Welche Mischsysteme sind für Keramikpulver mit großen Dichte- und Korngrößenunterschieden empfehlenswert?
Für Keramikpulver mit großen Unterschieden bei Dichte und Korngröße sind Mischsysteme erforderlich, die eine intensive dreidimensionale Umschichtung erzeugen und zugleich Entmischung beim Mischen, Austrag und nachfolgenden Fördern begrenzen. Feine und grobe sowie leichte und schwere Partikel können sich durch Perkolation, Vibration oder Fallbewegungen wieder trennen. Deshalb entscheidet nicht allein der Mischertyp, sondern auch die gesamte Prozessführung einschließlich Dosierung, Mischzeit, Austrag und Fördertechnik.
Für anspruchsvolle Trockenmischungen sind Intensivmischer mit rotierendem Mischbehälter und separat angetriebenem Mischwerkzeug häufig besonders geeignet. Sie verbinden eine großräumige Umwälzung mit gezielt einstellbarer Scherwirkung. Damit lassen sich feine Additive verteilen und vorhandene Agglomerate bei Bedarf auflösen. Solche Systeme eignen sich insbesondere für keramische Rohstoffmischungen mit großen Dichteunterschieden, kleinen Zusatzmengen oder ausgeprägter Agglomerationsneigung. Intensivmischer können auch zum Mischen und Granulieren in einem Prozessschritt eingesetzt werden.
Vertikale Ein- und Zweiwellenmischer sind eine Alternative, wenn hohe Mischgüte mit einer vergleichsweise schonenden Produktbehandlung verbunden werden soll. Sie erzeugen einen dreidimensionalen Materialstrom und eignen sich für Pressmassen, sprühgetrocknete Granulate sowie Mischungen mit Sinterhilfsmitteln, Pigmenten oder Funktionsadditiven. Die Mischwerkzeuggeometrie, Drehzahl und Mischzeit müssen so gewählt werden, dass die gewünschte Homogenität erreicht wird, ohne empfindliche Granulate unnötig zu zerstören.
Pflugschar- und Paddelmischer können bei mittleren bis großen Chargen ebenfalls sinnvoll sein. Sie erzeugen eine intensive Bewegung des Produktbetts und können mit separat schaltbaren Zerhackern zur Deagglomeration ausgerüstet werden. Für abrasive keramische Pulver ist eine verschleißfeste Ausführung der produktberührten Flächen wichtig. Die Intensivwerkzeuge sollten nur so stark und so lange eingesetzt werden, wie es die Rezeptur erfordert.
Konusschneckenmischer eignen sich besonders für sprühgetrocknete oder bruchempfindliche Keramikgranulate. Sie arbeiten mit geringerer mechanischer Belastung und können eine gute Homogenisierung ermöglichen. Bei extremen Dichteunterschieden oder sehr feinen, agglomerationsfreudigen Additiven kann ihre Dispergierwirkung jedoch nicht ausreichen. Dann ist ein vorgelagerter Deagglomerationsschritt oder ein intensiveres Mischprinzip vorzuziehen.
Planetenmischer sind vor allem für keramische Schlicker, Pasten, hochgefüllte Suspensionen und CIM-Massen geeignet. Sie ermöglichen eine kontrollierte Durchmischung hochviskoser Systeme mit Bindern, Dispergiermitteln und keramischen Feststoffen. Für reine Trockenpulvermischungen sind sie dagegen meist nicht die erste Wahl.
Taumel-, Trommel- und V-Mischer arbeiten sehr schonend und verursachen nur geringen Abrieb. Bei großen Unterschieden in Dichte, Korngröße oder Partikelform sind sie jedoch kritisch zu bewerten. Die schwerkraftdominierte Bewegung kann zwar homogenisieren, aber auch die Entmischung begünstigen. Sie eignen sich daher eher für kleinere Chargen und Mischungen mit ähnlichen Partikeleigenschaften.
Bei besonders kritischen Rezepturen ist Nassmischen mit anschließender Sprühtrocknung häufig die robusteste Lösung. Die Komponenten werden zunächst in einer Suspension homogen verteilt. Anschließend entsteht durch Sprühtrocknung ein definiertes, gut fließendes Pressgranulat. Dieses Verfahren wird für keramische und metallische Suspensionen eingesetzt und ermöglicht die Herstellung von Pressgranulaten mit gezielt einstellbaren Eigenschaften.
