In vielen Industrien werden Pulver verwendet. Denken Sie an die Pharmazie, in der ein bedeutender Teil der Medikamente aus Pulvern besteht oder aus ihnen hergestellt wird.
In diesem Artikel werden folgende Themen behandelt:
- Die verschiedenen Kohäsionskräfte zwischen den Pulverpartikeln
- Die Rolle, die Klebrigkeit bei Kohäsionskräften spielt
- Die Oberflächenstruktur von Partikeln
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Die fünf Arten von Kohäsionskräften
In vielen Industrien werden Pulver eingesetzt. Denken Sie beispielsweise an die Pharmazie, wo ein großer Teil der Medikamente aus Pulvern besteht oder aus Pulvern hergestellt wird. Auch in der chemischen Industrie werden zahlreiche Pulver produziert. Darüber hinaus werden Pulver sowohl in der Heimtier- als auch in der Nutztierfuttermittelindustrie häufig verwendet. Dabei geht es nicht nur um Zusatzstoffe wie Vitamine und Mineralien, die hinzugefügt werden, sondern auch um Produkte wie Getreide und Soja, die als Basis für Futtermittel dienen. Viele Pulvereigenschaften hängen von der Wechselwirkung zwischen den Partikeln ab. Diese Wechselwirkungen führen zu verschiedenen Kohäsionskräften, die das Zusammenhaltevermögen des Pulvers bestimmen. Diese Kräfte beeinflussen zudem die funktionalen Eigenschaften des Pulvers, darunter die Fließeigenschaften.
Das Maß der Wechselwirkung zwischen Partikeln hängt von der Art des Materials, dem Feuchtigkeitsgehalt, der Größe und Form der Partikel sowie dem externen elektrischen Feld ab. Auch die Art der Kohäsionskraft wird dadurch bestimmt. Es gibt verschiedene Arten von Kohäsionskräften, von denen fünf erläutert werden:
- Flüssigkeitsbrückenbildung: Entsteht durch das Freisetzen von Flüssigkeit aus den Partikeln, verursacht durch Schmelzen, Benetzung oder Auflösung. Eine schwache Kohäsion kann während der Verarbeitung die Bindungen zwischen den Partikeln aufbrechen.
- Feste Brückenbildung: Entsteht durch Kristallisation, Glasübergang, Schmelzen und die Verschmelzung gelöster fester Stoffe. Diese Kraft ist stark und stabil.
- Van-der-Waals-Kraft: Interaktion zwischen kleinen Pulverpartikeln.
- Elektrostatische Kräfte: Interaktion zwischen statisch geladenen Pulverpartikeln.
- Mechanische Verzahnung: Durch unregelmäßige Oberflächen haften die Partikel aneinander, wodurch eine Trennung der Partikel erschwert wird. Dies ist eine schwache Kraft. Ein Beispiel für die clevere Nutzung dieser Kraft ist Klettverschluss.

Kohäsionskräfte von Staub
Klebrigkeit bei Kohäsionskräften
Auch die Klebrigkeit von Pulver hängt sowohl mit der Kohäsion gleichartiger Oberflächen als auch mit der Adhäsion ungleichartiger Oberflächen zusammen. Im Fall der Kohäsion gibt es ein bestimmtes Energiegleichgewicht, bei dem sich Oberflächen gegenseitig anziehen. An diese Art der Oberflächenanziehungskräfte ist die Adhäsion direkt gekoppelt.
Oberflächenstruktur von Partikeln
Die Oberflächenstruktur eines Partikels kann die Pulvereigenschaften während der Verarbeitung beeinflussen. Insbesondere hat sie Einfluss darauf, wie sich die Oberflächen von Partikeln berühren. Dadurch können die Fließeigenschaften und die Verarbeitung des Pulvers beeinflusst werden.
Pulverpartikel haben fast nie eine vollständig glatte Oberfläche. Sie kann beispielsweise faltig, rissig oder eingedellt sein, abhängig von den Produkteigenschaften und dem Prozess, den das Pulver durchlaufen hat. Die Oberflächen von Partikeln weisen stets gebrochene Strukturen auf, wodurch sich die Moleküle an der Oberfläche anders verhalten. An diesen Stellen sind die chemischen Bindungen zu anderen Molekülen unterbrochen. Aus diesem Grund können feine Pulver ein anderes Verhalten zeigen als grobe Pulver. Zusätzlich können Staubpartikel auf ihren Oberflächen freie Elektronen oder Ladungen tragen, abhängig von ihrer Zusammensetzung sowie den Kollisionen zwischen den Partikeln und mit anderen Materialien.

Kohäsionskräfte an der Oberfläche

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Das Prinzip hinter dem Tap-Density-Tester ist das Hausner-Verhältnis. Dabei wird davon ausgegangen, dass stark kohäsive Pulver auch starke gegenseitige Anziehungskräfte besitzen. Diese helfen, die Schwerkraft zu überwinden, sodass die Partikel sich selbst in leeren Räumen stützen können