Mikrofluidische Untersuchung des Elementarvorgangs der Partikelbeanspruchung bei der Nassmahlung mit Rührwerkskugelmühlen

Bearbeiter:Dipl.-Ing. Armin Keißner

Inhalt:

Nanopartikel werden in weiten Bereichen der Technik eingesetzt. Typische Anwendungsbereiche sind Kosmetikartikel, Farben und Lacke, Lebensmittel, Textilien und Automobil. Die Herstellung dieser Partikel erfolgt unter anderem mit Hilfe von Rührwerkskugelmühlen im Nassmahlverfahren. Die Größe der entstehenden Partikel hängt von einer Vielzahl verschiedener Parameter ab. Bisherige Untersuchungen betrachten die Mühlen häufig als "black box". Die Vorgänge in der Mühle werden erst seit kurzer Zeit experimentell und numerisch untersucht.

Im Rahmen des Projektes sollen die Elementarvorgänge beim Nassmahlen untersucht werden. In der Mühle befinden sich die Mahlkörper und eine Suspension der Partikel. Der Elementarvorgang der Beanspruchung der Partikel ist die Belastung dieser durch die Kollision der Mahlkörper. Die kinetische Energie der Mahlkörper wird hierbei zum Teil durch die Suspension dissipiert. Dieser schnelle Elementarvorgang ist wenig erforscht, insbesondere im Fall von Suspensionen mit ihrer zeitabhängigen und komplexen Rheologie. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Apparatur mit welcher die Strömungsfelder und die Partikelbewegung während einer Kollision beobachtet werden können.

In dem Versuchstand werden zwei Kugeln positioniert. Die eine Kugel ist während des Versuchs fest stehend, kann aber in ihrem Abstand zur zweiten Kugel variiert werden. Die andere Kugel wird an einen Aktuator angeschlossen. Der Brechungsindex des Fluides wird an den Brechungsindex der Partikel angepasst. Dadurch sind µPIV Messungen möglich mit, denen die Strömung des Fluides gemessen werden kann.