Die Zugabereihenfolge, Mischdauer und Feuchteführung sind entscheidend. Feine Additive sollten so dosiert werden, dass sie sicher verteilt werden können. Zu lange Mischzeiten können wiederum Entmischung oder Abrieb fördern. Bei abrasiven Pulvern müssen Werkstoffe und Oberflächen so gewählt werden, dass Verschleiß und Fremdpartikeleintrag begrenzt bleiben. Die Homogenität sollte mit repräsentativer Probenahme und produktspezifischer Analytik überprüft werden.
Für trockene Keramikpulver mit starken Dichte- und Korngrößenunterschieden sind Intensivmischer oder leistungsfähige vertikale Mischer meist die erste Wahl. Wenn die Rezeptur besonders kritisch ist oder höchste Verteilgleichmäßigkeit verlangt, bietet Nassmischen mit anschließender Sprühtrocknung häufig den zuverlässigsten Prozessweg.
So beherrscht amixon® große Dichte- und Partikelgrößenunterschiede beim Mischen
amixon® unterstützt die Homogenisierung keramischer Rohstoffe mit großen Unterschieden bei Schüttdichte, Korngröße und Fließverhalten. Im Mittelpunkt steht eine kontrollierte, dreidimensionale Produktbewegung. Sie ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Komponenten und begrenzt die Entmischungsneigung vor nachfolgenden Prozessschritten.
Das SinConvex®-Wendelmischwerkzeug fördert das Mischgut in der Behälterperipherie nach oben. Im Zentrum fließt es schwerkraftbedingt wieder nach unten. Diese kontinuierliche Umschichtung arbeitet mit niedriger Drehfrequenz und eignet sich für unterschiedliche Schüttdichten, Partikelgrößen und Fließeigenschaften. SinConvex® und SinConcave® können zudem eine sehr gute Restentleerung unterstützen und die Reinigung erleichtern.
Für Großchargen bietet amixon® den Gyraton® Mischsilo. Er verbindet Mischen, Puffern und Austragen in einem Apparat. Das vertikale Helix-Mischwerkzeug rotiert und bewegt sich gleichzeitig orbital entlang der Mischraumwand. Dadurch werden große Bereiche des Mischraums gezielt erfasst. Gyraton® Mischsilos sind für große, frei fließende Schüttgutmengen ausgelegt und können – abhängig von Ausführung und Produkt – Chargen bis etwa 100 m³ homogenisieren.
Der geringe Energieeintrag des Gyraton® Mischsilos ist besonders vorteilhaft für empfindliche Granulate, sprühgetrocknete Pressmassen und abrasive Rohstoffe. Auch bei großen Chargen kann eine schonende Homogenisierung erzielt werden. Für keramische Prozessrouten ist das relevant, weil eine möglichst gleichmäßige Ausgangsmischung die Reproduzierbarkeit nachfolgender Schritte wie Granulieren, Pressen, Sintern oder Beschichten unterstützt.
Bei abrasiven Keramikpulvern kann amixon® den Mischraum und die Mischwerkzeuge produktspezifisch verschleißgeschützt ausführen. Oxidkeramische Beschichtungen können metallischen Abrieb an produktberührten Flächen deutlich reduzieren. Die geeignete Werkstoffauswahl richtet sich nach Abrasivität, Reinheitsanforderung, Korngröße und der zulässigen Kontamination im Endprodukt.
Die finale Auslegung wird im amixon® Technikum mit den Originalrohstoffen überprüft. Dort lassen sich Mischgüte, Mischzeit, Partikelschonung, Restentleerung, Abriebverhalten und Reproduzierbarkeit unter realistischen Bedingungen bewerten. Für thermische und reaktive Prozessschritte stehen zudem Hochtemperatur-Reaktoren und Vakuum-Mischtrockner zur Verfügung. Sie ermöglichen Versuche mit Originalprodukten bei Temperaturen bis 350 °C, unter Vakuum oder bei Drücken bis 25 bar. So entsteht eine belastbare Grundlage für eine robuste Prozessroute – von der Rohstoffhomogenisierung bis zur reproduzierbaren Weiterverarbeitung.