Mischtechnik

Innovative Produktentwicklungen und -formulierungen im Feststoffbereich

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Die Feuchteaufnahmegeschwindigkeit der Granulate wird soweit herabgesetzt, dass während des Herstellprozesses keine Verbackungen auftreten. Zusätzlich konnte das für die Tablettierung der ADW-Tabs verwendete Schmiermittel bereits bei der Kompaktierung als Binder zugegeben werden. Positive Nebeneffekte des Vorkompaktierens waren die Verbesserung der Fließeigenschaften, was den Befüllvorgang der Tablettenpresse signifikant erleichtert. Durch diese Maßnahmen konnte der Durchsatz einer Produktionsstraße um rund 25 Prozent gesteigert werden.

Neben den oben genannten Einsatzgebieten und Beispielen der Agglomeration gibt es immer wieder neue Ideen zur Formulierung von Produkten mit neuen Eigenschaften.

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Beispiel aus der aktuellen Forschung

Ein Beispiel aus aktueller Forschung ist die Herstellung von Hohlkugeln durch intelligente Prozessführung der Agglomeration. Für Hohlkugeln gibt es eine Reihe interessanter Anwendungsmöglichkeiten mit großem Potenzial, z.B. aufgrund der großen Oberflächen als Katalysatoren oder in der Chromatographie, als Kern-Schale-Produkte bzw. Carrier für Wirksubstanzen mit hoher Dosiergenauigkeit oder wirksamer Verhinderung von Verbackung in der chemischen oder pharmazeutischen Industrie oder auch als Leichtbauwerkstoff. Bei den bisherigen Herstellungsverfahren für Hohlkugeln sind meist mehrere aufwändige und kostenintensive Prozessschritte notwendig. So werden beispielsweise Styroporkugeln mit einer Suspension beschichtet und der Kern durch anschließendes Brennen und Sintern wieder entfernt, [1],[2].

Eine vielversprechende Möglichkeit, um Hohlkugeln einfach und kostengünstig zu produzieren, ist das Vorlegen eines flüssigen Kerns durch das Eintropfen einer Bindemittelflüssigkeit in das bewegte Partikelbett eines Beschichtungstellers. Am Lehrstuhl der Mechanischen Verfahrenstechnik der TU Dortmund sind mit dieser Methode durch manuelle Bindemittelzugabe Hohlkugeln in einem Größenbereich von 2,5 bis 5 Millimeter hergestellt worden, [1]. Bei BASF wurde für eine Laboranlage ein „droplet compositoring device“ (DCD) über einem Labor-Beschichtungsteller mit einem Durchmesser von 50 Zentimeter positioniert.

Verwendung eines Drop-On-Demand-Systems

Mittels des DCD wird der Binder in definierter Menge und Tropfengröße in das bewegte Partikelbett eingetropft. Dabei bilden sich die Agglomerat-Hohlkugeln. Durch Optimierung des Verfahrens und der Rezepturen konnte dieser Größenbereich für industrielle Anwendungen hin zu deutlich kleineren Partikeln mit einem Kornspektrum von 0,5 bis 1 Millimeter erweitert werden. Dies wurde möglich durch Verwendung eines Drop-On-Demand-Systems, der Abstimmung von Tropfen- und Primärpartikelgröße sowie die Optimierung der Einsatzstoffeigenschaften, insbesondere der Bindemittelviskosität, sowie der eingetragenen Scherenergie.

Fazit: Die Beispiele zeigen die Vielfalt der Einsatzmöglichkeiten der Misch- und Agglomerationstechnik zur Optimierung von Herstellverfahren und Produkten im industriellen Umfeld. Daneben bieten die Technologien Potenzial für neue Wege und Produkte mit neuen Eigenschaften.

* Die Autoren arbeiten im Forschungsbereich Process Research and Chemical Engineering bei BASF, Ludwigshafen. Tel.: +49 (0)6 21 / 60 - 4 10 40

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