Dreifach-Schutz für Wärmetauscher
Während der Verarbeitung von Milch und Saft in der Lebensmittelindustrie kommen Wärmetauscher zum Einsatz. Um Verbraucher nicht zu gefährden, müssen die Oberflächen keimfrei sein. Eine neuartige Nanobeschichtung vereint drei Vorteile.
Gerade in den vielen Rillen und Mulden können sich hartnäckige Biofilme ablagern. Wegen dieser Verschmutzungen müssen Wärmetauscher aufwendig und regelmäßig mit agressiven Chemikalien gereinigt werden. Diese erhöhen wiederum die Korrosionsanfälligkeit. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn niedrig legierte Stähle zur Herstellung der Wärmetauscher verwendet werden.
Hydrophobe Verbindungen einbringen
Nun stellt das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien neue Nanobeschichtungen vor, die den Reinigungsaufwand für Wärmetauscher und deren Korrosion verringern. Die Forscher vereinen in den neuen Beschichtungen antiadhäsive, korrosionsschützende und, bei Bedarf, auch antimikrobielle Eigenschaften. Die antiadhäsiven Eigenschaften verwirklichen die Entwickler durch das Einbringen von hydrophoben Verbindungen, die dem gängigen Teflon ähneln. Sie verhindern die unerwünschte Biofilmbildung und lassen Rückstände einfacher weggleiten, bevor sie die Kanäle der Wärmetauscher verstopfen.
Diffusionsbarriere verbessern
Gleichzeitig verwenden die Forscher in ihren Beschichtungen Strukturen, die die Diffusionsbarriere verbessern. Die Strukturen verhindern vor allem die Korrosionsanfälligkeit der Wärmetauscher gegenüber korrodierenden Substanzen oder agressiven Reinigungsmitteln. Diese würden ansonsten die Beschichtung durchdringen. Gegen das Anwachsen von Keimen, Bakterien oder Pilzen bringen die Wissenschaftler kolloidales Kupfer in die Beschichtung ein. Durch Sauerstoff oder Wasser, das bei vielen Prozessen gegenwärtig ist, entstehen aus dem Kupfer dann Kupfer-Ionen. Sie wandern an die Oberfläche und verhindern durch ihre antimikrobielle Wirkung dort das Einnisten und das Wachstum von Keimen.
Lack chemisch stabil halten
„Zusätzlich können wir den Lack chemisch stabil halten. Sonst würde er den agressiven Chemikalien, die zur Reinigung notwendig sind, nicht standhalten“, erklärt Carsten Becker-Willinger, Leiter des Programmbereichs „Nanomere“ am INM. Auch für spezielle mechanische Belastungen lasse sich der Lack anpassen. Dies sei für die Verwendung in Wärmetauschern ebenfalls wichtig, da die einzelnen Bleche der Wärmetauscher an Berührungspunkten durch mechanische Schwingungen einem gewissen Abrieb unterliegen könnten.
Auch für Klimatisierung anwendbar
Grundsätzlich lasse sich der entwickelte Lack auch für Wärmetauscher in anderen Zusammenhängen anwenden. Dazu zähle zum Beispiel der große Bereich der Klimatisierung mittels Wärmetauscher. Außerdem eigne sich der Lack auch für Installationen zum Beispiel im Bereich von Kläranlagen. Der Lack ist mit gängigen Methoden auftragbar, wie zum Beispiel Sprühen oder Tauchen, gefolgt von einer Härtung. Er lässt sich auf Edelstahl, Stahl, Titan oder Aluminium verwenden. Durch gezieltes Anpassen der einzelnen Bestandteile können die Entwickler auf die besonderen und unterschiedlichen Bedürfnisse interessierter Anwender reagieren.