Sicherheit im Vordergrund: Verbesserte Lebensdauer für hochfeste Textilien

Bei allen Textilien wie Netzen, Gurten etc. unterliegen diese einem Abbau in der Funktionalität und damit der Lebensdauer durch die Anwendung selbst. Dabei handelt es sich meist um mechanische Beanspruchung oder klimatische Einflüsse wie Temperatur, Feuchte oder UV-Strahlung. Die Kenntnisse über den Grad der Schädigung für hochfeste Textilien durch die beschriebenen Einflüsse gelten als relativ unzureichend.

Das hier vorgestellte Forschungsvorhaben „ResCoTex" hat sich bei diesem Thema dem Schwerpunkt Ladungssicherung mit Zurrgurten gewidmet. Ziel des Forschungsvorhabens war die Verbesserung des Degradations-verhaltens hochfester Textilien für den Bereich Ladungssicherung unter Verwendung ressourcenschonender Technologien. Vorzugsweise sollten hierfür energie- und wassersparende, UV-härtende Beschichtungssysteme eingesetzt werden, berichten Petra Franitza und Marian Hierhammer vom Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) und Pieter Heyse sowie Frederik Goethals von Centexbel, Gent/Belgien. Darüber hinaus zielten sie auf die Entwicklung geeigneter Labormethoden ab, mit denen das werkstoffbedingte Alterungsverhalten für hochfeste Textilien während ihres Lebenszyklus im Labor simuliert werden können.

Die Wahl Ladungssicherungselemente wie Gurte in den Mittelpunkt zu stellen, hat einen guten Grund: Deutschland ist Transitland Nummer Eins in Europa. Oft kommen hier daher Transportketten verschiedener Verkehrsträger zum Einsatz (kombinierter Verkehr). Zur Vermeidung von Personen- und/oder Sachschäden ist darum auch eine Transportsicherung der Ladung rechtlich vorgeschrieben. Trotz genormter Europaletten und spezieller Verpackungseinheiten stellt die Vielfalt der Ladungsstücke in ihrer Art, Geometrie, Größe und Masse eine Herausforderung für den sicheren Lastentransport dar. Daher nutzt man hier die Vorteile flexibler technischer Textilien in Form von Gurten, Seilen und Netzen.

Labormethoden zur Lebensdauer entwickeln

Um erzielbare Effekte objektiv bewerten zu können, konzentrierte sich das Forschungsvorhaben auf die Entwicklung geeigneter Labormethoden, mit denen das werkstoffbedingte Alterungsverhalten von Sicherheitstextilien während ihres Lebenszyklus geprüft und abgeschätzt werden kann.

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweisen in der Praxis galt es eine Prüfmethode zu entwickeln, die eine sehr realitätsnahe Untersuchung mechanischer Kenngrößen von Zurrgurten ermöglicht. Anhand der erzielten Datenbasis sollen Kriterien/Empfehlungen hinsichtlich der Nutzungsdauer, zumindest für Produktvergleiche, erarbeitet werden, um so das Verständnis für die Entwicklung innovativer, sicherer Produkte im Markt zu kreieren.

Als eine weitere Einflussgröße auf das Alterungsverhalten hochfester Textilien muss die Bewitterung eingeschätzt werden. Temperatur, Feuchtigkeit, Beregnung und vor allem UV-Strahlung (opto-chemisch) stellen Parameter dar, die das Leistungsvermögen der Gurtbänder erheblich reduzieren können. Hierzu galt es in der Entwicklung geeignete Methoden, Prüfzyklen und Auslagerungszeiten zu finden, die eine abgestufte Beanspruchung und somit eine Bewertung ermöglichen. Es wurden ein künstliches Alterungsverfahren (Global-UVTester) sowie eine Prozedur für ein natürliches Alterungsverfahren gewählt.

Für die künstliche Alterung kann auf ein Global-UV-Testgerät zurückgegriffen werden. Als Parameter können Temperatur, Feuchte, Regen und UV-Strahlung in Grenzen variiert werden. Für eine zyklische und abgestufte Beanspruchung wurden diese Parameter und die Einlagerungsdauer variiert.

