Sprühverfahren für die Pulverherstellung

Beim Sprühverfahren handelt es sich um einen verfahrenstechnischen Prozess zur Herstellung von Pulvern aus Lösungen, Suspensionen oder Schmelzen. Dabei wird die Flüssigkeit fein zerstäubt und in einem Gasstrom oder Reaktionsraum getrocknet bzw. erstarrt. Dabei entstehen feste Partikel mit definierter Größe und Form.

Ein verbreitetes Sprühverfahren ist die Sprühtrocknung. Dabei verdampft das Lösungsmittel, während die Tröpfchen in der Heißgasströmung trocknen. Die Partikelstruktur kann porös oder kompakt sein. Bei der Sprühgranulation werden Zerstäubung und Agglomeration kombiniert, um größere Granulate zu erzeugen. Beim Sprühschmelzen erstarren Tröpfchen aus einer Schmelze direkt zu festen Partikeln.

Sprühverfahren ermöglichen eine enge Partikelgrößenverteilung. Sie beeinflussen die Morphologie, die Porosität und die Oberflächenstruktur. Dadurch lassen sich Fließfähigkeit, Löslichkeit und Reaktivität gezielt einstellen. Anwendungen finden sich in der Chemie-, Lebensmittel-, Pharma-, Batterie- und Kunststoffindustrie.

Empirische Näherungsformeln für die Partikelgröße: Von Tropfen zu Pulverpartikeln: Wenn ein Tropfen mit Feststoffanteil trocknet und dabei „ohne Verluste“ zu einem Partikel wird, gilt näherungsweise:

d_p ≈ d_d⋅ (ϕ_s)^1/3

• d_pist der Partikeldurchmesser
• d_d ist der Tropfendurchmesser
• ϕ_s ist der Volumenanteil des Feststoffs im Tropfen

Für Lösungen mit dem Masseanteil w_s wird häufig die Näherungsformel genutzt:

Φ_s ​≈ (w_s/ρ_s) / [(w_s/ρ_s + (1 – w_s)/ρ_l]

• ρₛ ist die Dichte des Feststoffs
• ρₗ ist die Dichte der Flüssigkeit