@phdthesis{Leutner2010, author = {Leutner, Dirk}, title = {Untersuchungen zur Wirkungsweise und {\"u}ber den Nutzen von Pr{\"a}mixen beim Einsatz von Fließregulierungsmitteln}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-53133}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2010}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss hochdisperser, nanoskaliger Materialien auf die Fließregulierung eines speziell ausgesuchten Tr{\"a}germaterials mit einer unregelm{\"a}ßigen Partikelform und einer breiten Partikelgr{\"o}ßenverteilung untersucht. Als Modellsubstanz diente gemahlenes, kristallines Laktosemonohydrat im Vergleich zu Maisst{\"a}rke mit gleichm{\"a}ßiger Partikelform. Es wurde nachgewiesen, dass die Wirkung von Fließregulierungsmitteln auch bei kantigen Partikeln mit rauer Oberfl{\"a}che wie gemahlener Laktose auf der Adsorption kleiner Agglomerate des nanoskaligen Fließregulierungsmittels beruht. Zur Charakterisierung der Fließeigenschaften von Pulvern verschiedener Morphologie stellt der Zugspannungstester eine alternative Methode dar. Anhand von Vergleichsmessungen mit der Scherzelle nach Jenike wurde gezeigt, dass der Zugspannungstester eine geeignete Methode ist. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit lag auf der Entwicklung eines geeigneten Pr{\"a}mixes f{\"u}r den Einsatz von Fließregulierungsmitteln. Als Basis eines Pr{\"a}mixes sind grunds{\"a}tzlich beide Tr{\"a}germaterialien geeignet, Maisst{\"a}rke ist der Laktose aber {\"u}berlegen. In Pr{\"a}mixen mit Anteilen von 10 \% Nanomaterial ist der Tr{\"a}ger in der Lage das Fließregulierungsmittel zu zerteilen und zu adsorbieren. Diese Adsorbate werden in einer Endmischung schnell an die neu hinzugekommenen Partikel {\"u}bertragen. Bei Einsatz eines Pr{\"a}mixes sinkt die Zugspannung mit steigender Mischzeit schneller als bei einer Direktmischung der Komponenten. Auch die Handhabung eines Pr{\"a}mixes hat sich als erheblich einfacher als die des reinen Nanomaterials herausgestellt. Die untersuchten Vormischungen sind sehr gut fließf{\"a}hig und stauben kaum. Pr{\"a}mixe sind eine gute Option, Fließregulierungsmittel vorteilhaft in Pulvermischungen einzubringen. Eine Zugabe von zwei oder auch f{\"u}nf Prozent eines Pr{\"a}mixes aus 10 \% (m/m) Fließregulierungsmittel und Maisst{\"a}rke statt der direkten Zugabe von 0,2 \% bis 0,5 \% Nanomaterial stellt eine verfahrenstechnische Verbesserung beim industriellen Einsatz von Fließregulierungsmitteln dar.}, subject = {Siliciumdioxid}, language = {de} } @phdthesis{Weber2009, author = {Weber, Stefanie}, title = {Untersuchungen zum Einfluss der Mischintensit{\"a}t auf die Potenz nanostrukturierter Fließregulierungsmittel}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-38302}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2009}, abstract = {Der Einfluss der Mischintensit{\"a}t sowie der H{\"a}rte des Tr{\"a}germaterials auf die Fließregulierung trockener Pulver wurde untersucht. Bin{\"a}re Mischungen aus Maisst{\"a}rke bzw. DATEM und diversen nanostrukturierten Fließregulierungsmitteln vom Typ AEROSIL, SIPERNAT und PRINTEX wurden in einem Turbula-Freifallmischer bzw. in einem Somakon-Labormischer hergestellt