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Trocknen unter definierten Bedingungen

Neues Trocknersystem ermöglicht Produktentwicklung unter produktionsnahen Bedingungen im Labor.

Das Trocknersystem eignet sich für das homogene Trocknen von Beschichtungen, die unter anderem für die Entwicklung von Batterieelektroden hergestellt werden.
Viele beschichtete Produkte, wie Batterieelektroden, organische Leuchtdioden oder Korrosionsschutzlack, werden durch Flüssigphasenanwendungen hergestellt. Dabei wird ein flüssiges Material als dünner Film auf einen Träger aufgetragen und getrocknet. Für die Entwicklung dieser Beschichtungsmaterialen und der zugehörigen Produktionsprozesse sind im Vorfeld umfangreiche Labortests nötig. In dieser Phase hängen die Produkteigenschaften maßgeblich von den Trocknungsrandbedingungen ab. Ist das Laborumfeld nicht genau definiert und entspricht nicht den späteren Produktionsbedingungen, kann der Übergang vom Pilotmaßstab in die Produktion nicht gelingen, vielmehr kann keine gleichbleibende Qualität der Funktionsschichten garantiert werden.

Wissenschaftler der Arbeitsgruppe „Thin Film Technology“ am KIT haben ein Trocknersystem entwickelt, das die Flüssigprozessierung dünner Schichten definiert und quantifizierbar möglich macht. Herzstück des neu entwickelten ‚Comb Nozzle Dryers‘ ist die Geometrie des Düsenfeldes, das in eine umschließende Trocknungshaube integriert ist. Das Düsenfeld besteht aus regelmäßig verteilten, hexagonalen Prallstrahldüsen, die Luft oder Stickstoff auf die zu trocknende Oberfläche aufstrahlen. Jede Düse wird umringt von Absaugöffnungen, sogenannte Effusionsöffnungen, durch die das überschüssige Fluid abgesaugt wird. Die spezielle Form der Düsen und Absaugöffnungen sorgt für einen flächig homogenen Wärme- und Stoffübergang und ermöglicht die genaue Einstellung der mittleren Wärme- und Stoffübergangskoeffizienten über die Düsenaustrittsgeschwindigkeit und den Abstand der Trocknerhaube zum zu trocknenden Film.

Die ‚Comb Nozzle‘-Technologie eignet sich zum Trocknen von dünnen Schichten oder Beschichtungen auf flächigen Substraten, die für sensible Bauteile benötigt werden. Es lassen sich so im Labor homogene Trocknungsbedingungen einstellen, die vergleichbar mit der industriellen Produktion sind. Dadurch ist eine einfache Hochskalierung möglich: vom Labor in den Pilotmaßstab bis zur Produktion. Die Technologie ist in stationären sowie in kontinuierlichen Prozessen anwendbar.

Das KIT hat das Trocknersystem entwickelt und sucht nun Partner zum industriellen Einsatz.

Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Dr. Rainer Körber, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanager, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25587

E-Mail: rainer.koerber@kit.edu

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