Einer kolloidalen Verteilung kann mach sich von zwei Seiten nähern: Massive Materialien (sog. Bulk-Waren) können bis zur kolloidalen Verteilung zerkleinert werden (Dispergierverfahren, Top-Down-Methode) oder aus den entsprechenden Lösungen aufgebaut werden
(Kondensationsmethoden, Bottom-Up-Methode). In der Praxis finden beide Verfahren Anwendung. [1]
Zur mechanischen Zerkleinerung massiver 2 Stoffe sind beträchtliche Kräfte erforderlich, theoretisch liegen diese im Bereich der Gitterkräfte, allerdings erniedrigen Fehler im Kristallgitter die zur Zerkleinerung notwendigen Kräfte beträchtlich. [1] Zur Zerkleinerung werden unter anderen die folgenden Verfahren eingesetzt: [1]
- Brecher (unter anderem Backen-, Walzen-, Kegel-, Prallbrecher),
- Homogenisatoren,
- Hochdruckhomogenisatoren und
- Mühlen (unter anderem Kugelmühlen, Walzenmühlen, Prallmühlen, Strahlenmühlen).
Durch mechanische Zerkleinerung in das Gebiet kolloidaler Verteilungen vorzudringen ist oft schwierig. Jede Verkleinerungsmethode hat allerdings eine Grenze, die von der Zerkleinerungsmaschine, der Arbeitsweise sowie dem Mahlgut abhängt und nur empirisch bestimmbar ist. Nach längerer Mahldauer findet nämlich keine weitere Zerkleinerung mehr statt, vielmehr agglomerieren die Teilchen wieder und werden erneut größer (Brikettierung; Richtungsumkehrprogramme der Mühlen können die Brikettierung hinauszögern). [1]
Kugelmühlen sind je nach Typ Planeten- oder Schwingmühlen und geeignet, um in das kolloiddisperse Gebiet vorzudringen. [1] Besonders bei der Kolloidvermahlung (Vermahlung auf < 0.15 μm) sollte auf Planeten-Kugelmühle zurückgegriffen werden. Hochwertige Kugelmühlen können Partikel auf bis zu 5nm zerkleinern, wodurch die Oberfläche und damit auch die möglichen Reaktionsgeschwindigkeiten enorm vergrößert werden. [2]
Kugelmühlen werden sowohl bei der Nass- als auch bei der Trockenmahlung eingesetzt. [1-3] Nach dem Prinzip des Aufpralls und Abriebs wird das Mahlgut durch die Mahlkörper in einem rotierenden Mahlraum zerkleinert. Die Länge einer Kugelmühle entspricht ungefähr ihrem Durchmesser und die Drehachse der Trommel kann entweder horizontal oder in einem kleinen Winkel zur horizontalen Achse verlaufen. [3]
Einzelnachweise
[1] G. Lagaly, O. Schulz, R. Zimehl, Dispersionen und Emulsionen – Eine Einführung in die Kolloidik feinverteilter Stoffe einschließlich der Tonminerale, Steinkopff-Verlag Heidelberg, 1997.
[2] F. Bath, Zerkleinern bis in den Nanometerbereich, https://prozesstechnik.industrie.de/aktuell/zerkleinern-bis-in-den-nanometerbereich/.
[3] W. Wittenberger, Chemische Laboratoriumstechnik, Springer-Verlag, Wien, NewYork, 1973, S. 55–56.
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