In ihrem Artikel in „melliland Textilberichte 4/19“ resümieren die Forscher, dass sowohl die natürliche als auch die künstliche Bewitterung ihre Vor- und Nachteile haben und dennoch beide ihre Berechtigung. Die natürliche Variante bildet immer wahre Bedingungen ab, bei der künstlichen herrschen dafür immer gleiche Bedingungen vor, was die Vergleichbarkeit von Ergebnissen unterschiedlicher Erzeugnisse erleichtert.

Das entscheidende Argument ist jedoch die Prüfzeit, die für die künstliche

Bewitterung spricht. Verwertbare Ergebnisse erfordern im Freien Zeiten von zwei Jahren und mehr. Hingegen können mit der künstlichen Bewitterung bereits nach etwa 5-10 Wochen Ergebnisse erzielt werden.

 

Exzellente Nachhaltigkeit durch Tropfenabscheider aus Drahtgestrick

Wichtige Bestandteile von Abluftanlagen, wie Pumpen und Ventilatoren, sollten möglichst vor klebrigen, anbackenden oder aggressiven Medien geschützt werden. Mit Tropfenabscheidern kann verhindert werden, dass sich solche unerwünschten Rückstände vermehrt in den Komponenten festsetzen oder diese schädigen. Aufgrund der hohen Abscheidegrade, die von Tropfenabscheidern aus Drahtgestrick erreicht werden, sind deren Einsatzgebiete so breit gefächert wie solche Abscheider feinmaschig sein können. Die Einsatzbereiche reichen von der Petrochemie über den Maschinen- und Anlagenbau bis hin zur Pharmaindustrie.

Und einen Vorteil gibt es auch noch: Abgeschiedene Flüssigkeiten können teilweise wiedergewonnen werden. Bei der horizontalen Anströmung laufen die Tropfen durch das Gestrick nach unten ab. Durch einen am Einsatzort installierten Kondensat-Ablauf kann das abgeschiedene Medium kontrolliert abgeführt werden. Die zurückgewonnene Flüssigkeit lässt sich somit – abhängig vom Verwendungszweck – aufbereiten und dem ursprünglichen Prozess wieder zuführen. Häufiges Neubeschaffen der Prozessflüssigkeiten wird somit stark reduziert. Der Effekt der Nachhaltigkeit und des Umweltschutz ist daher kaum zu unterschätzen.

Drahtgestricke eignen sich im übrigen nicht nur zum Abscheiden von Tropfen, sondern können unter anderem auch als Isolatoren, Flammsperren, Schalldämpfer, Füllkörper und Schutz vor Vandalismus eingesetzt werden. Vor allem kann das Personal durch den Einsatz vor gesundheitsschädlichen Stoffen, die sich in der Abluft befinden, geschützt werden. Darüber hinaus bietet der Einsatz von Tropfenabscheidern eine solide Möglichkeit, gesetzlich festgelegte Normwerte der ausgestoßenen Abluft einzuhalten. Ein weiterer Nachhaltigkeitseffekt ist, dass bei allen Applikationen ist, dass ein Tropfenabscheider keine Energiezufuhr für seine Funktion benötigt.

Was für Tropfenabscheider gibt es?

Die Unterschiede der einzelnen Abscheider definieren sich durch ihre Packungsdichte (also wie dicht der Abscheider gestrickt ist) sowie der Drahtstärke und dem Material, das in der Regel aus Edelstahl oder Kunststoff gefertigt wird. In den meisten Fällen sind die Abscheider rund oder eckig gefertigt – aber selbst andere Formen sind realisierbar. Abscheider werden nämlich dem Prozess angepasst, sodass der höchstmögliche Abscheidegrad erreicht wird. Erst anschließend wird, angepasst an das entsprechende Modell und die kundenseitigen Anschlüsse, ein Gehäuse entworfen und gefertigt.

Ziel ist es in jedem Fall, schreibt Lorenzo Parrinello in der Fachzeitschrift „CAV“, ein strömungsfreundliches Design zu realisieren. Die Komplettlösung wird meist als eine geschlossene Einheit direkt, etwa in einen Abluftkanal, zwischengeflanscht, geschraubt oder -geklemmt. Ob die Anströmrichtung horizontal oder vertikal angelegt ist, spielt bei der Gestaltung der Gehäuse, zumindest aus Sicht der Tropfenabscheider, keine Rolle. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, Gehäuse mit Sprühdüsen auszustatten, die es ermöglichen, die eingebauten Tropfenabscheider zu reinigen, damit sie auch eine hohe Lebensdauer erreichen.

