Durch Bestimmung physikalischer Stoffgrößen von Schüttgütern, lässt sich deren Verhalten und Auswirkungen auf ihre Umgebung Voraussagen. Diese physikalischen Parameter dienen in Industrie, Forschung und Entwicklung der Materialcharakterisierung, Schüttguttechnik und Produktdesign und erlauben dem Anwender sowohl die Qualitative als auch die technologische Sicherheit bei der Konstruktion von Schüttgutbehandlungssystemen (Silos, Austragseinheiten, …).
Mit Schertestern lassen sich physikalischen Eigenschaften bestimmen, wobei die Druck/Spannungsverhältnisse denen ein Schüttgüter ausgesetzt ist nachgestellt werden können. Das ermöglicht nicht nur eine quantitative Bestimmung von Indices, wie sie von vielen anderen Messmethoden geliefert werden, sondern man erhält qualitative reale Stoffdaten die für weiterführende technologische Berechnung Verwendung finden.
Täglich haben wir es in allen Bereichen unseres Lebens mit Schüttgütern zu tun. Wir möchten gewährleisten, dass deren physikalischen Verhalten nach der Lagerung in den Verpackungen oder Maschinen so sind, dass sie ungehindert genutzt und weiterverarbeitet werden können. In der Industrie werden verschiedenste Schüttgüter transportiert, verarbeitet, gelagert oder verpackt, wobei wir die technologische Sicherheit haben möchten, dass deren Anwendung störungsfrei und nach unseren Vorgaben erfolgt.
Schon bevor wir eine Anlage konstruieren, müssen uns die Stoffdaten des zu händelnden Materials bekannt sein, um deren Auswirkungen und Verhalten auf und durch unsere Konstruktion vorauszusagen. Wir möchten z. B. wissen welche Drücke durch das Schüttgut auf Wände und Austragseinheiten entstehen, um diese entsprechen auszulegen oder deren Querschnitte so anlegen, dass diese den richtigen Betrieb gewährleisten. Im Produktionsprozess werden Rohstoffe kontrolliert, um zu gewährleisten, dass erst gar keine kritischen Produkte Störungen verursachen können oder diese so weiterverarbeitet werden (Mischen, Zerkleinern, Entfeuchten, …), dass wir diese in den Anlagen nach unseren Vorgaben verarbeiten können. Während des Produktionsprozesses werden Qualitätskontrollen durchgeführt um optimale Ergebnisse z. B. durch die Fließfähigkeit beim Mischen zu erreichen oder die Kohäsion und Fließfähigkeit muss in gewissen Grenzen eingestellt werden, um die Tablettierung, Brikettierung zu ermöglichen.
Die Entwicklung von Schergeräten in der Prüftechnik ermöglicht eine industrielle Anwendung nicht nur zur Qualitätskontrolle von Pulvern, sondern auch zur Kontrolle des Produktionsprozesses. Aufgrund der genauen Ergebnisse und anwendungsorientierter Simulation der Handlingprozesse können durch die Messung der Pulvereigenschaften, Kontrollen und die geeigneten Korrekturmaßnahmen zur Verbesserung der Produktionseffizienz vorgenommen werden. Das Verhalten von Schüttgütern während der Herstellung, Handhabung und Lagerung kann unter allen Bedingungen bestimmt und sorgfältig überwacht werden. Oft ändern sich die Schüttguteigenschaften während der verschiedenen Verfahrensstufen. Rotationsschertester haben in Theorie und Praxis gezeigt, dass die Testergebnisse erfolgreich für verschiedene Anwendung in der Pharma-, Chemie-, Lebensmittel und Bauindustrie eingesetzt werden können.
Eine oder mehrere charakterisierende Eigenschaften können gemessen und zur Steuerung verschiedener Prozessstufen verwendet werden. Doch bei der Verarbeitung von Pulvern können sich die mechanischen Eigenschaften und damit die Fließfähigkeit verändern.
Hier einige Beispiele:
Rieselfähiger (freifließender) Sand kann durch Zugabe von Wasser kohäsives Verhalten aufweisen. Der Zusammenhalt der einzelnen Partikel nimmt durch Feuchtigkeitsbrücken zu und verursachen eine schlechtere Fließfähigkeit.
Beim Mahlen von Pulver zu sehr feinen Partikeln nehmen die Kontaktflächen zwischen den einzelnen Partikeln zu und die Fließfähigkeit kann sich verschlechtern.
Durch Agglomeration kann ein kohäsives Material in ein weniger kohäsives oder sich sogar in ein freifließendes Material wandeln.
Bei der Tablettierung möchte man durch hohe Kohäsion einen guten Zusammenhalt der einzelnen Partikel erreichen. Die Mischung wird so aufeinander überwacht und abgestimmt, dass eine bestimmte Druckfestigkeit erreicht werden kann. Anderseits muss die Fließfähigkeit des Materials immer noch so gut sein, dass eine vollständige Füllung der Tablettiermaschiene gewährleistet ist. Dabei wird die Fließfähigkeit im Vorfeld kontrolliert und in gewissen Grenzen gehalten um die Qualität und Produktionseffizienz zu gewährleisten.
Der Nutzen und die Anwendungsbereiche sind so vielfältig, dass es nicht möglich wäre alle aufzulisten. Ziel ist es, die physikalischen Stoffgrößen zu kennen um Voraussagen über das Verhalten machen zu können.
