Effektive Dachabdichtung durch Beschichtungen mit Latex imprägnierten Vliesen

Ein Flachdach in ein wasserdichtes Dach zu verwandeln, und dies für 20-30 Jahre dicht zu halten, ist nicht unbedingt eine leichte Aufgabe. Eine der verbreiteten Lösungen, um eine wasserdichte Barriere zu schaffen, ist die Verwendung von Polymerbitumen-Dachbahnen. Diese werden seit Jahren zunehmend beliebter und sind dank ihrer überragenden Langzeitleistung „legitimer“ Nachfolger von Dachpappen.

Solche Dachbahnen bestehen im Wesentlichen aus zwei Teilen: einem Polyester-Vliesstoff, der mit Latex imprägniert wurde, und den eigentlichen Träger darstellt, sowie eine Deckschicht aus Bitumen zur Abdichtung. Das Bitumen wirkt dabei auch als eine Art Klebemittel, um das Vlies mit dem ungeschützte Flachdach zu verbinden.

Ein wichtiger Bestandteil vieler dieser Polyester-Dachbahnensysteme ist ein Synthese-Latex zur Imprägnierung des Vlieses. Die Latex-Imprägnierung macht das Vlies unanfällig gegen Dimensionsänderungen wie schrumpfen und expandieren (siehe DIN-Norm 18192) – was sonst auch zu unerwünschten Rissen führen würde und die Abdichtung zerstören könnte. Diese Kräfte werden durch Temperaturschwankungen verursacht, die sich aufgrund der Jahreszeiten sowie Tag- und Nachtzyklen in einem Bereich von -40°C bis +80°C bewegen. Ein polymerimprägniertes Vlies ist denn auch deutlich weniger anfällig für diese Dimensionsveränderungen. Der Latex verhindert zudem, dass Wasser in die Bitumenbahn eindringt und beugt so einer Ablösung der Bahnen – vor, insbesondere bei Frost. Das im Latex enthaltene Vernetzungsmittel schafft eine dreidimensionale Verknüpfung der Polymerketten vor, während und nach dem Verdampfen des Wassers. Dies trägt zu einem ausgewogenen Verhältnis von mechanischer Festigkeit und Härte bei.

Vorteile bei der Umweltverträglichkeit – Reduzierung von Formaldehyd-Freisetzung

Während der Imprägnierung der Vliesstoffe mit typischen, am Markt verfügbaren, chemischen Bindemitteln wird Formaldehyd durch die Vernetzungsreaktion freigesetzt. Die Vernetzung ist jedoch – wie beschrieben – notwendig, um die geforderte Beständigkeit und eine gute thermische Stabilität zu erreichen.

Neue Latex-Verbindungen sind ammoniakfrei und enthalten keine formaldehyd-freisetzenden Vernetzer. Messungen zeigen, dass die Emission des Produkts nicht nur den bisherigen Anforderungen von < 20 ppm/m3 Abluft entspricht, sondern auch strikteren, wie der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Immissionsschutz mit 5 mg/m3 Abluft (gültig seit Februar 2020).

Neben einer Formulierung, die die Freisetzung ungewollter Stoffe vermeidet, eignen sich moderne Polymere (wie etwa das Produkt „Litex SkyShield“) auch für den Einsatz als 1 K-System ohne Duroplast­Harze. Dies führt zu erheblichen Kostenersparnissen wie etwa weniger Logistik oder eine geringere Lagerhaltung. Ein weiterer Vorteil des neuen Polymers ist, dass es die Trocknung des Vlieses bei wesentlich geringeren Temperaturen ermöglicht: Die Trocknungsluft kann während des Herstellungsprozesses von typischerweise 200°C auf 170°C reduziert werden.

Alles das stellt für den Endnutzer einen erheblichen wirtschaftlichen Nutzen im Vergleich zur herkömmlichen Technologien dar.

((Aus: nonwovens TRENDS 1/2020, Autoren: Michael Karnop, Andreas Gehr von Synthomer Deutschland GmbH, Marl/Germany))

Auch Weserland kann bei diesem Thema konkret weiterhelfen. Wir freuen uns auf Nachfragen.

RWTH Aachen testet 3-D-Wärmeschutz-Textilien in einer Simulation

Im Rahmen des Forschungsprojektes „HEATex“ entwickelte das Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University Hitzeschutztextilien als Unterbekleidung. Zusätzlich zu experimentellen Versuchen werden die Wärmetransport-Eigenschaften des mehrschichtigen Hitzeschutztextils unter Einfluss von Kontaktwärme simuliert. Durch die Simulation kann eine qualitative Voreinschätzung der Hitzeschutzwirkung verschiedener Lagenaufbauten durchgeführt werden. Das Simulationsmodell wurde mit der Simulations-Software „Abaqus/CAE“ des Pariser Software-Unternehmen Dassault Systemes SE durchgeführt.

