Unser Projekt-Auftraggeber ist die Nabaltec AG www.nabaltec.de aus Schwandorf in Bayern. Das Unternehmen stellt u.a. Flammschutzmittel wie Aluminiumhydroxid APYRAL® als Additiv für Kunststoffe, Bodenbeläge, Beschichtungen, etc. her.
Die Flammschutzwirkung von Metallhydraten basiert auf physiko-chemischen Mechanismen und werden u.a. bei Kunststoffen, Belägen und Beschichtungen als Additiv eingesetzt. Das folgende Schemabild 1 zeigt die Abläufe an einem mit APYRAL®, Aluminiumhydroxid Al(OH)₃, gefüllten polymeren Werkstoff im Brandfall.
Bei Gegenwart einer Entzündungsquelle - ein heißer Gegenstand bzw. eine offene Flamme - findet die thermische Zersetzung des Aluminiumhydroxids in Aluminiumoxid und Wasser statt. Dabei wird der Zündquelle Energie entzogen, da die ausgelöste Zerfallsreaktion Wärmeenergie verzehrt (endotherme Reaktion). Der gleichzeitig freigesetzte Wasserdampf kühlt additiv die Materialoberfläche und verdünnt vor allem die Konzentration brennbarer Gase in der Umgebung des angegriffenen Kunststoffs. Der Oxidrückstand selbst hat eine hohe innere Oberfläche und kann somit Rußpartikel bzw. Vorprodukte des Rußes (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, PAK) adsorbieren bzw. „ansaugen“. Außerdem wirkt die Oxidschicht als „Schutzschild“, welche die Abgabe brennbarer, niedermolekularer Zersetzungsprodukte eindämmt, und auch als „Hitzeschild“ nach außen für noch ungeschädigtes Polymercompound wirkt.

Bild 1: Abläufe an einem mit APYRAL®, Aluminiumhydroxid, gefüllten polymeren Werkstoff im Brandfall, Nabaltec AG

Im Pufferbehälter sollen die beiden Medien Wasser und Aluminiumoxid gespeichert werden. Durch einen Fertigungsprozess bedingten Umbau wurde ein zusätzlicher Pufferbehälter benötigt. Aus Platzgründen im Bestand war eine Speichervolumenoptimierte Lösung gefragt, siehe Bild 2. Insbesondere wegen der Korrosionsbeständigkeit (Resistenz gegen Aluminiumoxid) sollte eine dauerhaft beständiger Werkstoff wie Polypropylen eingesetzt werden. Denn ältere Stahlbehälter müssen heute bei Einsatz dieser Medien kostenaufwendig einmal jährlich an der Innenwandung neu beschichtet werden. Das sollte vermieden werden. Eine leichte Einbringung des Pufferbehälters war aufgrund der engen Platzverhältnisse zwingend erforderlich. Eine rückstandsfreie Behälterentleerung am Entleerungsstutzen ist zu gewährleisten. Bei der Behälterinstallation sollte die laufende Produktion möglichst nicht unterbrochen bzw. gestört werden.

Bild 2: Vor-Ort-Situation des Aufstellortes in der Produktion bei Nabaltec AG

Nach einer persönlichen Bestandsaufnahme der Vor-Ort-Situation wurde eine Speichervolumenoptimierte Gesamtlösung mit 18m3 Gesamtspeicherkapazität entwickelt, siehe Bild 3.
Unser Konzept besteht aus einer ganzheitlichen Systemlösung aus einer Hand.

• Wirtschaftliche Werkstoffauswahl gemäß den Lastenheftanforderungen unseres Kunden
• Planung & Konzeption, Entwicklung und Konstruktion von vier vorfertigten zylindrischen
  Segmentbaueilen mit den entsprechenden Anschlüssen für zwei einzelne Behälter, siehe Bild 3.
• Realisierung eines maximalen Gesamtpuffervolumen von 18m3.
• Projektmanagement
• Produktion, Transport, Vor-Ort-Montage im Extrusionsschweißverfahren
• Installation, Inbetriebnahme und Qualitätssicherung

Bei der Werkstoffauswahl haben wir uns für Polypropylen PP-H grau (0°C bis 100°C) entschieden. Die vier zylindrischen Segmentbauteile wurden gemäß unserer Konstruktionszeichnung in der Werkstatt vorgefertigt, damit sie leicht transportiert, vor-Ort eingebracht und verschweißt werden konnten.

Bild 3: Technische Maßzeichnung für die Aufstellung der beiden Pufferbehälter, Hopfgartner GmbH

Alle notwendigen Kunststoffteile wurden zunächst gemäß der eigens erstellten Konstruktionspläne in unserer Kunststoffwerkstatt vorgefertigt und transportgerecht verladen, siehe Bilder 4,5,6. Unsere Montagetruppen und zertifizierten Schweißer haben anschließend die Einzelbauteile vor Ort auf das bauseits gefertigte Fundament gestellt, zusammengesetzt und trotz engster Platzverhältnisse in kürzester Zeit fest miteinander verschweißt. Die Pufferbehälter wurden untereinander durch eine lösbare Flanschverbindung verbunden, um ein maximales Gesamtpuffervolumen von ca. 18m3 zu erreichen. Die Montagezeit betrug nur zwei Tage inklusive Anlieferung, Einbringung, Verbindungstechnik und Dichtheitsprüfung sowie Abnahme durch den Kunden.

Bild 4, 5, 6: Zwei kommunizierende Pufferbehälter mit 18m3 aus Polypropylen PP-H, Hopfgartner GmbH

• Kostenersparnis, da keine nachträgliche Oberflächenbeschichtung für höhere Beständigkeit nötig ist, wie z.B. bei Stahlbehälter und den entsprechenden Schweißverbindungen
• ƒLange Lebensdauer durch Werkstoffbeständigkeit sowie Vermeidung von jährlichen Beschichtungskosten
• ƒGeringe Betriebsstörung durch minimale Montagezeit von nur 2 Tagen und damit Vermeidung von hohen Produktionsausfallkosten
• ƒGefährliche Umwelt- & Mitarbeiterbelastungen durch aggressive Medien sowie Schweißverbindungsgase sind ausgeschlossen
• ƒGewährleistung einer nachhaltigen Prozesssicherheit
• ƒHohe Funktionssicherheit durch beständige Werkstoffwahl von PP-H
• ƒEffizienter Produktionsprozess durch hohes Behältervolumen