Scherstress
Als Scherstress wird die mechanische Beanspruchung von Pulvern, Granulaten oder Schüttgütern durch tangential wirkende Kräfte bezeichnet. Diese verursachen Relativbewegungen zwischen Partikeln oder zwischen Partikeln und Apparateoberflächen. Er tritt insbesondere bei Prozessen wie Mischen, Fördern, Dosieren, Agglomerieren oder Zerkleinern auf.
Der Scherstress wird über die Scherspannung τ beschrieben, die als Kraft pro Fläche definiert ist. Für kontinuierliche Medien und effektive Partikelverbände kann näherungsweise gelten:
τ = μeff ⋅ γ˙
- μeff ist die effektive Viskosität
- γ˙ ist die Scherrate
Bei trockenen Pulverhaufwerken ist die effektive Viskosität jedoch keine Materialkonstante, sondern ein modellierter Parameter, der das Widerstandsverhalten des Partikelverbands gegen Scherung beschreibt. Sie hängt vom Verdichtungszustand, der Partikelstruktur, der Reibung sowie den Prozessbedingungen ab.
In der Pulvertechnologie beeinflussen Scherbeanspruchungen die Partikelstruktur und die Produkteigenschaften maßgeblich. Hohe Scherbeanspruchungen können zur Deagglomeration, Partikelzerkleinerung, Staubbildung, Entmischung oder Oberflächenaktivierung führen. Besonders empfindlich reagieren empfindliche Produkte wie Kristalle, beschichtete Partikel oder spröde Granulate auf Scherbeanspruchung.