Welches Siebverfahren für welches Probenmaterial? So treffen Sie die richtige Wahl!

Welches Siebverfahren eignet sich am besten für welches Probenmaterial? Diese Frage ist gar nicht so leicht zu beantworten. Viele physikalische und chemische Eigenschaften sind von der Partikelgröße abhängig. Beispielsweise das Löslichkeitsverhalten von Tabletten, der Geschmack von Schokolade oder die Festigkeit von Beton. Daher ist die Kenntnis und die Bestimmung der Partikelgrößenverteilung in der Qualitätskontrolle vieler Industrieprodukte zwingend notwendig.

Von der Eingangs- bzw. Produktionskontrolle bis hin zur Forschung und Entwicklung werden Siebanalysen zur Partikelgrößenbestimmung genutzt. Dies liegt vor allem an der einfache Handhabung und den geringen Investitionskosten des Verfahrens. Darüber hinaus sind die Ergebnisse sehr zuverlässig. Diese Vorteile machen Siebanalysen zu der beliebtesten Methode. Im Folgenden geben wir einen Überblick über die verschiedenen Arten und die notwendigen Schritte für eine erfolgreiche Siebung.

Bei einer Siebung wird die Probe mechanischer Kraft ausgesetzt, um so die Partikelgrößen aufzutrennen. Dabei hängen Richtung, Intensität und Art der Kraft von dem ausgewählten Siebverfahren ab. Das Probengut wird entweder in vertikale oder horizontale Bewegung versetzt. Anders verhält es sich dagegen bei der Klopfsiebmaschinen, wo sich beide Mechanismen überlagern. Ein Spezialfall stellt die Luftstrahlsiebung dar. Bei dieser Methode wird die Probe nämlich über einen Luftstrahl, der aus einer rotierenden Düse austritt, in Bewegung versetzt.

Faktoren zur Auswahl des geeigneten Siebverfahrens

Damit Sie das geeignete Siebverfahren für Ihre Probe auswählten, sollten Sie einige Faktoren berücksichtigen.

1. Korngröße

Je nach Größe der Probe, bieten sich die Siebverfahren unterschiedlich gut an. Liegt der benötigte Messbereich der Probe zwischen ca. 40 µm und 125 mm, emfpiehlt sich eine klassische Trockensiebung. Die Messgrenze kann mittels Nasssiebung auf 20 µm und mittels Luftstrahlsiebung auf 10 µm erweitert werden (Abbildung 1).

2. Eigenschaften des Probengutes

Zu beachten ist, ob die Partikel Agglomerate bilden, welche Dichte das Probengut hat, oder ob es zu elektrostatischen Aufladungen neigt.

3. Normen

Siebverfahren werden in der DIN Norm 66165 beschrieben. Gibt es industriespezifische Prüfvorschriften oder Normen, bestimmen diese ebenfalls die Auswahl des Siebverfahrens.

4. Anzahl der Fraktionen

Werden mehrere Fraktionen benötigt? Oder ist nur die Kenntnis wichtig, dass ein bestimmter prozentualer Anteil der Probe kleiner oder größer als eine bestimmte Korngröße ist? Im letzten Fall wird das Verfahren als Siebschnitt bezeichnet, da die Probe in nur zwei Fraktionen geteilt wird.

Siebverfahren im Überblick

Bei den Siebverfahren unterscheidet man grundlegend in folgende Verfahren: Wurfsiebung, Nasssiebung, Plansiebung, Klopfsiebung und Luftstrahlsiebung. Im folgenden werden wir Ihnen einen besseren Einblick in die unterschiedlichen Arten geben.

1. Wurfsiebung

Bei der Wurfsiebung wird das Probengut einer dreidimensionalen Bewegung ausgesetzt. Die vertikale Wurfbewegung wird durch eine Drehbewegung überlagert. Durch diesen Mechanismus werden die zu siebenden Partikel zum einen über die gesamte Siebfläche verteilt und zum anderen in die Luft geworfen, so dass sie idealerweise ihre Ausrichtung im dreidimensionalen Raum ändern und dadurch in allen Dimensionen mit den Maschen des Siebes verglichen werden können.

Vibrationssiebmaschinen wie die AS 200er Serie, die AS 450 basic und control sowie die AS 300 control arbeiten nach diesem Prinzip. Alle Wurfsiebmaschinen von RETSCH können sowohl zur Trockensiebung als auch zur Nasssiebung verwendet werden. Die „control“ Modelle sind zudem kalibrierbar und lassen sich mit einer Software für die Auswertung von Siebanalysen über den PC ansteuern. Sie liefern außerdem reproduzierbare, global vergleichbare Ergebnisse durch netzfrequenzunabhängige Siebbodenbeschleunigung.

