UMWELTnanoTECH

UMWELTVERTRäGLICHE ANWENDUNGEN DER NANOTECHNOLOGIE

TP I.5: Glas-Flakes für Licht- und Wärmemanagement

Arbeitsfeld:

Ziel des Projektes ist die Herstellung von Glas-Flakes unterschiedlicher Zusammensetzung mit Plättchendicken kleiner 5 µm aus Glasschmelzen. Zum Einsatz kommt ein am Lehrstuhl vorhandenes kontinuierliches Kleinschmelzaggregat (Mini-Melter) mit einer maximalen Schmelzleistung von 5 kg/h und ein daran angeschlossener Rotationsflaker. Ein dünnflüssiger Glasstrang wird durch Zentrifugalkräfte zu einer Lammelle geformt, die über den Rand einer Tasse geschleudert wird und nach Erreichen der Zerreißspannung Flakes bildet. In der ersten Projektphase wird mit dem Industriepartner Eckart ein optimierter Rotationsflaker konstruiert, aufgebaut und mit einer Prozessregelung zur Stabilisierung des Flake-Prozesses ausgerüstet.

Parallel zu den experimentellen Arbeiten wird eine fluiddynamische Simulation (ANSYS®) durchgeführt, da eine rein experimentell ausgerichtete Optimierung des Flake-Prozesses, insbesondere bei wechselnden Glaszusammensetzungen und sehr geringen Plättchendicken nicht mehr möglich ist. Die Validierung der Simulationsergebnisse erfolgt durch die im Rotationsflaker erzielten Versuchsergebnisse. Hierzu ist eine Visualisierung des Flake Prozesses mit Hilfe einer IR- und Hochgeschwindigkeitskamera vorgesehen, um die aus der Modellbildung resultierenden Abläufe bei der Flakebildung mit den realen Vorgängen abgleichen zu können. Um extrem dünne Flakes (< 1µm) reproduzierbar herstellen zu können, soll der Flake-Prozess durch ein starkes elektromagnetisches Feld unterstützt werden. Bedingt durch die Ionenleitfähigkeit des Glases lassen sich so Kräfte auf die Glas-Lammelle ausüben, die zu einer weiteren Verstreckung führen (analog zum Elektrospinning von Polymeren). Zudem ermöglicht das Hochspannungsfeld eine elektrostatische Abscheidung der Flakes. Da für die im Projekt geplante Anwendung der Flakes als IR-reflektierendes Additiv in Anstrichen eine Beschichtung obligat ist, werden die im Teilprojekt hergestellten Flakes im Anschluss beim Industriepartner hinsichtlich der Beschichtbarkeit untersucht.

Projektpartner:
Eckart GmbH