Der Transport von Sprays wird hauptsächlich durch die Bewegung des umgebenden Gases und die Verteilung von Tropfengrößen beeinflusst. In vielen Anwendungen, wie beispielsweise der Sprühlackierung, der Beschichtung von Oberflächen und dem Pflanzenschutz, spielt der zielgerichtete Auftrag des Sprays eine sehr wichtige Rolle. In der modernen Landwirtschaft rufen fehlgeleitete Pestizide schwere Schäden an umliegenden Ökosystemen hervor und stellen daher ein großes Problem dar. Dieses Phänomen wird als Spray Drift bezeichnet. Die Anfälligkeit eines Sprays für diesen Prozess wird hauptsächlich durch seine Tropfengrößenverteilung beeinflusst, da die Trajektorien kleinerer Tropfen stark durch den Wind bestimmt werden. Andererseits haben größere Tropfen eine negative Auswirkung auf die Bedeckungseigenschaften. Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit ist die Kontrolle von Tropfengrößen während der Zerstäubung mit wässrigen Emulsionen.

Der aerodynamische Zerfall einzelner Tropfen bei kleinen Weber Zahlen wird auch als Taschenzerfall bezeichnet. Dieses Phänomen wird als Modellsystem verwendet um die Wirksamkeit verschiedener Additive zur Kontrolle des Zerstäubungsprozesses zu evaluieren. Hierfür wurde ein kompakter Windkanal entwickelt. Der Tropfenzerfall wurde mit Hilfe einer Hochgeschwindigkeitskamera aufgenommen. Es wurde beobachtet, dass der Zerfall selbst bei geringen Emulsionsmengen sehr viel früher auftritt als bei reinem Wasser. Ein theoretisches Modell für die Entwicklung der Filmdicke während des aerodynamischen Tropfenzerfalls wird präsentiert. Weiterhin wird gezeigt, dass eine Polyethersiloxan-Emulsion die Filmdicke im Moment des Aufbruchs und die typische Größe der entstehenden Fragmente deutlich erhöht. Daraufhin wird die Zerfallsmorphologie von flüssigen Schichten in landwirtschaftlichen Sprays qualitativ und quantitativ untersucht und diskutiert. Hierfür wird wieder eine Hochgeschwindigkeitskamera sowie geeignete Bildverabeitungsalgorithmen verwendet. Es wird demonstriert, dass das Polyethersiloxan die Nukleation einer großen Zahl von Löchern in den Filmen hervorruft. Dieser Effekt führt zu einem gleichmäßigeren Aufbruchsverhalten und reduziert die Länge des flüssigen Filmes deutlich. Es wird weiterhin gezeigt, dass der Einzeltropfenzerfall und die Zerstäubung in landwirtschaftlichen Sprays auf die gleiche Art und Weise beeinflusst wird.

Der durch die Emulsion hervorgerufene Effekt auf die Eigenschaften des entstehenden Sprays wird durch bildbasierte Tropfengrößenmessungen quantifiziert. Im Vergleich zu reinem Wasser kann der Anteil der driftanfälligen Tropfen durch die Zugabe von Polyethersiloxan deutlich reduziert werden. Zusätzlich wird die Polydispersität des Sprays durch den gleichmäßigeren Aufbruch verringert und die Benetzungseigenschaften des Sprays damit verbessert.

Schließlich wird gezeigt, dass sich die Zugabe bestimmter Additive sehr positiv auf die Gesamtqualität des Sprays auswirkt. Die Verminderung des Flüssigkeitsanteils in kleinen sowie in großen Tropfen verringert die Gefahren durch fehlgeleitete Pestizide und verbessert gleichzeitig die Benetzungseigenschaften. Die Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln kann somit effektiver und weniger gefährdend für die Umgebung erfolgen.