Sicherer Einsatz biolöslicher Faserdämmstoffe in Atmosphären von Thermoprozessanlagen

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Förderinstitution:AiF, FOGI
Arbeitsgruppe:Ofenbau
Bearbeiter:Dipl.-Ing. Jürgen Rank
E-Mail:juergen [dot] rankatiwtt [dot] tu-freiberg [dot] de
Start, Laufzeit:01.12.2007, 2 Jahre

Dämmstoffe aus keramischer Wolle werden aufgrund ihrer Eigenschaften wie niedrige Wärmeleitfähigkeit, niedrige Rohdichte und dadurch geringe Masse sowie wegen ihrer Elastizität für viele Zwecke bevorzugt verwendet. Abhängig von speziellen materialtypischen Eigenschaften und Formen können die hochwertigsten dieser Dämmstoffe bei verschiedenen Gasatmosphären bis zu Temperaturen von 1800 °C eingesetzt werden. In Deutschland werden pro Jahr ca. 17.000 t Hochtemperaturfasern eingesetzt.

Mit der Diskussion zur Gesundheitsschädigung durch Asbestmaterial wurden auch die keramischen Wollen (refractory ceramic fibres = RCF), welche oft zur Wärmedämmung in Thermoprozessanlagen verwendet werden, ins Blickfeld gerückt. Für die Einteilung der Wollen auf Grund ihrer biologischen Wirkung sind die Faserabmessung und die Biobeständigkeit von Bedeutung. Besonders kritisch werden Fasern mit einer Länge von > 5 µm, einer Dicke < 3 µm und einem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von > 3 eingestuft.

Als Ersatzmaterialien werden Dämmwollen der Systeme CaO-MgO-SiO2 oder CaO-Al2O3, gegebenenfalls mit stabilisierenden Zusätzen von ZrO2, angeboten. Die von den Herstellern angegebene Klassifikationstemperatur dieser biolöslicheren Wollen (high temperature glass fibres = HTGF bzw. alkali earth silcate = AES) liegt bei Temperaturen bis 1250 °C. Damit sind Thermoprozessanlagen zur Erwärmung und Wärmebehandlung von Stahl sowie Brennöfen der Fein- und Grobkeramik ins Einsatzfeld dieser Wollen eingeordnet.

An dieser Stelle benötigt jeder Anwender Aussagen zu Klassifikationstemperatur, Wärmeleitfähigkeit und Rohdichte, welche in der Regel alle aus den entsprechenden Datenblättern der Hersteller entnommen werden können. Zum Verhalten der Dämmstoffe in verschiedenen Ofenatmosphären (oxidierend, neutral, reduzierend), zum Thermoschockverhalten bei periodischem Betrieb oder gar zur chemischen Beständigkeit gegenüber möglichen Atmosphärenbestandteilen bleiben in Bezug auf biolöslicheren Wollen (HTGF-Fasern) meistens jedoch alle Fragen offen.

Ziel des Projektes soll es sein, die Unsicherheit über die zulässigen Einsatzbedingungen der biolöslicheren Wollen deutlich zu verringern. Für die Anwender im Thermoprozessanlagenbau sollen Aussagen bereitgestellt werden, um Erzeugnisse aus AES- bzw. HTGF-Materialien sicherer auswählen und einsetzen zu können. So können für die Anlagenbauer und für die Anlagenbetreiber wirtschaftliche Schäden durch den Einsatz biolöslicherer Wollen unter für sie ungeeigneten Bedingungen vermieden werden. Es kann den Vorgaben des Gesetzgebers und dem Wunsch der Anlagenbetreiber nach dem weitestgehenden verantwortbaren Einsatz solcher Materialien entsprochen werden.