Partikeldesign mit der Glatt Pulversynthese
Die Glatt Pulversynthese ist ein thermisches Verfahren zur Bearbeitung, Erzeugung oder Beschichtung von Pulvermaterialien. Ein streng kontrollierter pulsierender und temperierter Gasstrom sorgt für eine einzigartige Strömungsdynamik. Pulsierende Gasströme zeigen aufgrund des hohen Turbulenzgrades keine unerwünschten Temperatur- und Geschwindigkeitsgradienten. Diesbezüglich sind klassische thermische Verfahren mit laminaren Gasströmen, wie zum Beispiel Drehrohröfen oder Sprühtürme, im Nachteil.
Sprühkalzinierung mit Glatt Pulversynthese
Mikro- und Nanopulver kommen heute in vielen Bereichen zum Einsatz. Durch die hohe spezifische Oberfläche weisen solche Pulver eine sehr hohe Reaktivität auf, die sich zum Beispiel in besseren katalytischen Eigenschaften oder geringeren Sintertemperaturen äußert. Die hohe Flexibilität der gelösten Rohstoffe in Verbindung mit den extrem hohen Abkühlgradienten nach der Synthese, ermöglich die Gewinnung von Pulvern mit Phasenzuständen jenseits des thermodynamischen Gleichgewichts, die ebenfalls häufig gegenüber dem Gleichgewichtszustand verbesserte Eigenschaften aufweisen.
Beim Partikeldesign mit der Glatt Pulversynthese werden die Prozessschritte wie Trocknen, Partikelbildung und Kalzinieren in einem einzigen Schritt kombiniert.
Bei der Pulverherstellung mittels Glatt Pulversynthese durchlaufen alle Partikel die gleiche thermische Behandlung:
- Das Sprühen einer Rohstofflösung in den Gasstrom erzeugt kleine Tröpfchen
- Die pulsierende Gasströmung erzeugt durch sekundären Tropfenzerfall noch kleinere Tröpfchen
- Durch Verdampfen des Lösungsmittels bilden sich aus den Tröpfchen sehr schnell feste Pulverpartikel
- Optional kann bei entsprechender Temperaturführung das Pulver thermisch nachbehandelt (z. B. kalziniert) werden
Beschichtung von Nano- und Mikropulvern
Die Glatt Pulversynthese findet auch als Prozess zur Erzeugung von Core-Shell-Partikeln – dem Beschichten von Mikro- und Nanopulvern – Anwendung. Hierfür kommen Suspensionen als Rohstoffe zum Einsatz. Durch die Verwendung organischer Lösungsmittel und niedrigen Prozesstemperaturen können auch temperatursensitive Schichtmaterialien (z. B. Polymere) aufgebracht werden. Gleichzeitig erlauben es Reaktortemperaturen bis 1300°C, das Kernmaterial und die Beschichtungen auch chemisch zu verbinden, um neuartige Kompositmaterialien herzustellen.
Beim Coating werden Suspensionen versprüht. Das Coating-Material ist hierbei gelöst und wird auf das Kernmaterial aufgetrocknet und thermisch behandelt.
Das Beschichten mit der Glatt Pulversynthese im Überblick:
- Das Sprühen feiner Tröpfchen einer Rohstoffsuspension in den Gasstrom
- Durch die pulsierende Gasströmung werden diese zu noch kleineren Tröpfchen zerteilt
- Das Lösungsmittel beginnt zu verdampfen und benetzt die Partikel
- Durch Verdampfen des Lösungsmittels bilden sich beschichtete Pulverpartikel
- Optional kann bei entsprechender Temperaturführung das Pulver thermisch nachbehandelt (z. B. kalziniert) werden.
Typische Anwendungsfelder dieser Technik liegen im Bereich Pigmente und katalytische Pulver aber auch zunehmend bei Energiewerkstoffen. Das aufgebrachte Coating kann als Schutzschicht verwendet werden oder neue Funktionen einführen.
Weitere Informationen zu diesem Thema und verwandten Themen finden Sie auch in den folgenden Veröffentlichungen:
Veröffentlichter Fachbeitrag: ‚Mattes aus dem Heißgasstrom – Mattierungsmittel durch Sprühkalzination‘ PDF, deutsch
Veröffentlichter Fachbeitrag: ‚Zukunftsweisendes Verfahren für die Partikelsynthese‘, PDF, deutsch
Veröffentlichter Fachbeitrag: ‚Mit Pulversynthese zum neuen Batteriewerkstoff‘, PDF, deutsch
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