Austreiben von Isocyanat

Dipl. Ing. Jeannette Garre

Neben Polyolen und Polyaminen sind Isocyanate die Hauptausgangsprodukte für Polyurethane. Sie sind äußerst reaktiv und bewirken dadurch eine sehr schnelle Ausreaktion zum Endprodukt. Genau diese Eigenschaft wird auch für Vergussmassen gefordert, wie sie zunehmend in der Elektrotechnik zum Schutz von Bauelementen vor schädigenden Umgebungseinflüssen eingesetzt werden. Durch das Vergießen erreicht man dabei gleich mehrere Ziele: elektrische Isolation; Schutz vor mechanischen Störeinflüssen wie Schlag, Stoß oder Vibration; thermische Belastbarkeit; Korrosion; Langlebigkeit und – nicht unwesentlich – Schutz vor Kopie der Schaltung durch Wettbewerber.

Viel Know-how kann die 1906 gegründete Iso-Elektra Elektrochemische Fabrik GmbH, Elze, ins Feld führen. Ursprünglich auf die Produktion von Kabelgarnituren für die Elektrotechnik und Elektronik spezialisiert, gehört sie heute zu den erfahrenen Produzenten von Gießharzen, PUR-Rohstoffen und Chemierohstoffen für Lacke, Kleber und Beschichtungsprodukte. Dabei stellt Iso-Elektra auch Prepolymere und Aminmischungen für Epoxidharze, wie sie zum Beispiel in der Automobilindustrie verwendet werden, in Lohnproduktion her. Den Schwerpunkt der Aktivitäten legt man in Elze jedoch auf die Entwicklung sowie Herstellung von Vergussmassen für die Elektronik und Elektrotechnik.

Das als Vernetzer fungierende Isocyanat erweist sich als wahre Primadonna. Vor allem reagiert es äußerst sensibel mit Wasser und vergelt dann innerhalb kürzester Zeit. Für diesen unerwünschten Effekt reicht bereits ein unkontrolliertes Einwirken von Luftfeuchtigkeit. Hier liegt denn auch für Iso-Elektra der neuralgische Punkt der Lagerung und Verarbeitung von Isocyanat.

Vor der Verwendung in der PUR-Prepolymerherstellung ruht das Isocyanat in mehr als mannhohen Vorratskesseln mit einem Fassungsvermögen von 3 bzw. 6 m3. Das Austreiben der jeweils für den Produktionsprozess benötigten Isocyanatmenge aus diesen Behältern erfolgt durch saubere und getrocknete Druckluft (6 bar), die praktisch wie ein Inertgas wirkt.

Schon die geringste Feuchtigkeit im Isocyanat-Vorratsbehälter – selbst nicht absolut trockene Druckluft genügt bereits – führt unverzüglich zu mannigfaltigen Reaktionsproblemen: Belagbildung (Zuwachsen) an den Wänden des Behälters, Verdicken des Isocyanats durch Vergelen, Verklumpungen sowie Filmbildung auf der Flüssigkeitsoberfläche.

Es versteht sich, dass vergeltes Isocyanat nicht mehr für die Herstellung von Prepolymeren geeignet ist. Dieses als Mikrogel bezeichnete Nebenprodukt muss stets unter großem Aufwand ausgefiltert werden. Da geleeartige Stoffe naturgemäß jeden Filter rasch zusetzen, hatte man auch bei Iso-Elektra mit unerfreulich kurzen Standzeiten der Filtereinheiten zu kämpfen. Sowohl unter Qualitätssicherungs- wie auch Kostenaspekten zeigte sich, dass die eingesetzte Drucklufttrocknung mit einfachen Kältetrocknern keine dauerhafte Lösung sein konnte, da dieses Verfahren eine zu hohe Restfeuchtigkeit der Luft aufwies.

Eine absolut sichere und zudem wirtschaftliche Isocyanatbevorratung gewährleistet nun der Einsatz von Drypoint-M-Membrantrocknern des deutschen Druckluftspezialisten Beko Technologies in Neuss am Rhein. Mit ihnen gelang es nicht nur, die Standzeit der Filter zu verzehnfachen, sondern vor allem die Menge des Mikrogels – also des vergelten Isocyanats – um 90 % zu verringern.

In den Beko-Membrantrocknern erfolgt die Trocknung der Druckluft nach dem physikalischen Prinzip der Diffusion durch eine teildurchlässige Membran, wobei die Membranschicht auf der Innenseite von Hohlfasern aufgebracht ist. Im Modul sind zahlreiche solcher Hohlfasern zusammengefasst und werden in Längsrichtung von der zu trocknenden Druckluft durchströmt. Als treibende Kraft für die Diffusion ist ein Wasserdampf-Partialdruckgefälle zwischen Innen- und Außenseite der Membran notwendig. Hierfür wird bereits getrocknete Druckluft, so genannte Spülluft, abgezweigt, entspannt und im Gegenstrom über die Membranaußenseite geführt. Die Feuchtigkeit aus der Druckluft diffundiert durch die Membran in die Spülluft und wird mit dieser an die Umgebung abgegeben. Das bedeutet, dass beim Einsatz eines Membrantrockners kein Kondensat anfällt.

Weitere Vorteile der Drypoint-M-Membrantrockner sind: Die Module arbeiten völlig wartungsfrei sowie geräuscharm und benötigen keine elektrische Energie. Außerdem lassen sie sich mit äußerst geringem Installationsaufwand problemlos in bestehende Anlagen integrieren.

Zudem sichern Drypoint-M-Mem- brantrockner die Druckluftaufbereitung innerhalb eines sehr weit gefassten Einsatzspektrums, da sie je nach Auslegung sowohl für Anlagen mit äußerst geringem als auch größerem Abnahmebedarf geeignet sind. So können sie gleichermaßen Bestandteil einer zentralen Druckluftaufbereitung sein wie auch von isolierten Abnahmestellen mit eigener Druckluftaufbereitung.

Neben den rein verfahrenstechnischen Vorteilen der Drypoint-M-Membrantrockner waren es auch die umweltschonenden Aspekte, die die Iso-Elektra-Verantwortlichen überzeugten. Denn auch beim Thema Umweltschutz erweist man sich in Elze als Vorreiter der Branche. Unter anderem mit dem besonderen Engagement bei der Entwicklung von so genannten gefüllten Vergussmaterialien. Mit Naturstoffen, etwa Pflanzenölen, versetzt, benötigen sie im Herstellungsprozess deutlich weniger Energie als ungefüllte Vergussmassen. Als Ergebnis werden die Hauptprodukte von Iso-Elektra heute mit 50 % weniger Energie hergestellt als vor 15 Jahren.

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