Chem. Ing. Tech. 2014, 86, No. 9, 1541–1567 © 2014 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.cit-journal.com

der Diskreten-Elemente-Methode (DEM)ein. Die reale Partikelform wurde mit-hilfe der Mikro-Röntgentomographie(XMT) ermittelt und mit der Multi-Sphären-Methode (Abb.) sowie mit Pri-märpartikeln, die über Feststoffbrückenverbunden sind, in der DEM nachgebil-

det. Danach wurden die Drucktests vonAgglomeraten mit der DEM simuliert,wobei die Position des Agglomerats aufdem Stempel sowie die Belastungsge-schwindigkeit in Simulationen mit real-en Versuchen gut übereinstimmten.Durch die Simulationen wurden die Ma-

terialparameter der Kontaktmodelle er-mittelt.

Für die finanzielle Unterstützung be-danken wir uns bei der DFG (SPP 1486„PiKo“, Projekt HE 4526/7).

P16.26

Variable magnetische Felder zur Optimierungder biomagnetischen SeparationR. Stange1) (E-Mail: robert.stange@tu-dresden.de), F. Lenk1), Dr. K. Eckert2), Prof. T. Bley1), Dr. E. Boschke1)

1)Technische Universität Dresden, Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik, Bergstraße 120, D-01062 Dresden, Germany2)Technische Universität Dresden, Professur Magnetofluiddynamik, George-Bähr-Straße 3, D-01069 Dresden, Germany

DOI: 10.1002/cite.201450619

Die biomagnetische Separation ist eineetablierte Methode zur selektiven Anrei-cherung von gering konzentrierten Tar-gets aus einer Suspension. Hierbei bin-den funktionalisierte, magnetisierbarePartikel (Beads) spezifisch an Targets(z. B. pathogene Keime) und bildenKomplexe, die mit einem externen ma-gnetischen Feld separiert werden kön-nen.

Hohe Separationserfolge setzen je-doch hohe Kollisionswahrscheinlichkei-ten zwischen Beads und Targets voraus.Dazu wurde an der TU Dresden eine in-novative Magnetmixereinheit entwickeltund patentiert [1]. In dieser wird die ge-zielte Beschleunigung der Beads durchalternierend angeschaltete magnetischeFelder induziert. Basierend auf einerspeziellen Geometrie der Magnetkerneliegt eine gleichmäßige Beschleunigungder Beads, nicht aber der Targets, vor.

Daraus resultieren hohe Relativge-schwindigkeiten zwischen den Bin-dungspartnern.

In der Abbildung ist der Versuchsauf-bau (links) dargestellt. Kernstücke sinddie Anzahl und Anordnung der Magnet-kernebenen (rechts). Durch ihre neuarti-ge Implementierung – entgegengesetzte

Polschuh-Geometrie in der mittlerenEbene – kann unter Verwendung eineralternierenden Ansteuerung der Magne-te eine Doppelkreisströmung induziertwerden.

[1] R. Stange, F. Lenk, E. Boschke, T. Bley,DE 10 2013 009 773.8, 2013.

P16.27

Elektrische Leitfähigkeit von Polypropylen-CNT-Komposit-bauteilen in Abhängigkeit des KristallisationsgradesA. I. Imiolek1) (E-Mail: Andreas.Imiolek@ict.fraunhofer.de), V. G. Guschin1), W. B. Becker1), P. W. Weiss1), U. T. Teipel2)

1)Fraunhofer Institut für Chemische Technologie, Joseph-von-Fraunhofer Straße 7, D-76327 Pfinztal, Germany2)Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm, Wassertorstraße 10, D-90489 Nürnberg, Germany

DOI: 10.1002/cite.201450677

Im industriellen Kontext finden Ver-bundwerkstoffe aus Polymeren und car-bon nanotubes (CNTs) zunehmendBeachtung. Durch die Zugabe von ge-eigneten CNTs kann der Kunststoff mit

einer gewissen Leitfähigkeit versehenwerden, um beispielweise statische Auf-ladung zu vermeiden. Das Thema derArbeit war die Untersuchung von Aus-wirkungen unterschiedlicher Abkühlbe-

dingungen im Verarbeitungsprozess aufdie elektrische Leitfähigkeit der Poly-mer-CNT-Komposite und deren mög-liche Veränderung auf morphologischerEbene.

