@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{Kretzler2002,
  author    = {Kretzler, Kai},
  title     = {Eine neue Methode zur Bestimmung der Fließeigenschaften von Sch{\"u}ttg{\"u}tern},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-1182028},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2002},
  abstract  = {Die Fließeigenschaften von Sch{\"u}ttg{\"u}tern spielen in vielen Industriezweigen eine entscheidende Rolle. Dies gilt speziell f{\"u}r die pharmazeutischen Industrie wo sie als Anfangs-, Zwischen- und Endprodukt vorkommen. Dort werden sie meist in Silos gelagert und m{\"u}ssen so durch R{\"o}hrensysteme fließen um verarbeitet zu werden. Dabei tritt das Problem der Br{\"u}ckenbildung h{\"a}ufig auf. Der Auslauftrichter stellt eine neue Methode dar, die Fließeigenschaften und speziell die Br{\"u}ckenbildung von Pulvern zu untersuchen. Das zu untersuchende Pulver wird in einen verschließbaren Trichter ohne angesetztes Rohr eingef{\"u}llt. Nach der {\"O}ffnung des Verschlusses fließt ein koh{\"a}sives Pulver wegen der Br{\"u}ckenbildung nicht aus dem Trichter. Dabei bestimmen die interpartikul{\"a}ren Kr{\"a}fte die St{\"a}rke und die Dimensionen der Br{\"u}cke. Es wird daher angenommen, dass eine Messung der zur Zerst{\"o}rung der Br{\"u}cken notwendigen Kr{\"a}fte R{\"u}ckschl{\"u}sse auf den Ort der Br{\"u}ckenbildung und der Fließeigenschaften des Sch{\"u}ttgutes erlaubt. Die Untersuchung der Br{\"u}ckenbildung mit dem modifizierten Auslauftrichter zeigte, dass die Br{\"u}cken, die den Pulverfluss behindern, nur im unteren Viertel des Trichters auftreten. Diese Br{\"u}cken k{\"o}nnen durch ein spezielles R{\"u}hrwerkzeug zerst{\"o}rt werden und damit ein Pulver zum Ausfließen bringen. Die Messung des notwendigen Drehmoments l{\"a}sst R{\"u}ckschl{\"u}sse auf die Koh{\"a}sion des Pulvers zu. W{\"a}hrend der Messung korrelieren der Drehmoment-Anstieg und -Abfall mit dem pulsierenden Ausflussverhalten der Pulver. Auch sehr langsame Rotationsgeschwindigkeiten k{\"o}nnen ein Pulver zum Ausfließen bringen. In einem Bereich von 0,5 bis 3 U/min ist ein fast linearer Zusammenhang zwischen Rotationsgeschwindigkeit und Ausflusszeit zu beobachten. Eine weitere Zunahme der Rotationsgeschwindigkeit f{\"u}hrt aber nicht zu einer weiteren Verk{\"u}rzung der Ausflusszeiten. Nach einer mathematischen Aufbereitung der Messkurven bei 10 bis 20 U/min konnte eine Korrelation zwischen der Umdrehungsgeschwindigkeit und dem Drehmoment gefunden werden. Ein bereits entwickelter Auslauftrichter war jedoch nicht in der Lage neue und f{\"u}r diese Arbeit relevante Fragen zu beantworten, da die Messtechnik und die Aufl{\"o}sung der Messsignale unzureichend war. Daher wurden zun{\"a}chst einige technische Ver{\"a}nderungen vorgenommen. Am Ende jedoch musste der Auslauftrichter komplett neu aufgebaut werden. Um leichter reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten war es notwendig die Messungen unter klimatisierten Bedingungen (relative Feuchte und Temperatur) durchzuf{\"u}hren. Speziell die Feuchtigkeit hat einen entscheidenden Einfluss auf das Ausflussverhalten. Es wurde {\"u}berpr{\"u}ft, ob die Rotationsgeschwindigkeit einen Einfluss auf das maximale Drehmoment zur Br{\"u}ckenzerst{\"o}rung hat. Versuche zeigten jedoch, dass ein derartiger Zusammenhang nicht besteht. Das lawinenartige Fließen des Pulvers bei langsamen Rotationsgeschwindigkeiten warf die Frage auf, ob die H{\"o}he der Massepeaks vom R{\"u}hrwerkzeug abh{\"a}ngt. Ein Experiment konnte jedoch zeigen, dass ein derartiger Zusammenhang nicht besteht, wenn die R{\"u}hrer eine Mindestgr{\"o}ße besitzen. Bis zu dieser H{\"o}he ist die entleerte Masse proportional zum Volumen welches der R{\"u}hrer als Rotationsk{\"o}rper besitzt. Es wird daher angenommen, dass diese H{\"o}he mit der Br{\"u}ckenbildungszone identisch ist. Abschießend sollte untersucht werden, wo genau und wie stark die Br{\"u}cken sind. Nach dem mathematisch physikalischen Zusammenhang, der anhand einer idealviskosen Fl{\"u}ssigkeit {\"u}berpr{\"u}ft wurde, ergibt sich eine Abh{\"a}ngigkeit des Drehmoments von der dritten Potenz der L{\"a}nge der R{\"u}hrelemente. In Bezug auf diesen Zusammenhang wurden die Ergebnisse der Messungen von Starch® 1500 und als weitere Substanz Prosolv® SMCC 50 untersucht. Betrachtet man hierbei die Drehmomentmaxima so ist der relative Anstieg des Drehmomentes in der Br{\"u}ckenzone am gr{\"o}ßten. Pulver oberhalb der Br{\"u}ckenzone zeigt dabei das Verhalten einer idealviskosen Fl{\"u}ssigkeit.},
  subject      = {Sch{\"u}ttgut},
  language  = {de}
}