Hochbeständige Schlauchsysteme für Verfrachtung von Schüttgut
Projektleiter: Dr. Axel Nechwatal
Projektnummer: BMWi / INNO-KOM - 49MF190062
Laufzeit: 01.10.2019 bis 31.12.2021
Aufgabenstellung
Die Verfrachtung von Schüttgütern gehört in der Rohstoff- und Bauindustrie sowie in vielen Bereichen der Umwelttechnik zu den grundlegenden Prozessen. Eines der am meisten genutzten Verfahren dafür ist der Transport durch Schläuche – entweder aerodynamisch (pneumatisch) oder mittels wässriger Medien. Generelle Probleme bei diesen Systemen sind die Widerstandsfähigkeit der Schlauch-Innenseite gegenüber scharfkantigen mineralischen Partikeln, mitunter in Verbindung mit chemischer Beanspruchung, weiterhin die Beständigkeit der Schlauch-Außenseite gegenüber den mechanischen, thermischen und klimatischen Belastungen. Auch die häufig unzureichende Steifheit der Rohre senkrecht zur Hauptachse sowie die Stabilität an den Übergängen zwischen metallischem Flansch und Gummi können zu Ausfällen führen.
Ziel des Projekts war die Entwicklung von grundlegenden werkstofflichen und technologischen Ansätzen für diesbezüglich verbesserte Schlauchsysteme, ohne die am Markt durchsetzbaren Preisstrukturen zu verlassen (Materialbasis EPDM).
Ergebnisse
Im ersten Schritt wurde untersucht, inwieweit sich die Dauerbelastungen der Schläuche unter Laborbedingungen nachstellen lassen. Danach erfolgten die eigentlichen Arbeiten: Die Abriebfestigkeit lässt sich durch die Auswahl des EPDM-Typs sowie durch einen Blend mit BR deutlich verbessern; weitere Freiheitsgrade bestehen in der Optimierung des Füllstoffsystems. Die Steifheit der Schläuche kann man – neben der aufwendigen Integration von Garnen oder Geweben – durch Zugabe von bereits geringen Mengen an textilem Kurzschnitt erhöhen, ohne Abstriche an der dynamischen Beständigkeit machen zu müssen. Um die Einbindung des Schlauchflanschs (Stahl, Aluminium) im Elastomer zu stabilisieren, ist eine Vorbehandlung mit kommerziellen Adhäsiven sehr hilfreich. Chemische und klimatische Belastungen spielen bei den EPDM-Werkstoffen eine untergeordnete Rolle.
Die entsprechende Situation im Einsatz kann erfordern, dass sich Innen- und Außenschicht der Schläuche in ihrem Anforderungsprofil unterscheiden, zum Beispiel beim pneumatischen Fördern von abrasivem Schüttgut. In solchen Fällen erscheint es sinnvoll, mit zwei verschiedenen, jeweils spezifisch optimierten EPDM-Compounds zu arbeiten. Versuche bei einem Industriepartner mit derartigen Materialien verliefen positiv.
Anwendung
Im Gegensatz zu Förderbändern lassen sich Schläuche mit geringem Aufwand an mobilen Systemen installieren, sie sind einfach zu verlegen, unmittelbar an die örtlichen Gegebenheiten anzupassen, platzsparend und wartungsarm. Allerdings können die oben angedeuteten Probleme zu Leckagen oder gar zur Zerstörung der Schläuche führen, woraus betriebsbedingte Ausfälle und mitunter erhebliche Schäden durch ausgelaufene Medien folgen. Entsprechend bleibt nur, Schlauchabschnitte vorbeugend auszutauschen oder spätestens bei Lochbildung zu ersetzen.
Vor derartigen Schwierigkeiten stehen alle Betreiber von Transportschlauch-Systemen: Eine höhere Lebensdauer ist notwendig, um Stillstände und Wartungskosten zu verringern, den Aufwand für die Beseitigung von Leckageschäden zu senken, somit generell für eine höhere Effizienz der technologischen Abläufe zu sorgen, und im Fall von umwelttechnischen Aufgaben die Kosten für die öffentliche Hand zu senken.
