Die Kenntnis von Korngröße und Kornverteilung bei dispersen Feststoffen ist für Forschung und Entwicklung, Verarbeitung und Qualitätssicherung äußerst wichtig. So sind z.B. nachstehende Produkteigenschaften direkt abhängig von der Partikelgrößenverteilung: mechanisches Schüttgutverhalten, Oberflächenreaktion, Dämmqualität, Geschmack, Mischbarkeit, Verschleißverhalten, Filtrationsvermögen, Beanspruchungs- und Bruchverhalten, Agglomeration durch Haftkräfte, Leitfähigkeit, Extraktion.
Der Weg zum optimalen Siebergebnis beginnt immer mit der Probenvorbereitung und normalerweise mit einer Probenteilung in repräsentative Teilproben. Fehler in der Probenvorbereitung summieren sich im Laufe der Arbeitsprozesse und sind auch bei nachfolgenden Analysen selbst durch das modernste Analysengerät nicht mehr zu korrigieren. Nur die exakte Teilung der gesamten Probemenge in repräsentative Teilmengen garantiert auch exakte, unverfälschte Analysenergebnisse! Aus der Laborprobe, die oftmals aus einer Sammelprobe mit einer definierten Anzahl von Einzelproben besteht, wird eine repräsentative Teilprobe gewonnen. Eine Einzelprobe ist dann repräsentativ, wenn die zu bestimmenden Produkteigenschaften, wie z.B. chemische und physikalische Eigenschaften sowie die Korngrößenverteilung, mit denen der Ausgangsmenge übereinstimmen. Repräsentative Einzelproben lassen sich – je nach Größe der Ausgangsmenge – mit dem Drehrohrteiler PK 1000 oder Laborprobenteiler PT 100 erzielen.
„Trenngrenze und Trennschärfe einer Siebanalyse werden im wesentlichen von der Siebbewegung und der Siebdauer beeinflusst“ (Auszug aus der DIN 66 165 Teil 1). Zur zuverlässigen und reproduzierbaren Ermittlung der Kornverteilung von Schüttgütern sind also Siebmaschinen notwendig, die die Anforderung an Siebzeit und Siebbewegung im Sinne dieser Norm erfüllen. Die höchste Durchgangswahrscheinlichkeit und somit eine besonders schnelle und effiziente Siebung ist dann gegeben, wenn der Vergleich von Einzelkorn zur Öffnungsweite des Siebbodens innerhalb der Siebzeit möglichst oft stattfindet und eine ausreichend große Kraft vorhanden ist, die das Siebgut durch die Maschen fördert. Für vergleichbare und reproduzierbare Siebungen ist unabdingbar, dass sowohl die Anzahl der Vergleiche, als auch die auf das Siebkorn einwirkenden Kräfte gleich sind. Bei der Wurfsiebung ergibt sich dann eine hohe Durchgangswahrscheinlichkeit, wenn die Flugzeit der Partikel der Zeit einer Siebschwingung entspricht. So kann bei jeder Schwingung ein Vergleich zwischen Partikeln und den Maschen stattfinden. Dies ist allerdings nur bei einer bestimmten Einstellung der Siebmaschinen erreichbar, der „statistischen Resonanz“. Hierbei muss es zu einem Zusammenspiel zwischen Amplitude „A“ und Frequenz „f“ der Schwingung, genauer einer bestimmten Siebbodenbeschleunigung, kommen.
Ausgedrückt wird die Siebbodenbeschleunigung in der mechanischen Verfahrenstechnik als Vielfaches der Erdbeschleunigung „g“ („Siebkennziffer“, „Maschinenkennziffer K“ bzw. „Froud’- sche Kennzahl Fr“). Alle Voraussetzungen für entsprechende Einstellungen sind bei den Retsch-Siebmaschinen AS 200 control und AS 300 control erfüllt.
Siebmaschine AS 200 control
Die AS 200 control eignet sich für Trocken- und Nasssiebungen von Schüttgutmengen bis 3 kg. Sie verfügt über einen elektromagnetischen Antrieb, der das FederMasse-System mit Netzfrequenz in Schwingung versetzt. Alle Parameter wie Schwingungsweite, Sieb- und Intervallzeit sind digital vorwählbar. Neben der Schwingungsweite „A“ kann auch die netzfrequenz-unabhängige Siebbodenbeschleunigung „g“ vorgewählt und angezeigt werden. Damit können weltweit vergleichbare und reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden – unabhängig von den Netzfrequenzen der jeweiligen Länder. Die mikroprozessor-gesteuerte Mess- Regeleinheit garantiert konstante Siebbewegungen und somit absolut reproduzierbare Siebergebnisse.
