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HAVER & BOECKER OHG - Partikelanalyse

Hirschmann Laborgeräte GmbH & Co. KG

Hellma GmbH & Co. KG

Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG

Angenommen wird in der Regel: Die entstehenden Abweichungen sind immer konstant und liefern somit eine Basis für die Reproduzierbarkeit. Auch hier kommen aber die empirischen Beobachtungen und Studienarbeiten aus der Realität nicht mit der Annahme bzw. Hypothese überein. Abhängig von den oben genannten Einflussfaktoren kommt es zu mitunter sehr unterschiedlichem Verhalten der verschiedenen Partikel auf den Siebbelägen. In der Folge erreicht man eventuell eine zufriedenstellende Wiederholbarkeit für Einzelproben, welche aber meist nur begrenzt aussagekräftig ist, da die Reproduzierbarkeit nicht in ausreichendem Maße gegeben ist.

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Technologische Entwicklungen in der allgemeinen Peripherie haben geholfen, die traditionelle Siebanalyse weiterzuentwickeln. So gehören qualitativ hochwertige Maschinen und Siebmedien oder z.B. die elektronisch gesteuerte dreidimensionale Siebbewegung mit effizienten elektromagnetischen Antrieben seit Längerem zum Standard. Unter Berücksichtigung der steigenden Anforderungen in vielen Industrien steigt der Aufwand zum Erhalt der allgemeinen Messmitteltauglichkeit jedoch immer weiter an. So müssen bei erhöhtem Analysenaufkommen die Überwachungsintervalle verkürzt werden. Weiter werden häufig Aufwendungen für zusätzliche Prüfungen notwendig, um z.B. die Form zu bewerten. Mit steigenden Anforderungen an Produkte werden auch die Spezifikationsanforderungen kontinuierlich erhöht und die Grenzwerte nähern sich sukzessive den Fehlertoleranzen der Analysemethode.

Photooptische Partikelanalyse

Die photooptische Partikelanalyse wurde Anfang der 90er Jahre von Haver & Boecker als erster Anbieter auf dem deutschen Markt eingeführt und hat sich seit dieser Zeit kontinuierlich weiterentwickelt. Die Anforderungen an die Analysedaten sowie die Anwendungsgebiete haben sich ebenfalls konstant erweitert. Neue technologische Ansätze oder Lösungen bringen Neuerungen mit sich, welche nicht nur eine Erweiterung darstellen, sondern auch eine neue Basis bereitstellen. Immer wieder kann solch eine neue Basis nicht direkt in allen Bereichen eingesetzt werden, da Inkompatibilitäten mit den bestehenden Systemen existieren. Ein prominentes Beispiel ist der Wechsel eines CMS (Content Management System).

Die photooptischen Partikelanalyse-Lösungen zeigen auf technischer Seite einen Mehrwert auf, welcher aber nicht immer klar beziffert werden kann, weil er z.B. eine Entwicklung darstellt oder Reklamationen vermeiden soll. Dem gegenüber stehen die Kosten und Aufwendungen und die Bewertung des beschriebenen Mehrwerts im Bezug darauf. Im Folgenden werden u.a. einige Möglichkeiten der modernen photooptischen Partikelanalyse näher beschrieben und gewisse Aspekte bezüglich ihres Mehrwertes für aktuelle Ansprüche und Herausforderungen herausgestellt.

Jedes Partikel zählt

Eine photooptische Partikelanalyse dispergiert schon technisch bedingt alle Partikel und bildet somit alle einzelnen Partikel ab. Hier ist allerdings die optische Methode entscheidend, ob wirklich alle Partikel erfasst werden oder doch nur ein statistischer Teil der Gesamtmenge. Line-Scan-Systeme erzeugen ein unendliches fortlaufendes Bild, wodurch statistisch sauber jedes Partikel genau einmal abgebildet wird. Dies bietet für gewisse Anwendungen Vorteile. Hier haben Matrix- und Mehrkamerasysteme eine Schwäche, denn sie nehmen klassische Einzelbilder auf und müssen die enthaltenen Informationen nachträglich zusammenfügen. Durch diesen Schritt kommt es zu Doppelmessungen bzw. zu Partikeldatenverlusten. Dies resultiert in potenziell besserer Reproduzierbarkeit und Wiederholbarkeit bei Line-Scan-Systemen sowie in einer dadurch gesteigerten Aussagekraft besonders bei kleinen Probengrößen. Im Folgenden wird auf die Line-Scan-Methode, vertreten durch das Haver CPA bzw. die Haver CPA-Serv-Auswerte-Software, Bezug genommen. Wenn alle Partikeldaten vorliegen, kann eine Verteilung ausgegeben werden, welche theoretisch bis zum Einzelpartikel genau ist. Da die gängigen Auswertungen allerdings auf Statistiken in Form von Verteilungssummen setzen, werden Einzelpartikel immer wieder in einer Mittelwertkurve aufgehen.

Einer der auffälligsten Vorteile der photooptischen Partikelanalyse ist die zeitliche Komponente, welche sich in zwei Aspekte teilt. Zuerst die Möglichkeit durch geringeren Analyseaufwand für den Anwender, die Anzahl der Messungen zu steigern. Zum anderen die potenziell kürzere Zeitverzögerung zwischen Produktion bzw. Probenahme und Mess­ergebnis bei einer möglichen Online-Einbindung. Der erst auf den zweiten Blick ersichtliche große Vorteil sind die umfangreichen Messdaten von Korngrößen und Kornformen trockener und nicht agglomerierender Schüttgut-Partikel. Neben einer obligatorischen Größenverteilung bezüglich Volumen können auch diverse Varianten mit z.B. Anzahl- oder Projektionsflächenbezug genutzt werden. Weiter bieten moderne Auswertelösungen durch die photooptische Einzelpartikelvermessung auch mehrere Formbewertungen aus Literatur und Normen, welche unterschiedlichste Anwendungsszenarien abdecken können. Durch diverse Möglichkeiten der Kombination mehrerer Aspekte zu einem neuen Kennwert sind hier sehr individuelle Lösungen möglich. Daran anschließend bieten die Auswertemöglichkeiten durch die große Datenbasis und vielfältige individuelle Kennwerte ein Werkzeug, welches sein volles Potenzial ausspielt, wenn Forschung und Entwicklung auf die Daten zurückgreifen, um Produkte und Prozesse zu optimieren oder neue Spezifikationen zu erarbeiten.

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