und mithilfe eines Zugspannungstesters hinsichtlich ihrer Fließeigenschaften charakterisiert. Es zeigte sich, dass der Energieeintrag w{\"a}hrend des Mischens einen großen Einfluss auf die Potenz der Fließregulierungsmittel hat, da das Zugspannungsminimum durch intensiveres Mischen wesentlich schneller erreicht werden kann. Es ist allerdings nicht m{\"o}glich, den charakteristischen Wert der minimal erreichbaren Zugspannung durch Anwendung h{\"o}herer Scherkr{\"a}fte weiter abzusenken. Die optimale Mischzeit sollte nicht {\"u}berschritten werden, da ansonsten ein Verlust der Fließf{\"a}higkeit eintritt. Es konnte gezeigt werden, dass der Verlust der fließregulierenden Wirkung auf eine Abflachung der Gastpartikeladsorbate zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist, welche nun zu klein sind, um als Oberfl{\"a}chenrauigkeiten zu fungieren. Eine Fließregulierung der weichen Modellsubstanz DATEM war mit allen nanostrukturierten Materialien m{\"o}glich. Die weichen Sch{\"u}ttgutteilchen sind somit in der Lage, ausreichend Energie aufzubringen, um gr{\"o}ßere Agglomerate der Gastpartikel zu zerst{\"o}ren und diese anschließend zu adsorbieren. Die Reihenfolge der Einstufung des fließregulierenden Potenzials unterscheidet sich jedoch stark von den bei Maisst{\"a}rke erhaltenen Ergebnissen. Es zeigte sich, dass die Gastpartikel-Schicht nach l{\"a}ngerem Mischen kompaktiert, jedoch nicht in die Tr{\"a}geroberfl{\"a}che eingedr{\"u}ckt wird.}, subject = {Sch{\"u}ttgut}, language = {de} } @phdthesis{Jaser2006, author = {Jaser, Margit}, title = {Untersuchungen zur Wirkungsweise nanoskaliger Fließregulierungsmittel in der Tablettierung}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-21509}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2006}, abstract = {Die vorliegende Arbeit untersucht den Einfluss verschiedener nanoskaliger Fließregulierungsmittel auf die Direkt-Tablettiereigenschaften von pharmazeutischen Pulvern am Beispiel von reiner Maisst{\"a}rke und deren Mischung mit einem schlecht kompaktierbaren Wirkstoff, Ibuprofen. Die wesentlichen Parameter f{\"u}r eine erfolgreiche Tablettierung sind die Fließf{\"a}higkeit und ein gutes Bindungsverm{\"o}gen der Pulverbestandteile. Das Fließverhalten der Pulvermischungen mit je 0.2\% Fließregulierungsmittelanteil wurde sowohl mit apparativ einfachen Arzneibuchmethoden als auch mit einer instrumentierten Exzenterpresse untersucht. Mittels der Instrumentierung konnten zudem die Tablettierbedingungen gezielt ausgew{\"a}hlt und konstant gehalten werden. Die Untersuchung der mechanischen Eigenschaften der Tabletten erfolgte mit einem Schleuniger Bruchfestigkeitstester, der zugleich die Bestimmung der Tablettenabmessungen erlaubt. Zus{\"a}tzlich wurde die Belegung der Maisst{\"a}rke- und Ibuprofenoberfl{\"a}chen mit den Fließregulierungsmitteln qualitativ am Rasterelektronenmikroskop untersucht.