Mit dieser Vorgehensweise können Kosten und Aufwand zukünftiger Vergleiche erkennbar reduziert werden. Die Ergebnisse des Simulationsmodells zeigen denn auch eine grundsätzliche Ähnlichkeit zu den bisher genutzten experimentellen Versuchsergebnissen.

Tatsächlich sind solche Textilien und Materialien in Deutschland für etwa 10 Prozent der Erwerbstätigen ausgesprochen notwendig: An ihren Arbeitsplätzen sind sie hohen Temperaturen ausgesetzt (Metall-, Glas-, Keramik und Stahlproduktion sowie Schmieden, Gießereien, Feuerwehr etc.). Während des Arbeitseinsatzes kommt es regelmäßig zu Verbrühungen und schlimmstenfalls zum Hitzeschlag, der bei einer Körpertemperatur von über 40 °C eintritt. Mit Hilfe der Wärmeschutz-Textilien wird ein direkter Kontakt von äußerer Schutzkleidung und Haut verhindert sowie die Aufnahme und der Transport von körpereigener Feuchtigkeit verbessert.

Wie werden die Wärmeschutz-Textilien getestet?

Die textilen Schichten der Unterbekleidung werden im Test als Vollmaterialien mit isotropen Materialeigenschaften angenommen. Lufteinschlüsse innerhalb textiler Schichten und der Einsatz unterschiedlicher Materialien in einer Schicht werden durch Anpassungen der Materialparameter berücksichtigt. Letztlich werden gemittelte Parameter verwendet. Die Endtemperatur der Simulation ist mit 79,2 °C geringfügig höher als vergleichbare Endtemperaturen, die bei in vitro Versuchen an Hitzeschutztextilien mit Kontaktwärme und ohne Druck gemessen werden. In der Realität sind die Textilien ja tatsächlich von Luft umgeben. Eine Zirkulation der Luft am Textil, die durch Temperaturdifferenzen verursacht wird, führt dabei zu einer Abkühlung des Textils durch natürliche Konvektion. Dieser Effekt wird durch erzwungene Konvektion in Form von Luftbewegungen in der Versuchsumgebung verstärkt. Letztlich lässt sich sagen, so die Autoren des Institut für Textiltechnik, dass eine gewisse Ungenauigkeit in den Materialparametern dazu führt, dass die Endtemperaturen aus Simulation und Versuchen trotz einiger Vereinfachungen in derselben Größenordnung liegen.

Mit Hilfe der Simulation können Textilien in einem ersten Schritt effizient und schnell voreingeschätzt werden. Außerdem ermöglicht der komponentenweise Aufbau der Simulation schnelle Veränderungen von Materialparametern oder eine Änderung des Lagenaufbaus. Alles zusammen genommen kann dies zur Optimierung der Hitzeschutzbekleidung genutzt werden. Benutzt man eine solche Simulation, so ist besonders auf die Genauigkeit der verwendeten Materialparameter zu achten. Weitere physikalische Effekte, wie Strahlungseinflüsse, können bei Bekanntheit der Parameter in die Simulation integriert werden. Im übrigen wird von den Autoren empfohlen die benötigte Rechenleistung durch Vereinfachungen und Ausnutzungen von Symmetrien in der Geometrie zu minimieren.

Eine ausführliche Fassung von Kevin Krause, Paul Grünefeld, Lena Barth, Lukas Lechthaler, Christoph Peiner und Thomas Gries ist in melliand Textilberichte 1/2020 erschienen.

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert Projekt für die Entwicklung einer rezyklierbaren Sauberlaufmatte und eines Verfahrens zur Trennung der Rohstoffe

zim 4c kleinSauberlaufmatten dienen in Eingangsbereichen dazu, Schmutz und Feuchtigkeit von Schuhsohlen zu entfernen. Eine hochwertige textile Sauberlaufmatte, auch Schmutzfangmatte genannt, besteht in der Regel aus einer Gummirückenschicht, einem Träger aus Polyestergewebe oder -vlies und einem Pol aus Polyamidgarn. Da die Gummirückenschicht fest mit der Oberseite (Träger und Pol) verbunden ist, ist eine Trennung der einzelnen Komponenten, z.B. nach Nutzungsende der Matte, nicht möglich. Ein Wiederverwenden der Rohstoffe ist somit ausgeschlossen. Sauberlaufmatten werden daher meist der thermischen Verwertung zugeführt und wertvolle Rohstoffe werden verbrannt. Um dies zu verhindern, ist das Ziel des Projektes SauberKREISLAUFmatte eine rezyklierbare Sauberlaufmatte zu entwickeln. Zudem wird ein Verfahren erarbeitet, mit dem die einzelnen Rohstoffe wieder dem Wertstoffkreislauf zugeführt werden können. Die qualitativen, sicherheitstechnischen und gesundheitlichen Eigenschaften der neuen SauberKREISLAUFmatte müssen dabei mindestens dem Stand der Technik entsprechen.

