Pulversynthese mit APPtec®

Einzigartige Technologie für maßgeschneidertes Partikeldesign

APPtec® steht für Advanced Pulse Powder technology und ist ein revolutionäres thermisches Verfahren für die Herstellung funktioneller Pulverwerkstoffe mit außergewöhnlichen Eigenschaften. Die Bezeichnung APP bedeutet auch »zugeschnitten auf die gewünschte Applikation«: Schließlich ermöglicht die neue Pulvertechnologie durch eine wegweisende Weiterentwicklung der Sprühkalzination die Erzeugung von Partikeln mit den spezifischen Leistungseigenschaften der individuellen Anwendung. Ganz nach Bedarf sind Partikelstruktur, Zusammensetzung oder Oberflächeneigenschaften Ihrer Pulver gezielt auf Ihre Applikation einstellbar. Zugleich können unterschiedliche Prozess-Optionen wie Trocknung, Kalzinierung, Partikelbildung oder -beschichtung in einer APPtec®-Anlage effizient kombiniert werden. Das innovative Sprühkalzinationsverfahren kann für alle Industriebereiche eingesetzt werden, um neuartige Partikelsysteme für Hochleistungsanwendungen in einem wirtschaftlichen, kontinuierlichen Prozess zu entwickeln.

Nutzen Sie die Vorteile der Pulversynthese mit APPtec®!

AUSSERGEWÖHNLICHE THERMODYNAMISCHE BEDINGUNGEN

Sprühkalzination im pulsierenden Heißgasstrom

In einer speziell konstruierten Brennkammer wird ein pulsierender Heißgasstrom erzeugt, in dem die Partikel gebildet und behandelt werden. Besondere thermodynamische Bedingungen sorgen dabei für die Ausbildung von Hochleistungspulvern mit außergewöhnlichen Eigenschaften. Der pulsierende Gasstrom ist in der Frequenz, Amplitude, Prozesstemperatur und Strömungsgeschwindigkeit genau einstellbar. Der Synthesereaktor ProAPP ist dabei so konstruiert, dass ausschließlich der Gasstrom streng kontrolliert pulsiert. Der Reaktor selbst pulsiert nicht und ist sicher.

Zur Erzeugung der Partikel werden Rohstofflösungen, Rohstoffsuspensionen oder auch pulverförmige Rohstoffe fein zerstäubt direkt in den pulsierenden Heißgasstrom eingebracht. Dort werden sie aufgeheizt und verdichten sich zu Partikeln, wobei chemische und mineralogische Reaktionen ablaufen. Anschließend werden die Partikel abgekühlt. Dank der außergewöhnlichen thermodynamischen Bedingungen ermöglicht der Prozess erstmals die exakte Konfiguration der Partikel mit passgenauen Eigenschaftskombinationen für individuelle Anwendungen. Prozesstemperatur, Verweilzeit, Frequenz und Amplitude des pulsierenden Heißgasstroms bestimmen die gewünschten Partikeleigenschaften.

Unsere Lösung für maßgeschneidertes Partikeldesign.

FÜNFFACH HÖHERER WÄRMETRANSFER VOM GAS AUF DEN PARTIKEL

Extrem schnelle Phasenreaktionen zur Ausbildung besonderer Kristallstrukturen

Das Sprühkalzinationsverfahren APPtec® ermöglicht durch Einstellung von Frequenz und Amplitude des pulsierenden Heißgasstroms eine aktive Einflussnahme auf die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung. Mit steigender Intensität der Pulsierung kann die Luftschicht um die Partikel, die sich im Gasstrom ausbildet und bei kontinuierlichen Strömungen üblicherweise den Wärmeübertrag hemmt, mehr oder weniger abgelöst werden. Dadurch lässt sich die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung vom Gas zum Partikel bis auf das das Fünffache steigern. Die Partikel heizen sich folglich sehr schnell auf und werden am Ende der Reaktion ebenso schnell wieder abgekühlt. Die auf diese Weise extrem beschleunigte Partikelbildung und Phasenumwandlung führt zu den gewünschten außergewöhnlichen Reaktionszuständen und damit zur Ausbildung einzigartiger Strukturen.

Unsere Lösung für Produkte mit echten Alleinstellungsmerkmalen.

ZIELGENAUE DEFINITION DER MATERIALEIGENSCHAFTEN

Vielfältige Einstellparameter für exaktes Partikeldesign

Die neuartige Pulvertechnologie erlaubt die exakte Einstellung des Gasstroms und damit eines breiten Parameterbereichs. Dies ermöglicht eine zielgenaue Behandlung der gewünschten Materialien. Zunächst einmal kann mit Frequenz und Amplitude des pulsierenden Heißgasstroms aktiv Einfluss auf die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung genommen werden. Neben der daraus resultierenden Einflussmöglichkeit auf das Temperatur-Verweilzeit-Regime bietet das Verfahren erstmals auch die Möglichkeit einer exakten Einstellung von Aufwärm- und Abkühlgradienten. Damit steht zusätzlich ein wichtiger, unabhängiger Einstellparameter für passgenaue Partikeleigenschaften zur Verfügung. Bei sehr hohen Aufheizgeschwindigkeiten laufen beispielsweise andere chemische und mineralogische Reaktionen ab als bei niedrigen, nahe dem Gleichgewichtszustand. Bei erhöhter Abkühlgeschwindigkeit wiederum verringert sich die Kristallinität der Partikelstruktur, hierbei nehmen Gitterfehlordnungen zu, und es resultiert oft eine höhere Aktivität, die beispielsweise für Katalysatoren gewünscht ist.