}, subject = {Pulver}, language = {de} } @phdthesis{Althaus2006, author = {Althaus, Georg}, title = {Der modifizierte Auslauftrichter - Eine neue Methode zur Beurteilung der Potenz nanoskaliger Fließregulierungsmittel}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17743}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2006}, abstract = {Basierend auf dem Auslauftrichter nach DIN ISO 4324 wurde ein neuartiges Ger{\"a}t zur Bestimmung der Fließeigenschaften von Sch{\"u}ttg{\"u}tern entwickelt. Der modifizierte Auslauftrichter zerst{\"o}rt mit Hilfe eines speziellen R{\"u}hrwerkzeuges ausflussverhindernde Sch{\"u}ttgutbr{\"u}cken. Durch Charakterisierung des Ausflussverhaltens eines Modellsch{\"u}ttgutes (Aerosil 200/Maisst{\"a}rke) konnten verschiedene Prozessparameter identifiziert werden, die eine Abh{\"a}ngigkeit von unterschiedlichen Fließeigenschaften des Modellsch{\"u}ttgutes aufweisen. Mit Hilfe des modifizierten Auslauftrichters wurden im weiteren Teil dieser Arbeit bin{\"a}re Mischungen aus einem Fließregulierungsmittel und Maisst{\"a}rke auf ihr Fließverhalten untersucht. Hierdurch konnte eine Aussage {\"u}ber das fließregulierende Potential der Nanomaterialien erhalten werden. Es zeigte sich, dass die Prim{\"a}rpartikelgr{\"o}ße, die Aggregatfestigkeit und der hydrophile/hydrophobe Charakter der jeweiligen Nanomaterialien einen entscheidenden Einfluss auf das fließregulierende Potential der Nanomaterialien besitzten.}, subject = {Nanostrukturiertes Material}, language = {de} } @phdthesis{Duenisch2006, author = {D{\"u}nisch, Sabine}, title = {Untersuchung der Wirkungsweise von Nanomaterialien}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17063}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2006}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit wurden die Faktoren, die die Wirksamkeit und Leistungsf{\"a}higkeit nanoskaliger Fließregulierungsmittel beeinflussen anhand repr{\"a}sentativer Vertreter aus vier verschiedenen Hauptgruppen von Nanomaterialien untersucht. Durch Variation der Energieeintr{\"a}ge, mittels unterschiedlicher effektiver Fallstrecken des Mischzylinders, konnte eine ansteigende Potenz f{\"u}r alle Nanomaterialien beobachtet werden. Das hydrophobe Aerosil R 972, welches eine geringe Agglomeratstabilit{\"a}t aufweist, zeichnet sich durch das h{\"o}chste fließregulierende Potential aus. Zuswammenfassend konnte gezeigt werden , dass die in den Nanomaterial-Agglomeraten auftertenden Wechselwirkungen, die Gr{\"o}ße der Agglomerate und deren Adsorptionsrate die bestimmenden Faktoren der Fließeigenschaft von Pulvern sind.}, subject = {Nanostrukturiertes Material}, language = {de} } @phdthesis{Eber2004, author = {Eber, Marcus}, title = {Wirksamkeit und Leistungsf{\"a}higkeit von nanoskaligen Fließregulierungsmitteln}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-9026}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2004}, abstract = {Zusammenfassend stellen sich die hydrophoben Nanomaterialien als die optimalen Fließregulierungsmittel dar (Ausnahme: Printex® G). Die Agglomerate des hochpotenten hydrophoben Ruß-Derivats Printex® 95 liegen von Herstellerseite bereits in gen{\"u}gend zerkleinerter Form vor, so daß keine weitere Zerkleinerung w{\"a}hrend des Mischvorganges erforderlich ist. Infolgedessen adsorbiert es mit h{\"o}chster Geschwindigkeit an die Oberfl{\"a}che der Sch{\"u}ttgutpartikel und {\"u}bernimmt dort die Funktion von Oberfl{\"a}chenrauhigkeiten. In der Folge der werden die interpartikul{\"a}ren