Rationell hergestellt und modern: Nachhaltiger, umweltschonender Baumwoll-Vlies

Mehr als 50 Prozent der Weltvliesstoffproduktion sind Polymere wie Polypropylen und Polyester. Solche PET- und PP-Fasern kommen ebenfalls in Krempel-Vliesen zum Einsatz. Hier sind es vor allem Wischtücher, aber auch Hygieneprodukte und industrielle Anwendungen wie Geo-, Automobil- und Filtertextilien, die in großem Maßstab genutzt werden.

In weniger als 20 Prozent dieser Vliesstoffe sind jedoch Naturfasern bzw. Fasern aus nachwachsenden Rohstoffen wie Viskose der Rohstoff der Wahl. Und auch Baumwolle spielt außer in dem engen Bereich der Wattepads kaum eine Rolle. Die Verbraucher beunruhigt nicht erst seit Neustem die Vorstellung, dass gigantische Plastikinseln im Ausmaß von ganzen Ländern in den Weltmeeren schwimmen. Und die Vorstellung, dass Mikroplastik in vielen Lebensmitteln zu finden ist, ist für niemanden angenehm.

Auf den ersten Blick haben Reinigungstücher und Plastiktüten vielleicht wenig gemeinsam. Doch konventionelle, wasserstrahlverfestigte Einmaltücher beinhalten Polyester- oder Polypropylenfasern. In freier Natur an Land oder im Meer degradieren auch sie langsam in winzige Partikel, das berüchtigte Mikroplastik. Es ist Zeit für die Industrie über ökologische Alternativen nachzudenken, schreibt Bodo Heetderks von der Trützschler Nonwovens GmbH in der Fachzeitschrift „melliland Textilberichte“.

Die besondere Herausforderung bei der Verarbeitung von Naturfasern ist, dass Verbraucher Wischtücher lieben und immer höhere Ansprüche in Bezug auf natürliches Gefühlsempfinden, Weichheit und Hautverträglichkeit formulieren. Die Nachfrage nach „natürlicheren" Produkten steigt dabei zusehends.

Bis auf Länder in Südostasien spielt Baumwolle in wasserstrahlverfestigten Vliesstoffen allerdings bis dato kaum eine Rolle, der Einsatz beschränkt sich auf Beimischungen bis zu 15 Prozent. Gründe hierfür sind geringe Faserlängen sowie die Neigung zu Fasernissen und damit verbundenen Risiken im Kardierprozess.

Nachhaltigkeit durch neuartige Baumwollvliese

Schon Mitte der 1980er Jahre wuchsen die Anforderungen an Durchsatz und Faserorientierung in der Vliesbildung. Hier deutete sich die Nachfrage im frühen 21. Jahrhundert bereits an. Optimierte Vliesstoffkrempeln bilden denn auch heutzutage die Grundlage für den hoch effizienten Einsatz von Baumwollfasern. Asiatische Produzenten verarbeiten auch gerne Rohbaumwolle, die eine Stapellänge von 17-24 mm und einen entsprechend geringen Kurzfasergehalt aufweisen.

Neben der Faserlänge stellen knotenähnliche Gebilde, die sogenannten Nissen, eine weitere Herausforderung dar. Bereits die klassische Baumwollspinnerei unterscheidet zwischen Faser-und Schalennissen. Mechanische Beanspruchungen der Fasern erhöhen die Anzahl der Fasernissen, daher kommt der eingesetzten Kardiertechnologie eine hohe Bedeutung zu. Die Vliesbildung mit konventionellen Walzenkrempeln erhöht grundsätzlich die Anzahl der Nissen aufgrund der hohen Durchmischung. Dieser Prozess ist deshalb nicht geeignet um Baumwolle effizient zu verarbeiten.

Ein Technik mit mechanischer Vliesabnahme und aerodynamischen Airlay-Krempeln sind dagegen optimal auf die Verarbeitung von Baumwolle ausgelegt. Sie zeichnen sich sowohl bei 100 Prozent gebleichter Baumwolle als auch bei Mischungen mit Viskosefasern durch eine hohe Produktionsleistung und einen nur geringen Nissenanstieg aus.