Unsere Lösung für funktionalisierte Hochleistungspulver.

HOMOGENE AUSGANGSSTOFFE UND GLEICHE THERMISCHE BEHANDLUNG

Pulverwerkstoffe in außergewöhnlicher Qualität

Die an der APPtec® mögliche Kombination aus homogen frei einstellbarer Rohstofflösung mit extrem homogener thermischer Behandlung führt zu einer außergewöhnlichen Qualität der Pulver. Möglich wird dies durch zwei Faktoren: eine ideale Elementenverteilung in der Lösung und eine identische Temperatur-Verweilzeit-Behandlung. Ersteres wird dadurch erzielt, dass in ihrer Beschaffenheit homogene Rohstoffe gleichmäßig in den pulsierenden Heißgasstrom eingebracht werden. Hierbei können die erforderlichen Elemente nahezu beliebig kombiniert werden, wobei sie stets in gleicher Weise verteilt werden – die Voraussetzung für bestmögliche homogene Ausgangsstoffe. Der zweite Faktor resultiert aus den besonderen thermodynamischen Bedingungen: Pulsierende Gasströmungen weisen aufgrund des hohen Turbulenzgrades keine Temperatur- und Geschwindigkeitsgradienten auf, wie sie typisch für kontinuierliche Gasströmungen sind. So erfahren alle Partikel dieselbe thermische Behandlung.

Unsere Lösung für homogene Pulverwerkstoffe in herausragender Qualität.

PULVER OHNE HARTE AGGREGATE

Strikt kontrollierbare Materialtemperatur ohne Hotspots

Die Partikelgröße von Hochleistungspulverwerkstoffen ist oft besonders feinteilig oder sogar nanoskalig. Damit verbunden ist immer eine unerwünschte Agglomeration in der Pulverform, schon allein aufgrund der hohen Oberflächenbindungskräfte. Hochleistungspulversysteme entfalten aber ihre besonderen Eigenschaften nur im dispergierten Zustand, in den meisten Fällen eingebunden in einer Anwendungsmatrix oder als Beschichtung auf einem Trägermaterial.

Bei der Überführung der Pulver in die Anwendungsmatrix müssen folglich die Partikel nicht nur homogene verteilt, sondern oft auch dispergiert werden. Sind die Pulver nur leicht agglomeriert (physikalische Oberflächenbindungen) gelingt dies in der Regel, bei harten Aggregationen (chemische Bindung) ist dies nahezu aussichtslos.

Ursache der harten Aggregation ist in der Regel eine zu hohe Prozesstemperatur bei der thermischen Behandlung, typischerweise bei der Flammenpyrolyse oder dem Plasmareaktorverfahren, oder aber als Hotspots beispielsweise bei Drehrohröfen. Diese sehr hohen Temperaturen rufen die Bildung einer Teilschmelzphase hervor. Stoßen nun die Partikel im Gasstrom zusammen, was unvermeidlich der Regelfall ist, kleben diese Partikel mit dieser Teilschmelzphase regelrecht zusammen. Beim Abkühlen bildet sich aus der Schmelzphase eine harte chemische Bindung – die sogenannte harte Aggregation.

Bei der APPtec tritt das typische Problem der Aggregation in thermischen Prozessen, nicht auf. Hier resultiert ein homogenes Temperaturfeld, welches exakt eingestellt werden kann, ohne dass Hotspots vorhanden sind. So erfolgt die Partikelbildung und Behandlung unterhalb der kritischen Teilschmelzphasenbildung. Daraus ergeben sich besonders homogene Pulver ohne harte Aggregate.

Unsere Lösung für anwendungsspezifisches Partikeldesign mit höchster Performance.

KOSTENEFFIZIENTER PROZESS

Verschiedene Prozess-Optionen in einem Schritt kombinierbar

Mit APPtec® profitieren Sie von höchster Effizienz. So sind unterschiedliche Prozessoptionen wie thermische Behandlung, Beschichtung, Aktivierung oder Trocknung wahlweise als einzelne Prozesse, aber auch gebündelt in einem Prozessschritt kombinierbar.

Unsere Lösung für wirtschaftliche Prozesse bei der Pulverherstellung.

LIEFERFÄHIGKEIT TIME-TO-MARKET

Ohne Scale-up direkt zur Produktion

Alle Prozesse zur Pulverherstellung mit der APPtec® sind kundenspezifisch skalierbar. Basierend auf jahrelanger Erfahrung, können Testergebnisse ohne langes Scale-up exakt in eine technische Produktion überführt werden. Das spart Zeit und Kosten. Wir haben für Sie unterschiedliche Anlagengrößen von unserem APPtec®-Pulsationsreaktor ProAPP für die Produktentwicklung, ebenso wie für die Lohnfertigung Ihrer Pulver bis in den Tonnenmaßstab verfügbar.

Unsere Lösung für Ihren schnellen Markteintritt.