Haftkr{\"a}fte sehr schnell minimiert. Im Gegensatz zu den hydrophilen Nanomaterialien zeigt Printex® 95 keinen ausgepr{\"a}gten Wiederanstieg der Zugspannungen selbst nach sehr langen Mischzeiten von 4320 Minuten. Durch die Verwendung des hydrophoben Ruß-Derivates Printex® 95 werden Pulvermischungen erhalten, die zudem weitestgehend unempfindlich sind gegen{\"u}ber Kapillarkr{\"a}ften bei erh{\"o}hten Umgebungsfeuchten. Das hydrophobe Printex® 95 vereint damit praktisch alle gew{\"u}nschten Eigenschaften eines optimalen Fließregulierungsmittels und es kann als Modellsubstanz f{\"u}r die Entwicklung noch potenterer Nanomaterialien dienen. Bisher stand das nicht abschließend beurteilte cancerogene Potential dieses Stoffes einer breiten Anwendung entgegen.}, subject = {Nanostrukturiertes Material}, language = {de} } @phdthesis{Meyer2003, author = {Meyer, Kathrin}, title = {Nanomaterialien als Fließregulierungsmittel}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-5594}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2003}, abstract = {Die Fließeigenschaften von Pulvern spielen nicht nur in der pharmazeutischen Industrie, sondern auch in verschiedenen anderen Industriezweigen wie z.B. der Lebensmittelindustrie eine bedeutende Rolle. So werden Abf{\"u}llvorg{\"a}nge durch schlechte Fließeigenschaften erschwert. Um die Fließeigenschaften zu verbessern werden Fließregulierungsmittel zugesetzt. Obwohl ihr Gebrauch weit verbreitet ist, ist {\"u}ber ihren Wirkungsmechanismus wenig bekannt. Deshalb sind im Rahmen dieser Arbeit 14 beliebige Nanomaterialien aus verschiedensten Einsatzgebieten auf ihre fließregulierende Wirkung hin untersucht und bewertet worden. Daf{\"u}r wurden im Turbulamischer bin{\"a}re Pulvermischungen hergestellt und mittels Zugspannungstester und Analyse von REM-Aufnahmen ausgewertet. Dabei zeigte sich, dass die F{\"a}higkeit eines Stoffes, als Fließregulierungsmittel zu wirken, in erster Linie unabh{\"a}ngig von seiner chemischen Natur ist. Auch seine Prim{\"a}rpartikelgr{\"o}ße erweist sich zur Bestimmung der fließregulierenden Wirkung als nicht aussagekr{\"a}ftig. Vielmehr werden die Agglomerate eines Nanomaterials wie k{\"u}nstliche Rauigkeiten an die Oberfl{\"a}che des Tr{\"a}germaterials adsorbiert. Die Arbeitshypothese konnte dadurch best{\"a}tigt werden: Die Reduktion der Zugspannung ist allein von zwei Faktoren abh{\"a}ngig: von der Gr{\"o}ße der Agglomerate des Nanomaterials und von der Dichte, mit der diese Agglomerate die Oberfl{\"a}che des Tr{\"a}germaterials belegen. Ein Fließregulierungsmittel ist um so potenter, je kleiner seine Agglomerate sind und je dichter sie auf dem Tr{\"a}germaterial angeordnet werden k{\"o}nnen. Theoretisch kann den Ergebnissen zufolge ein „freifließender" Wirkstoff mit einem identischen Wirkstoff in Nanogr{\"o}ße als Fließverbesserer hergestellt werden. Die Auswirkungen der Einflussfaktoren wie die spezifische Oberfl{\"a}che, die Oberfl{\"a}chenbeschaffenheit, die chemisch-physikalischen Eigenschaften wie Hydrophobie / Hydrophilie, die elektrostatische Aufladbarkeit und die Struktur k{\"o}nnen wie folgt zusammengefasst werden: Sie bestimmen die innerhalb eines Agglomerats wirksamen