Weitere Informationen zum Projekt: https://renewtex.eu/

Das Projekt wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Dies wird nach Außen bei allen projektbezogenen Darstellungen durch ein entsprechendes Logo gekennzeichnet (BMWi-Logo mit Förderzusatz).

 

Effiziente und sichere Stichproben-Entnahme in Laboren

Stichproben-Systeme sind in Aufbereitungsanlagen, Raffinerien, diversen Industrie-Anlagen und natürlich in der Chemie-Industrie zu finden. Sie dienen an erster Stelle zur Qualitäts- und Prozesskontrolle und zur Verifizierung der Leistung von Analysegeräten. Entscheidend ist: Die Probe muss zum Zeitpunkt der Entnahme repräsentativ sein und auch bei der Analyse so weit wie möglich den vorgegeben Bedingungen entsprechen.

Es gibt zahlreiche Optionen zur Konfiguration von Stichprobensystemen, in denen Gas oder Flüssigkeiten in abgedichteten Zylindern entnommen werden. Das möglicherweise effizienteste Design ist ein geschlossenes System, in dem die Probe während der Entnahme kontinuierlich durch den Zylinder zirkuliert. Ein geschlossenes System entnimmt Proben aus einem Überdruckprozess und transportiert sie an eine Stelle mit niedrigerem Druck zurück in den Prozess – meist an einer der Pumpe vorgelagerten Stelle. Da bei diesem Design das Probeahme-System zu einer Erweiterung des Prozess-Systems wird, lässt sich so die Notwendigkeit der Spülung reduzieren oder gar ganz eliminieren.

Stichproben-Systeme mit Zylindern können für Gas- und Flüssigkeitsproben verwendet werden, aber sie unterscheiden sich in ihrem Design. Der Fließweg muss für Flüssigkeiten und Gase unterschiedlich sein, um phasenverschobene Medien aus dem Zylinder zu spülen. Gase sollten im Zylinder von oben nach unten fließen, um beim Füllen jegliche Flüssigkeit/jegliches Kondensat aus dem Probenzylinder zu drücken – und, um sicherzugehen, dass sich keine Flüssigkeit im Zylinder ansammelt und die Laboranalyse beeinträchtigt. Flüssigkeiten hingegen sollten von unten nach oben gefüllt werden, um den Dampfraum zu verdrängen und so sicherzustellen, dass der Zylinder voll ist.

Flüssige Anwendungen und ein kontinuierlicher Fluss

Reine Flüssigkeits-Stichproben-Systeme entnehmen Flüssigkeiten in nicht druckbelastete Flaschen. Dabei werden diese direkt aus dem Prozess gezogen und die Behälter dann ohne Verschüttungs- oder Verdampfungsrisiko weiter transportiert. Ein solches System kann bei zahlreichen flüssigen Anwendungen verwendet werden, bei denen das Prozess-Fluid nicht fraktioniert oder verdampft. Entscheidend ist, sicherzustellen, dass die Probe repräsentativ bleibt. Diese Vorsichtsmaßnahme gestattet die Verwendung günstiger Glas-Laborflaschen für Proben – mit dem zusätzlichen Vorteil, dass sie ein unverzügliches visuelles Feedback über die Qualität des Probenstroms bieten.

Bei der Probenahme ist oft ein kontinuierlicher Fluss nützlich, beispielsweise wenn eine Probe ständige Bewegung erfordert (damit sie z.B. nicht gefriert), oder wenn die Leitung zur Probenahme-Stelle sehr lang ist. Die Probe fließt dabei durch eine Bypass-Schleife in das Stichprobensystem und garantiert so, dass das entnommene Probe­Fluid repräsentativ für den Prozess bleibt – eben weil es auf diese Weise nicht lange in den Leitungen bleibt.

Wenn die Flüssigkeitsprobe unter Hochdruck steht oder gefährlich ist, sollte ein System mit festem Volumen gewählt werden. In einem solchen System fließt die Probe zunächst in einen Metallzylinder und wird dann sanft durch ein Nachström-Gas unter niedrigem Druck in die Probenahme-Flasche gedrückt. Dadurch wird ein ungewolltes Überfüllen verhindert.

 Der Artikel ist eine gekürzte Wiedergabe eines Artikel von Matt Dixon, Senior Principal Entwicklungsingenieur bei Swagelok und ist in cav 12/2019 erschienen.

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