Alle relevanten Betriebsparameter der Maschine, die einen Einfluss auf das Siebergebnis haben, sind hinsichtlich von Prüfmittelüberwachungen kalibriert. Die Maschine ist serienmäßig mit einer seriellen Schnittstelle ausgestattet, die eine Ansteuerung mit dem Auswerteprogramm EasySieve ermöglicht.
Siebmaschine AS 300 control )
Die AS 300 control eignet sich für Siebungen großer Schüttgutmengen bis 6 kg, speziell bei Verwendung von Analysensieben mit Durchmessern 305 bzw. 315 mm. Aufgrund der größeren Siebfläche können die durchschnittlichen Siebzeiten verkürzt werden. Das Antriebsprinzip entspricht dem der AS 200 control. Im Vergleich zu der AS 200 control sind hier bis zu 9 Maschinenparameter-Kombinationen in entsprechende Arbeitsspeicher ableg- und abrufbar. Wie bei der AS 200 control ist die Steuerung und Auswertung mittels EasySieve-Auswertesoftware möglich.
Für ein optimales Siebergebnis ist neben der Siebmaschine natürlich auch die Auswahl des richtigen Siebes von enormer Bedeutung. Die gestiegenen Ansprüche an die Korngrößenanalytik schlagen sich auch in den erhöhten Anforderungen gemäß der neuen Siebnorm DIN/ISO 3310 Teil 1 nieder. Ein spezielles Verfahren sorgt bei den neuen Retsch-Analysensieben für einen nutfreien GewebeSieb-Übergang, wodurch der Verbleib von Probenmaterial und damit verbundene Materialverschleppungen vermieden werden. Der optimierte Querschnitt des Siebrahmens verhindert Ansammlungen von Reinigungsflüssigkeit oder Restmaterial. Es ergeben sich kürzere Trocknungszeiten und eine deutlich höhere Produkt-Lebensdauer. Der Siebrahmen wird aus einem Stück umgeformt, d.h. es kommen keine Fremdmaterialien zum Einsatz. So werden Cross Kontaminationen effizient verhindert. Das gesamte Sieb ist zudem in korrosionsbeständigen, hochlegierten Edelstählen der Spezifikation 1.4301 bzw. AISI304 oder höherwertig ausgeführt und ermöglicht somit den Einsatz in allen Bereichen der Laboranalytik. Das Gesamtgewicht eines Siebes wurde um 15% verringert bei gleichzeitig vergrößerter effektiver Siebfläche. Die Siebdaten sind mittels Laser direkt auf den Siebrahmen graviert und können weder verändert noch abgelöst werden. Jedes Sieb erhält ein Werkszeugnis oder ein spezielles Abnahmeprüfzeugnis gemäß der DIN ISO 3310-1.
Eine optimale Auswertung und Dokumentation von Korngrößenanalysen lässt sich durch die Auswertesoftware EasySieve erreichen. Dadurch lassen sich die gewonnenen Daten nicht nur bedarfsgerecht auswerten und dokumentieren, sondern die gesamte Analytik kann vom PC aus gesteuert werden. Die Fülle der Auswertungsmöglichkeiten erlaubt zudem absolute Flexibilität hinsichtlich der Anpassung an anspruchsvolle, individuelle Aufgabenstellungen. Der Einsatz von EasySieve reduziert den gesamten Zeitaufwand für eine Siebanalyse gegenüber der manuellen Methode um ca. 60–70%. Es verringert Fehlerquellen gegenüber einer manuellen Auswertung.
Da in der Qualitätsüberwachung von Schüttgütern durch die Siebanalyse die Analysensiebe direkte Messwerkzeuge darstellen und die Siebparameter der Siebmaschine einen indirekten, aber wesentlichen Einfluss auf die Reproduzierbarkeit des Analysenergebnisses ausüben, unterliegen diese Geräte neben der eingesetzten Laborwaage auch einer Prüfmittelüberwachung im Sinne der DIN EN ISO 9000 ff. Alle Retsch-Analysensiebmaschinen der Baureihe „control“ und alle Analysensiebe sind kalibrierbar und somit als Messinstrumente im Rahmen der Qualitätskontrolle gemäß DIN EN ISO 9000 ff einsetzbar.
Die Forderung, Siebanalysen in möglichst kurzer Zeit durchführen zu können, gewinnt besonders in der Prozesssteuerung von Schüttgütern immer mehr an Bedeutung. Ergebnisse müssen schnell, aber dennoch zuverlässig zur Verfügung stehen. Die Retsch-Siebmaschinen gewährleisten einen abgestimmten Vergleich zwischen Siebbodenbeschleunigung und der Partikelbewegung. Die optimale Siebgutbewegung garantiert ein verlässliches Ergebnis in kürzester Zeit.