Kr{\"a}fte (Van-der-Waals-Kr{\"a}fte, Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen, formschl{\"u}ssige Bindungen). K{\"o}nnen diese schnell {\"u}berwunden werden, lassen sich die Agglomerate leicht zerkleinern. Somit belegen sie die Oberfl{\"a}che des Tr{\"a}gers dicht und senken die Zugspannung dementsprechend stark ab. Da in hydrophoben Produkten keine Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen ausgebildet werden, sondern nur Van-der-Waals-Kr{\"a}fte die Agglomerate aufbauen, setzen diese Produkte die Zugspannung insgesamt schneller und st{\"a}rker herab als hydrophile Produkte. Es hat sich herausgestellt, dass der Mischvorgang neben der homogenen Verteilung des Nanomaterials zus{\"a}tzlich eine Zerkleinerung der Agglomerate der hochdispersen Substanzen bewirkt. Dabei agieren die groben Tr{\"a}gerpartikel wie Kugeln in einer Kugelm{\"u}hle, die hochdispersen Substanzen wie das zu zerkleinernde Gut. Daher steigt die Belegung des Tr{\"a}germaterials w{\"a}hrend des Mischvorgangs an. Die Zugspannung sinkt. Nach Rumpf reduzieren Rauigkeiten die interpartikul{\"a}ren Haftkr{\"a}fte.[1] Mit der vorliegenden Arbeit wird nachgewiesen, dass dieser Ansatz auch auf den Wirkmechanismus von Fließverbesserern {\"u}bertragbar ist. Fließregulierungsmittel bewirken als k{\"u}nstliche Oberfl{\"a}chenrauigkeiten eine Verringerung der Kontaktfl{\"a}che und eine Vergr{\"o}ßerung des Abstands zwischen zwei Partikeln. Dies f{\"u}hrt zur Abnahme der Van-der-Waals-Kr{\"a}fte. Der Versuch, die Wirkungsweise eines Fließverbesserers {\"u}ber den Kugellager-Effekt zu erkl{\"a}ren, ist daher abzulehnen. Da der Ansatz von Rumpf mit einer Rauigkeit mittig im Kontaktbereich f{\"u}r reale Systeme nicht umfassend genug ist, konzentriert sich die vorliegende Arbeit besonders auf die tats{\"a}chliche Dichte der Belegung des Tr{\"a}germaterials mit fließregulierenden Partikeln. Rechnerisch kann mit dem 3-Rauigkeiten-Modell begr{\"u}ndet werden, warum die Belegungsdichte von besonderer Bedeutung ist. Literatur: [1] H. Rumpf, Chemie-Ingenieur-Technik 1974, 1, 1-11}, subject = {Nanostrukturiertes Material}, language = {de} } @phdthesis{Zuegner2002, author = {Z{\"u}gner, Sascha}, title = {Untersuchungen zum elastisch-plastischen Verhalten von Kristalloberfl{\"a}chen mittels Kraft-Eindringtiefen-Verfahren}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-3447}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2002}, abstract = {Untersuchungen zum elastisch-plastischen Verhalten von Kristalloberfl{\"a}chen mittels Kraft-Eindringtiefen-Verfahren Die 'registrierende H{\"a}rtepr{\"u}fung' nach dem Kraft-Eindringtiefen-Verfahren hat in den letzten Jahren mehr und mehr an Bedeutung gewonnen, um mechanische Materialparameter vor allem d{\"u}nner Filme und beschichteter Oberfl{\"a}chen im Nanometermaßstab zu messen. Das kontrollierte Eindringen einer Meßspitze in eine Oberfl{\"a}che mit definierter Kraft bei gleichzeitiger Registrierung der zur{\"u}ckgelegten Wegstrecke erm{\"o}glicht die Aufzeichnung sogenannter Kraft-Weg-Kurven. Deren Auswertung liefert quantitative Daten der mechanischen Materialeigenschaften wie H{\"a}rte (H), Elastizit{\"a}tsmodul (E), Bruchfestigkeit