Nachgeschaltete Maschinen für Wasserstrahlverfestigung, sowie Trockner und Wickler arbeiten unabhängig von den Längen der eingesetzten Fasertypen. Und das eingesetzte Filtrationssystem ist darauf ausgelegt, auch Baumwolle mit hohem Kurzfaseranteil zu verarbeiten. Lediglich Anzahl und Typ der Filterstufen müssen bei der Verwendung von Naturfasern angepasst werden.

Umweltfreundliche Reinigung von Rohrsystemen beim Produktwechsel

Ein großer Kostenfaktor in Industrieanlagen mit häufigen Produktwechseln, ist die vollständige Reinigung der Leitungen und Rohrsysteme. Alles muss sauber sein, bevor das neue Produkt durch die Transportsysteme fließen kann. Abgesehen davon, dass kurze Unterbrechungen zu bevorzugen sind, damit möglichst wenig Stillstand in der Produktion anfällt, sind heutzutage auch umweltfreundliche Lösungen immer mehr gefragt.

Bei Produkten auf Wasserbasis, etwa wässrigen Lösungen, Emulsionen oder Dispersionen, dient oft eine Wasserspülung dazu verbleibende Reste des vorher beförderten Produkts auszutragen. Je nach Anforderungen an die Reinheit fallen dabei mehr oder weniger große Mengen an Abwasser an, die anschließend zu entsorgen sind. Die Kosten dafür machen häufig einen großen Anteil der betrieblichen Ausgaben aus. Hinzu kommt, dass industrielle Anlagen häufig kritische Stoffe enthalten, die gesondert zu sammeln und aufwändig zu entsorgen sind. Deshalb liegt es auf der Hand, die Spülung, die Reinigung hochwirksam zu gestalten, um möglichst wenig Abwasser zu erzeugen.

Oft wird ein Molch eingesetzt, ein Reinigungs- oder Inspektionsgerät, das den Leitungs-Querschnitt ausfüllt und entweder einfach mit dem Produktstrom durch die Leitung wandert (meist bei Öl) oder durch extra aufgewendeten Druck (Wasser oder Druckluft) durch die Leitung gepresst werden muss. Problematisch sind bei diesem Verfahren geometrische Änderungen in der Rohrleitung, Formstücke mit engen Radien oder Pumpen, Absperrklappen und Rückfluss-Verhinderer. Solche Systeme lassen sich damit überhaupt nicht reinigen und müssen unter Umständen gar ausgebaut werden. Außerdem können bei Molchen vor allem in Produktleitungen für Dispersionen oder viskose Lösungen mehr oder weniger dicke Produktfilme an den Innenflächen der Leitung zurückbleiben.

Neues flexibles Reinigungsverfahren arbeitet effizient und nachhaltig

Etablierte Verfahren erfordern ein hohes Maß an Integrationsaufwand oder erzeugen große Mengen an Abwasser und damit Entsorgungskosten. Ein neues von „Hammann Engineering“ entwickeltes System arbeitet mit wenig Wasser effizient und gründlich, erzeugt dabei wenig Abwasser und ist einfach in bestehende Rohrleitungssysteme zu integrieren. Das sogenannte Comprex-Verfahren amortisiert sich schnell durch gesparte Entsorgungskosten.

Die Reinigungsmethode basiert auf der kontrollierten, impulsartigen Zugabe von Druckluft in eine mit Wasser teilgefüllte Rohrleitung. Dies beschleunigt Wasserblöcke in der Leitung auf hohe Geschwindigkeiten bis 20 m/s. Dadurch werden Verunreinigungen, Ablagerungen oder im Falle von Produktleitungen auch Reste des transportierten Produktes mobilisiert und ausgetragen. Im Gegensatz zur konventionellen Wasserspülung fallen bei der Comprex-Reinigung allerdings bis zu zehnmal geringere Abwasser-Mengen an, so der Entwickler.

In ersten Tests unter Real-Bedingungen bei BASF zeigte sich, dass die anfallende Menge an produktbelastetem Abwasser sich um durchschnittlich 70% verringern lässt. Nicht zuletzt spart der Betreiber dadurch jährlich erhebliche Entsorgungskosten und reduziert den C02-Ausstoß für das Verbrennen der Abwässer. Dies stellt einen wichtigen Beitrag in Richtung Nachhaltigkeit dar.

Quelle: Dr. Till Schmidberger, Prozessmanager, BASF; Hans-Gerd Hammann, Geschäftsführer, Hammann Engineering (in „Chemie Technik“, Juli 2019)

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