Dispergieren

Was ist eine Dispersion?

Eine Dispersion ist ein heterogenes Gemisch aus mindestens zwei Phasen unterschiedlichen Aggregatzustands (fest, flüssig oder gasförmig), die sich nicht oder nur geringfügig ineinander lösen. Typische Beispiele sind Nebel, Creme, Schnee oder Mehl. In einer Dispersion existiert eine kontinuierliche Phase, in der eine disperse Phase fein verteilt vorliegt.

Im Bereich der Pulvermischtechnik bezeichnet man ein trockenes Haufwerk aus Schüttgütern und eingeschlossener Umgebungsluft ebenfalls als Dispersion. Die enthaltene Luftmenge ist ein Maß für die Porosität des Haufwerks.

Dispergieren in der Verfahrenstechnik

Dispergieren beschreibt den Prozess der feinen Verteilung der dispergierten Phase innerhalb der kontinuierlichen Phase. Ziel ist es, Agglomerate aufzubrechen, Partikel zu vereinzeln und eine homogene Verteilung mit gleichmäßiger Porosität zu erzielen. Hierbei entstehen große spezifische Grenzflächen, die für chemische und physikalische Prozesse wichtig sind.

Agglomerate sind Zusammenballungen von Pulverpartikeln und behindern den Mischvorgang. Durch angepassten Energieeintrag – z.B. Wirbel-, Reib- und Prallkräfte – werden sie desagglomeriert und mikrofein verteilt.

Arten der Dispergierung

• Trockendispergierung:
  Das Schüttgut verbleibt im trockenen Zustand. Anwendung beispielsweise beim Mischen trockener Pulver.

• Nassdispergierung:
  Flüssigkeiten werden zugegeben. Die dispergierten Feststoffe oder Flüssigkeiten verteilen sich in der Flüssigphase. Sobald jede Partikel vollständig von der Flüssigkeit umgeben ist, spricht man von einer Suspension.

Feine Partikelkollektive sind in Flüssigkeiten oft leichter zu desagglomerieren, da die Haftkräfte reduziert sind.

Einflussgrößen auf Dispersionen

Die Eigenschaften einer Dispersion hängen ab von:

• Dispersionsgrad: Größe der Partikel oder Tropfen der dispergierten Phase.

• Phasenvolumenverhältnis: Verhältnis von kontinuierlicher zu disperser Phase, beeinflusst Viskosität und Stabilität.

• Wechselwirkungen: Zwischen den Phasen (z.B. Ladung, Oberflächenspannung) beeinflussen die Stabilität (z.B. Koagulation, Sedimentation).

Im Gegensatz zu Reinstoffen variieren die Eigenschaften von Dispersionen stark und müssen individuell bestimmt werden.

Dispergiertechnologien bei amixon®

amixon® entwickelt und fertigt innovative Prozessapparate zur Herstellung hochqualitativer, homogener Dispersionen. Ziel ist es, schonend zu mischen, um:

• Primärpartikel zu erhalten,
• Abrieb und Staubbildung zu vermeiden,
• Agglomerate zuverlässig zu desagglomerieren.

Andere Verfahren:

• Highshear-Blades:
  Spezielle Hochgeschwindigkeitswerkzeuge (bis 3.000 rpm) ragen seitlich in den Mischbehälter, erzeugen intensive Wirbel-, Reib- und Prallkräfte und brechen harte Agglomerate effektiv auf. Flüssigstoffbeigaben werden unterhalb des Füllspiegels direkt in die Wirkzone injiziert.

• HighShear-Mischer (kontinuierliche Anwendung):
  Ein rotierendes Mahlwerkzeug erzeugt ein Vakuum, saugt Pulver in die Flüssigkeit ein und fördert eine gleichmäßige Suspension. Besonders geeignet für schäumungsarme Systeme.

Bedeutung der schonenden Aufbereitung

Die Stabilität und Qualität einer Dispersion hängen maßgeblich von einer angepassten und sanften Prozessführung ab. Eine zu starke mechanische Belastung kann:

• Koaleszenz (Zusammenfließen von Tröpfchen),

• Sedimentation (Ablagerung von Partikeln),

• Aufrahmen (Phasentrennung) verursachen.

amixon®-Technologie unterstützt gezielt die Erhaltung des gewünschten Dispersionsgrades und garantiert somit Produktqualität und Funktionalität über die gesamte Lebensdauer.