oder Kriechanteil. Im Laufe eines pharmazeutischen Herstellungsprozesses m{\"u}ssen fast alle eingesetzten Wirk- und Hilfsstoffe zerkleinert werden. Die dabei geforderten Feinheitsgrade lassen sich oft nur durch den Einsatz effizienter Maschinen, wie zum Beispiel der Luftstrahlm{\"u}hlen erreichen. Dieser energie- und kostenaufwendige Zerkleinerungsprozeß ist bis heute noch nicht vollst{\"a}ndig kontrollierbar. Das makroskopische Verhalten von partikul{\"a}ren Sch{\"u}ttg{\"u}tern, wie etwa deren Bruchfestigkeit, ben{\"o}tigte Bruchkraft oder -energie, wird weitgehend von den elastisch-plastischen Materialeigenschaften mitbestimmt. Demnach sollten H{\"a}rte und Elastizit{\"a}t einen entscheidenden Einfluß darauf haben, ob und in welchem Ausmaß ein Partikelkollektiv zerkleinert wird. Die Eindruckexperimente wurden an vier verschiedenen, handels{\"u}blichen, kristallinen Sch{\"u}ttg{\"u}tern durchgef{\"u}hrt (CaCO3, Natriumascorbat, NaCl, Saccharose). Dabei konnte gezeigt werden, daß sich die einzelnen Proben z.T. erheblich in ihren mechanischen Eigenschaften unterscheiden. Alle untersuchten Materialien sind durch ausgepr{\"a}gtes elastoplastisches Verhalten charakterisiert. W{\"a}hrend der elastische Anteil an der Gesamtverformung f{\"u}r Calcit, Natriumascorbat und Saccharose etwa 30\% betr{\"a}gt, zeigt Natriumchlorid nahezu vollst{\"a}ndig plastische Deformation. Die elastische R{\"u}ckfederung in der Entlastungsphase liegt f{\"u}r Kochsalz jeweils unter 10\%. Ebenso schwanken die gemessenen H{\"a}rtewerte der pharmazeutischen Sch{\"u}ttg{\"u}ter in einem Bereich von 0,4GPa und 3,0GPa. Dabei erweist sich das Calciumcarbonat als h{\"a}rtestes und sehr spr{\"o}des Material (H»3,0GPa und E»85GPa). Im Gegensatz dazu ist das Natriumchlorid sehr weich und leicht plastisch verformbar (H»0,5GPa und E»42GPa). Weiterhin kann der bei einer Vielzahl von kristallinen Materialien nachgewiesene 'indentation size effect', also die Abh{\"a}ngigkeit der H{\"a}rte von der Eindruckgr{\"o}ße, best{\"a}tigt werden. Bei geringen Eindringtiefen ist die H{\"a}rte signifikant erh{\"o}ht, wogegen sie mit zunehmender Indenttiefe auf konstante Werte absinkt. Die Energiezufuhr in Form einer {\"a}ußeren mechanischen Beanspruchung beeinflußt ebenfalls die H{\"a}rte. Art und Ausmaß der Beanspruchung spielen dabei die entscheidende Rolle. Partikel, welche in einer Luftstrahlm{\"u}hle zerkleinert wurden, zeigen im Vergleich zu unbeanspruchten Teilchen signifikant h{\"o}here Werte. Der Grund f{\"u}r diesen H{\"a}rtezuwachs liegt in der Kaltverfestigung des Materials. Die hohe Prallenergie und in deren Folge die Ver{\"a}nderung der partikul{\"a}ren Mikrostruktur f{\"u}hren vor allem bei kleinen, stark beanspruchten Partikeln zu einer gesteigerten H{\"a}rte. Die elastisch-plastischen Parameter sind eng mit der Kristallstruktur und der Orientierung der Atome im Kristallgitter verkn{\"u}pft. Jedoch kann eine Anisotropie bez{\"u}glich der mechanischen Kennwerte f{\"u}r die kristallinen Materialien nicht best{\"a}tigt werden. Eindruckexperimente unter wechselnden Rotationswinkeln ergaben keine statistisch unterscheidbaren Meßwerte.}, subject = {Nanostrukturiertes Material}, language = {de} }