Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Reinhard Bauer Kooperationspartner: ifn Forschungs- und Technologiezentrum GmbH (ifn) Polymer Service GmbH Merseburg (PSM) Auftraggeber: IB Sachsen-Anhalt
Sprühmikronisierte Wachse haben ein großes Potential als eigenschaftsbestimmende Zusätze in Formulierungen für Druckfarben, Lacken und Farben oder Masterbatch-Anwendungen. Im Vergleich zu etablierten Verfahren der Herstellung mikroskaliger sphärischer Kunststoff- und Wachspartikel kommt das Verfahren der Sprühmikronisierung im Prinzip ohne Hilfsstoffe, insbesondere wässriger Medien, aus. Dadurch lassen sich die Partikel schnell, kostengünstig und in hoher Reinheit herstellen. Ein derzeit noch großes prozesstechnisches Problem ist jedoch die werkstoffabhängig oftmals auftretende Agglomeration der mikroskaligen Wachspartikel.
Das Hauptziel des Projektes sind daher Grundlagenforschungen zur Entwicklung eines geeigneten Herstellungsverfahrens zur Verhinderung der Partikelagglomeration beim Sprühprozess von Wachsen. Da der Sprühprozess noch weitgehend unverstanden ist, sind zur Erreichung dieses Zieles grundlegende theoretische Arbeiten und Untersuchungen notwendig. Diese betreffen die Kinetik der Tropfenentstehung, das Abkühlungsverhalten der versprühten und mikronisierten Wachspartikel sowie das Verhalten der Partikel bei deren elektrostatischer Aufladung.
Für die Grundlagenuntersuchungen sind spezielle Messtechniken unabdingbar, die teilweise eigens für das Vorhaben entwickelt werden müssen. Für die praktische Umsetzung werden Verfahren benötigt, die den unerwünschten Effekt der Partikelagglomeration wesentlich vermindern. Die Ergebnisse aus den Grundlagenuntersuchungen bilden dafür die Basis. Darauf aufbauend ist ein Mess- und Regelsystem zu entwickeln, mit dem der Herstellungsprozess der Wachspartikel optimiert werden kann.
Wesentliche F&E-Themen sind demnach:
- die verallgemeinerungsfähige Erforschung der Kinetik der Tropfenentstehung und der
Mikronisierung der Wachse,
- die verallgemeinerungsfähige Erforschung des Agglomerierungsverhaltens der
Wachspartikel,
- die verallgemeinerungsfähige Erforschung des Abkühlverhaltens,
- die Ermittlung der prinzipiellen Gesetzmäßigkeiten der elektrostatischen Aufladung im
Sprühprozess,
- die umfassende werkstoffphysikalische und strukturanalytische Charakterisierung von
Wachsprodukten,
- die grundlagenorientierte messtechnische Erfassung und Bewertung der elektrostatischen
Aufladung sowie der Partikelgeschwindigkeit im Sprühturm und im Auffangbehälter,
- Grundlagenuntersuchungen zur weitgehenden Eliminierung der Agglomeration durch
erhöhte Luftfeuchte und/oder thermische bzw. elektrische Felder und/oder Ultraschall,
- Grundlagenuntersuchungen zur Entwicklung einer verfahrenstechnischen Lösung mit
Prozesskontrolle zur Optimierung des Gesamtprozesses.