	AS 200 basic	AS 200 digit CA	AS 200 control	AS 300 control	AS 450 basic	AS 450 control
Messbereich	20 µm – 25 mm			20 µm – 40 mm	25 µm – 125 mm	25 µm – 125 mm
Siebdurchmesser	100 / 150 / 200 / 203 (8″) mm			100 / 150 / 200 / 203 (8″) / 305 (12″) / 315 mm	400 / 450 mm	400 / 450 mm
Amplitude	1 – 100 %	0,2 bis 3,0 mm	0,2 – 3,0 mm	0,2 bis 2,2 mm	0,2 – 2 mm	0 bis 2,2 mm
Maximale Beladung	3 kg			6 kg	15 kg	25 kg
Rekalibration und netzfrequenzunabhängige Siebbodenbeschleunigung	–	–	✓	Ja	–	✓

RETSCH bietet für jede Anforderung eine geeignete Wurfsiebmaschine

2. Nasssiebung

Ein Sonderfall der Wurfsiebung ist die Nasssiebung. Hierbei wird das Material in einem geeigneten Medium, in der Regel Wasser, durch den Siebturm geschwemmt. Diese Methode finde insbesondere dann Einsatz, wenn Agglomerationen, elektrostatische Aufladungen oder auch ein hoher Feinheitsgrad den Siebvorgang erschweren.

3. Plansiebung

Bei einer Plansiebung handelt es sich um eine kreisende, horizontale Bewegung. Die Probenpartikel werden dabei in eine 2D-Bewegung versetzt. Ihre eigentliche Ausrichtung ändern sie jedoch dabei nicht. Dieses Siebverfahren eignet sich besonders für längliche, plättchenförmige oder auch faserige Siebgüter. (Siebung mit kreisender Siebbewegung gemäß DIN 53 477). Es können Siebe mit Durchmessern von 100 mm / 150 mm / 200 mm / 203 mm (8″) / 305 (12″) mm / 315 mm / 400 mm verwendet werden, um Siebgüter bis 15 kg in einem Schritt zu sieben. Der Messbereich liegt zwischen 45 µm – 63 mm. Die Firma Retsch bietet in diesem Segment die AS 400 control an, deren Drehzahl von 50 – 300 min^-1 elektronisch geregelt wird. Diese Kalibrierung dieser Siebmaschine ist möglich und sie lässt sich über EasySieve^®, die RETSCH Software zur Auswertung der Siebergebnisse, ansteuern.

4. Klopfsiebung

Klopfsiebmaschinen sind in einer Reihe von Normen vorgeschrieben. Bei der Klopfsiebung wird die horizontale kreisende Bewegung von einem vertikalen Klopfimpuls überlagert, wie z.B. bei der AS 200 tap (Drehzahl 280 min^-1; Klopfimpulse 150 min^-1). Die AS 200 tap fasst bis zu 7 Siebe mit Durchmessern von 200 mm oder 203 mm (8″) und eine Siebgutmenge bis maximal 3 kg. Auch die AS 200 tap lässt sich über die Auswertesoftware EasySieve^® ansteuern.

5. Luftstrahlsiebung

Die Luftstrahlsiebung dient vorwiegend zur Gewinnung eines Siebschnitts und wird daher immer mit einem Sieb durchgeführt und nicht mit einem Siebturm. Das Sieb selbst wird dabei jedoch nicht in Bewegung gesetzt. Stattdessen erzeugt ein Industriestaubsauger Unterdruck in der Siebkammer. Dadurch tritt die angesaugte Luft mit hoher Geschwindigkeit aus der rotierenden Schlitzdüse unterhalb des Siebes aus. Es dispergiert dadurch das aufliegende Siebgut, das dann mit dem Siebgewebe verglichen wird. Beim Auftreffen der Partikel auf den Siebdeckel werden diese nicht nur umgelenkt, sondern gleichzeitig auch desagglomeriert.

Darauffolgend werden die Partikel, die fein genug sind, durch das Siebgewebe transportiert und abgezogen. Bei Bedarf können sie aber auch mit Hilfe eines Zyklons aufgefangen werden. RETSCH bietet zur Luftstrahlsiebung die AS 200 jet an. Das Gerät verfügt über eine innovative Open Mesh Funktion, die der Reduktion der Klemmkörner dient und eine automatische Unterdruckregulierung (Zubehör) bietet. Es können hierfür Siebe mit 200 mm oder 203 mm (8″) Durchmesser verwendet werden. Dabei liegt der Messbereich zwischen 10 µm – 4 mm. Auch die AS 200 jet erlaubt die Ansteuerung über EasySieve^®.

Fazit

Eine gleichbleibende Kornverteilung hat entscheidende Auswirkungen auf die Qualität von Produkten. Entsprechend wichtig ist die Kenntnis der Kornverteilung im Rahmen der Qualitätssicherung von Schüttgütern in der Produktion. Denn sobald sich die Kornverteilung während des Produktionsprozesses verändert, ergibt sich gegebenenfalls auch eine ganz andere Qualität des Produktes.

Nur durch eine stetige Qualitätssicherung können eine gleichbleibende Qualität und wichtige Produkteigenschaften sichergestellt werden, wie beispielsweise die Rieselfähigkeit von Waschpulvern oder auch die Oberflächenaktivität von Filtermaterialien. Die passende Siebmaschine ist demnach der Schlüssel für eine leicht durchführbare, schnelle, reproduzierbare und vor allem präzise Siebanalyse.

Weitere Information zum Thema Siebanalyse finden Sie auf der Webseite von RETSCH.