Verfahrenstechnik 11/2018

KOMPONENTEN UND SYSTEME

KOMPONENTEN UND SYSTEME I TITEL Für hochglänzende Oberflächen Spezielle Anforderungen an Armaturen in Elektropolieranlagen Um Produkte im Mikrobereich zu glätten und hochglänzende, widerstandsfähige Oberflächen zu erzielen, werden Elektropolieranlagen eingesetzt. Die Prozesse in diesen Anlagen stellen ganz spezielle Anforderungen an die Armaturen. Ob bei der funkelnden Uhr oder beim rostfreien Gerüst im Außenbereich – zahlreiche Produkte sind mit hochwertigen funktionalen oder dekorativen Oberflächen veredelt. Wenn es darum geht, Produkte im Mikrobereich zu glätten, dann entstehen in Elektropolieranlagen hochglänzende, widerstandsfähige Oberflächen. Beizen, Elektropolieren und anschließendes Passivieren sind in vielen Bereichen der Oberflächentechnik Standardprozesse, um Spitzen und Kanten nach der mechanischen Politur weiter zu verringern. Ziel ist es, über das sogenannte Entgraten die Oberflächenrauheit zu minimieren, um den Werkstoff eines Produktes resistenter zu machen. Durch Einwirkung von elektrischem Strom in Elektrolyten werden Metalle anodisch abgetragen. Die Prozesse dieses abtragenden Verfahrens stellen ganz spezielle Anforderungen an die Anlagentechnik. Der Ventilhersteller Gemü kennt diese Ansprüche und weiß genau, was bei der Armaturenauswahl zu berücksichtigen ist. Elektropolitur hat Vorteile Das am häufigsten elektropolierte Metall ist Edelstahl, denn eine besonders gute Oberfläche macht diesen Werkstoff nicht nur Autor: Uwe Schmezer, Leiter Produkt- und Anwendungsmanagement im Bereich Industry, Gemü Gebr. Müller Apparatebau GmbH & Co. KG, Ingelfingen optisch attraktiv, sondern verleiht ihm auch funktionale Pluspunkte. Durch die stärker ausgebildete Passivschicht ist elektropolierter Edelstahl im Vergleich zu unbehandeltem wesentlich korrosionsbeständiger. Zudem wird die Mikrorauheit um bis zu 50 % minimiert. Wird der zu veredelnde Edelstahl als Material für Rohre, Armaturen oder Reaktoren eingesetzt, so verringern sich die Produktanhaftung sowie die Bildung von Belag und zugleich erhöhen sich die Strömungseigenschaften des Mediums in den Leitungen. So lassen sich elektropolierte Oberflächen gründlicher reinigen und desinfizieren. Je glatter der Untergrund, umso schwerer fällt es Keimen, sich daran festzusetzen. Diese Eigenschaften sind besonders relevant bei Anwendungen in den hygienischen und aseptischen Bereichen der Pharmazie und Biotechnologie oder in der Getränkeund Nahrungsmittelindustrie. Aber auch die Elektroindustrie oder der Markt für Konsumgüter fragen Oberflächen mit höchster Qualitätsgüte nach. „Um den hohen Anforderungen unserer Kunden für sterile Anwendungen gerecht zu werden, legen wir bei Gemü höchsten Wert auf die Qualität unserer Ventilkörper. Wir selbst nutzen die Elektropolitur als Fertigungsverfahren, um die medienberührenden Teile unserer aseptischen Ventile mit der perfekten Oberfläche zu versehen. Eine sichere und zuverlässige Anlagentechnik ist für uns das A und O in unserem neuen Oberflächentechnologiezentrum. So kommt es, dass wir uns auch intensiv mit der Elektropolitur als Anwendungsfall für unsere industrielle Ventiltechnik auseinandergesetzt haben“, so Matthias Fick, Leiter Produktion & Logistik bei Gemü. Raffinierte Prozesstechnik Um den reibungslosen Warenfluss sicherzustellen, müssen die in der Anlagentechnik verwendeten Komponenten sowohl mechanischen Belastungen standhalten als auch gegenüber Einwirkungen aggressiver und hoch temperierter Medien beständig sein. Das gilt besonders für Absperrvorrichtungen, die die Chemikaliendosierung sicherstellen oder Heiz- und Kühlkreisläufe regeln. Elektropolituranlagen bestehen i. d. R. aus aneinander gereihten Bädern, in denen die verschiedenen Prozessschritte nacheinander erfolgen. Von der Vorbehandlung über das Beizen und die Elektropolitur bis hin zur Neutralisation – jeder Prozessschritt stellt ganz eigene Anforderungen an die Anlagentechnik, da aktionsbedingt unterschiedliche Medien eingesetzt werden. Während in den elektrischen Beiz- und Politurvorgängen aggressive Säuren wie z. B. Schwefel-, Phosphor- oder Salpetersäure zum Einsatz kommen, müssen Armaturen und Rohrleitungen in den dazwischen geschalteten Spülgängen beständig gegenüber alkalischen Tensiden sein. Hinzu kommt: Für den einwandfreien Betrieb der Bäder werden diese auf unterschiedli­ 28 VERFAHRENSTECHNIK 11/2018

