Dispergier-Technikum am EZD: Von der Formulierung bis zum Scale-up

Von der Laborentwicklung in die industrielle Anwendung

Dispergierprozesse spielen bei der Herstellung zahlreicher Produkte der Kunststoff-, Lack-, Druckfarben-, Klebstoff- und Beschichtungsindustrie eine zentrale Rolle. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Produktqualität, Energieeffizienz und die zuverlässige Übertragung von Laborergebnissen in die industrielle Produktion.

Mit dem Aufbau des Dispergier-Technikums schafft das EZD eine Infrastruktur, um Prozesse und Rezepturen vom Labor bis in den Technikumsmaßstab zu übertragen.

Moderne Anlagentechnik für die Prozessentwicklung
Das Technikum umfasst einen Dissolver, eine Rührwerkskugelmühle, einen Hochdruckhomogenisator sowie einen Rotor-Stator-Dispergierer (Inline-Mischer). Damit lassen sich unterschiedlichste Suspensionen, Emulsionen und Harzsysteme verarbeiten.

Das Leistungsspektrum reicht von der Dispergierung im Labor- und Technikumsmaßstab über die energieeffiziente Herstellung von Dispersionen durch die Prozessoptimierung bis hin zur prozessbegleitenden Charakterisierung. Ergänzt wird das Angebot durch Verfahrensvergleiche, die Erprobung von Scale-up-Strategien sowie individuelle Versuchstage.

Verarbeitet werden wasserbasierte, UV-härtende und lösemittelbasierte Systeme. Im Maßstab von 20 bis 100 Litern können Kundenmuster hergestellt werden. Darüber hinaus stehen die Räumlichkeiten für Schulungen und praxisnahe Weiterbildungsangebote zur Verfügung.

„Zwischen Laborentwicklung und industrieller Produktion entsteht häufig eine kritische Lücke. Unser Dispergier-Technikum ermöglicht es, Verfahren und Rezepturen unter realitätsnahen Bedingungen zu bewerten und gezielt zu skalieren. Gleichzeitig schaffen die integrierten Charakterisierungsmethoden eine fundierte Datengrundlage für die Optimierung von Produktqualität und Prozesseffizienz“, so Dr.-Ing. Felipe Wolff-Fabris, Standortleiter des EZD.

Von der Formulierung zum Scale-up
Welche Möglichkeiten das neue Technikum bietet, zeigt beispielhaft die Entwicklung einer elektrisch leitfähigen, UV-vernetzbaren Tinte. Zunächst wurde die Feindispergierung von Rußpartikeln im Labor untersucht. Anschließend wurde der Prozess schrittweise vom Milliliter- bis zum 20-Liter-Maßstab übertragen.

Nach der Entwicklung der Rezeptur und der Erprobung verschiedener Dispergierverfahren im Klein- und Labormaßstab konnte die Herstellung erfolgreich auf einen 20-Liter-Batch skaliert werden. Die Vordispergierung erfolgte in einem Vakuumdissolver, anschließend wurden die Partikel in einer Rührwerkskugelmühle feindispergiert.

Effiziente Dispergierung in einem Prozessschritt
Auch die Herstellung einer hochkonzentrierten Calciumcarbonat-Suspension demonstriert die Möglichkeiten des neuen Technikums. Mithilfe des Inline-Mischers konnten Pulverbenetzung und Dispergierung in einem einzigen Prozessschritt umgesetzt werden. Gleichzeitig wurde die gewünschte Zielpartikelgröße energieeffizient erreicht.

Prozessdaten gezielt nutzen
Moderne Methoden zur prozessbegleitenden Charakterisierung ergänzen das Technikum. Inline-Rheometer, Flüssigfarbmesssysteme und Stabilitätsanalysatoren liefern bereits während der Produktion Informationen über die Materialeigenschaften.

Die Prozessdaten unterstützen die Sicherung der Produktqualität, die Optimierung der Prozessführung und die Steigerung der Energieeffizienz bei der Dispergierung. Gleichzeitig liefern prozessbegleitende Charakterisierungsmethoden belastbare und zuverlässige Datensätze, die als Grundlage für den Einsatz von KI-Modellen zur datengetriebenen Prozessoptimierung und Prozessvorhersage dienen.

Das erweiterte Dispergier-Technikum verbindet damit Laborentwicklung und industrielle Anwendung. Rezepturen und Verfahren können unter realitätsnahen Bedingungen entwickelt, charakterisiert und skaliert werden – von der ersten Formulierung bis zum Technikumsmaßstab.