Van-der-Waals-Kräfte

Van-der-Waals-Kräfte sind schwache physikalische Anziehungskräfte zwischen neutralen Atomen, Molekülen oder Partikeln. Sie entstehen durch temporäre oder permanente elektrische Dipole. Die Kräfte wirken über kurze Distanzen und nehmen mit zunehmendem Abstand stark ab.

Van-der-Waals-Adhäsionskraft zwischen zwei Kugelpartikeln (Hamaker-Ansatz):

F_vdW = (A_H * R) / (12 * D^2)

• F_vdW ist die van-der-Waals-Kraft zwischen zwei Partikeln (N)
• A_H ist die Hamaker-Konstante des Materials (J)
• R ist der effektiver Partikelradius (m)
• D ist der Abstand zwischen den Partikeloberflächen (m)

In der Pulver- und Schüttguttechnik sind Van-der-Waals-Kräfte besonders wichtig bei feinen und ultrafeinen Partikeln. Mit abnehmender Partikelgröße gewinnen sie gegenüber der Schwerkraft stark an Bedeutung. Sie verursachen Agglomeration, Kohäsion und Haftung von Feinstpartikeln an Oberflächen.

Van-der-Waals-Potentialenergie zwischen Partikeln:

U_vdW = - (A_H * R) / (12 * D)

• U_vdW ist die van-der-Waals-Potentialenergie (J)
• A_H ist die Hamaker-Konstante (J)
• R ist der effektiver Partikelradius (m)
• D ist der Abstand zwischen den Oberflächen (m)

Van-der-Waals-Kräfte beeinflussen zudem die Fließfähigkeit, die Staubneigung, das Mischverhalten und die Entmischung. Sie sind ein wesentlicher Mechanismus bei trockener Agglomeration, Trockenperlung und Staubabscheidung in Filtern.

In der Verfahrenstechnik werden van-der-Waals-Kräfte gezielt genutzt oder reduziert, beispielsweise durch Oberflächenmodifikation, Feuchtezugabe, Granulation oder die Einbringung mechanischer Energie.