TITEL I KOMPONENTEN UND SYSTEME 01 Manuell betätigte Kunststoff-Membranventile aus PP mit einer weichdichtenden Elastomer-Membran zur Steuerung der alkalischen Spülwässer 02 Die Kühlwasserversorgung in der Elektropolieranlage kann über Pneumatik-Membranventile vom Typ R690 gesteuert werden che Temperaturen beheizt, teilweise auf bis zu 75 °C. Über Warenträger werden die zu polierenden Werkstücke in einer fest definierten Reihenfolge von Bad zu Bad getragen und eingetaucht. Um eine hohe Anzahl an verschiedenen Bauteilen und Formen verarbeiten zu können, sind die Warenträger oftmals variabel gestaltet. Insbesondere für Metallkörper mit komplexen Geometrien ist eine spezielle Kathodenanordnung wichtig, sodass eine gleichmäßige Stromführung entlang der Werkstücke gewährleitet ist. Das Werkstück dient im Veredelungsprozess als Anode. In einem Badgemisch aus Phosphor- und Schwefelsäure erfolgt der Materialabtrag durch den angelegten Gleichstrom. Beim anschließenden Passivieren in einem Bad aus verdünnter Salpetersäure bildet sich eine gleichmäßige Chromoxidschicht, die für den hohen Korrosionsschutz sorgt. Die genaue Chemikaliendosierung sowie Temperierung der Beiz- sowie Elektrolytmittel ist von wesentlicher Bedeutung. Sie legen die Betriebsparameter fest, nach denen die Auslegung von Armaturen in der Anlagentechnik erfolgt. Auch auf die Werkstoffauswahl muss geachtet werden. In der Regel sind die gesamten Metallteile in einer Elektropolituranlage aus Edelstahl gefertigt, um eine Kontamination der Werkstücke durch Rost zu vermeiden. Die Becken, Rohrleitungen und Armaturen hingegen sind aus hochbeständigen Kunststoffen. Auf Polyvinylchlorid (PVC) wird dabei jedoch besser verzichtet. Denn: kommt es im Ernstfall zu Bränden, könnten aggressive Verbrennungsgase Folgeschäden in der Anlage und im Gebäude verursachen und nicht zuletzt die Sicherheit der Mitarbeiter gefährden. Aus diesem Grund sind die Anlagenkomponenten in kalten Prozessbereichen häufig aus Polypropylen (PP) gefertigt. Dieser Werkstoff ist nicht nur beständig gegen verdünnte Säuren und Laugen, sondern punktet im Vergleich zu anderen Hochleistungskunststoffen auch mit einem guten Preis-Leistungsverhältnis. Im Warmbereich hingegen sind Armaturen und Rohrleitungen aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) die erste Wahl. Passgenaue Auslegung 03 Kunststoff Membranventile aus PP sind optimal geeignet, wenn es um die Zu- und Abführung sowie die Dosierung von Chemikalien in Elektropolieranlagen geht Für Elektropolieranlagen sind die Membranventile Gemü R690 eine beliebte Komponente, wenn es um die Zu- und Abführung sowie die Dosierung von Chemikalien geht. Das pneumatisch betätigte Ventil erreicht dank dem High-Flow-Körper beste Durchflusswerte bei kompakter Baugröße und optimiert so die Medienversorgung innerhalb der Anlage. Zur Temperierung der Bäder ist es aus Sicherheitsgründen ratsam, auf eine elektrische Beheizung zu verzichten. Das mindert die Brandgefahr bei Überhitzung. Stattdessen werden die Bäder mit Warmwasser über Wärmeübertrager beheizt. Zur Temperaturregelung des Wasserkreislaufes können bspw. Mehrwege-Sitzventile aus Grauguss des Typs Gemü 312 angewendet werden, die über den angebrachten Stellungsregler den Medienstrom regulieren. Im Herzstück der Anlage, also den Behältern, in denen die Vorgänge des Beizens und der Elektropolitur stattfinden, ist die fein abgestimmte Temperaturregelung besonders wichtig, da Schwankungen einen direkten Einfluss auf die Qualität des Endproduktes haben. Ein Wechsel der warentragenden Gestelle in den unterschiedlich temperierten Bädern hat auch immer einen schnellen Temperaturwechsel zur Folge. Deswegen ist dieser Anlagenbereich oftmals zusätzlich mit einem Kühlwasser­ Wärmeübertrager ausgestattet, die Kühlwasserversorgung kann dabei über Pneumatik-Membranventile vom Typ R690 gesteuert werden. Als Absperrvorrichtungen, die bspw. zu Wartungszwecken manuell betätigt werden, eignen sich die Membranventile Gemü R677 oder die Kunststoff-Kugel ­ hähne Gemü 717. Gemü bietet für Elektropolituranlagen in allen Bereichen eine Lösung – ob im Bereich der Anlagenperipherie, z. B. zum Temperieren der Bäder oder aber bei der Zu- und Abführung der Reagenzien sowie bei der Aufbereitung der verwendeten Medien in den entsprechenden Bädern. Die breite Auswahl an Ventilkörper- und Dichtwerkstoffen sowie das Know-how über die speziellen Anforderungen in der Oberflächentechnik helfen dabei, die Armaturen in den Anlagen passgenau auszulegen. Fotos: Gemü, Fotolia (#181206500) Brau Beviale: Halle 7, Stand 221 www.gemu-group.com