Abbildung. Versuchsaufbau (links) und Anzahl und Anordnung der Magnetkernebenen(rechts).

16 Partikelbasierte Funktionsmaterialien 1563ChemieIngenieurTechnik

www.cit-journal.com © 2014 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Chem. Ing. Tech. 2014, 86, No. 9, 1541–1567

Ausgehend von einem Masterbatchbestehend aus dem Polypropylen undCNTs wurden Komposite mit unter-schiedlichen Füllstoffkonzentrationenextrudiert und dann das hergestellteGranulat gepresst. Zum einen wurdenmithilfe dieses Verarbeitungsschrittesdie Prüfkörper hergestellt, die eine Be-stimmung der elektrischen Leitfähigkeitin Abhängigkeit des Anteils an Leitaddi-tiv erlauben. Zum anderen wurde ver-sucht, durch die Wahl unterschiedlicherAbkühlmethoden die morphologischeStruktur des Komposits zu verändern.

Mit zunehmendem Anteil an CNTsim Polymer nimmt die elektrische Leit-fähigkeit bis zu einer bestimmten Füll-stoffkonzentration, der Perkolations-schwelle, leicht zu, um dann in einemengen Bereich um ein Vielfaches anzu-

steigen. Beim Vergleich der Messwerteder elektrischen Leitfähigkeit unter ver-schiedenen Abkühlbedingungen konnte

ein signifikanter Unterschied innerhalbder Perkolationsschwelle festgestelltwerden.

P16.28

Simulation des Einflusses verschiedener Oberflächen-strukturen auf van-der-Waals-basierte Partikelhaftkräfteim System Kugel-PlatteJ. Hartmüller1) (E-Mail: juergen.hartmueller@mv.uni-kl.de), Dr.-Ing. K. Schmidt1), Prof. Dr.-Ing. S. Ripperger1)

1)Universität Kaiserslautern, Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik, Gottlieb-Daimler-Straße 44, D-67663 Kaiserslautern, Germany

DOI: 10.1002/cite.201450124

Partikelhaftungsphänomene sind in vie-len verfahrenstechnischen Prozessenvon zentraler Bedeutung. Bei Agglo-merationsvorgängen, Pulverbeschich-tungen und Filtrationsvorgängen ist einhohes, beim Mischen oder der Reini-gung von Produktionsanlagen ein mög-lichst geringes Partikelhaftvermögen er-forderlich.

Vorhandene Modelle vernachlässigenhäufig die geometrische Situation imKontaktbereich. Oberflächenstrukturenwerden oft in Form hemisphärischerRauigkeitserhebungen modelliert. Wei-tere Vereinfachungen können die Ge-nauigkeit der Gleichungen weiter ein-schränken. Geschlossene Lösungen sindnur für wenige Geometrien möglich.

Um die Auswirkungen verschiedenerOberflächenstrukturen wie Poren, Grä-ben und Grate auf die Partikelhaftkräftezu untersuchen, werden diese Struk-turen im am Lehrstuhl entwickeltenSimulationstool DNSlab erstellt unddanach virtuell mit einer Partikel in

Kontakt gebracht. Die Geometriefakto-ren der Haftkräfte zwischen den Kon-taktpartnern werden parallelisiert be-rechnet.

Durch Variation von geometrischenParametern wie Porendurchmesser, Par-tikeldurchmesser oder Grabendurch-messer lassen sich Erkenntnisse über

den Einfluss der Oberflächenmorpholo-gie im Kontaktbereich gewinnen, die an-ders nicht zugänglich sind.

In dem Beitrag werden die Grundla-gen der Simulation erläutert und bei-spielhafte Ergebnisse von Simulationendargestellt und diskutiert.

Abbildung. Elektrische Leitfähigkeit in Abhängigkeit der Füllstoffkonzentrationbei verschiedenen Abkühlbedingungen.

Abbildung. Zusammenhang zwischen dem Geometriefaktor der Partikel-haftkraft und dem Porendurchmesser im Kontaktfall Kugel-Pore miteinem Kugeldurchmesser von 10 nm (mit einem Fit ∼ d_Pore 4).

1564 16 Partikelbasierte FunktionsmaterialienChemieIngenieurTechnik