergeben sich ständig aus den wachsenden Anforderungen an Produkte.