Bruchfest, verwindungssteif und wärmebeständig – wegen seiner vorteilhaften Eigenschaften ist Phenolharz bei vielen Anwendungen in der Industrie beliebt. Der Kunststoff aus der Familie der Duroplaste wird auch heute noch als Filtermaterial verwendet, denn für die anspruchsvolle Aufgabe, aggressive Medien zu filtrieren, sind oft hohe Temperatur- und Druckbeständigkeit gefragt. Doch aufgrund des umwelttechnisch bedenklichen Herstellungsprozesses wird aktuell immer weniger Phenolharz produziert.
Was die Umwelt freut, bringt Anwender in Schwierigkeiten. Zum Beispiel in der chemischen Industrie: Dort werden Filterkerzen aus Phenolharz nach wie vor eingesetzt. Aufgrund der sinkenden Verfügbarkeit des Materials steigen jedoch die Preise, Lieferzeiten von bis zu 20 Wochen sind inzwischen keine Seltenheit mehr. Mit dieser wachsenden Herausforderung hatte auch die Levaco Chemicals GmbH aus Leverkusen zu kämpfen.
Um die Produktion zukunftsfähig aufzustellen und den ökologischen Fußabdruck zu reduzieren, suchte der ehemalige Bayer-Konzernbereich daher frühzeitig nach Alternativen. Fündig wurde das Chemieunternehmen bei Eaton. Der Filtrationsspezialist konnte Levaco eine Lösung anbieten, die Filterkerzen aus Phenolharz ökonomisch wie auch ökologisch den Rang ablaufen kann.
Filterkerzen zur Homogenisierung
Levaco hat den Firmensitz und Produktionsstandort im Chempark Leverkusen. Das Produktportfolio umfasst Spezialitäten wie Dispergiermittel, Emulgatoren, Netzmittel, Entschäumer und Superabsorber. Darüber hinaus beschäftigt sich Levaco mit Lohnfertigung von Spezialchemikalien für namhafte Chemieunternehmen. Der Unternehmensbereich Coating Solutions zählt vor allem Abnehmer aus der Farben-, Lack- und Tintenindustrie zu seinen Kunden, aber auch Holzschutzmittel, Industriebeschichtungen und Pigmentpräparationen werden mit den Chemikalien des Unternehmensbereichs optimiert. Bei vielen Herstellprozessen der Chemikalien sind Filter ein unverzichtbarer Bestandteil der Verfahrenskette.
Eines der Zwischenprodukte des Geschäftsbereichs Coating Solutions, bei dessen Herstellung Filterkerzen aus Phenolharz lange Zeit eine wesentliche Prozesskomponente darstellten, ist ein mit Dichlorethan agglomeriertes Aminkondensat. Diese gelartige Flüssigkeit dient als Grundstoff für Pigmente und Füllstoffe: So verhilft sie vor allem Farben und Beschichtungen zu deren schützenden Eigenschaften.
Um die gewünschte Konsistenz zu erreichen, wird das Aminkondensat mit Wasser gemischt. Dabei entstehen inhomogene Agglomerate, die die Produktqualität negativ beeinflussen. Die Filterkerzen dienen im Prozess vor allem der Gleichverteilung der Partikelgrößen, damit ein homogenes Produkt entsteht.
Polyamid als passende Alternative
Die außergewöhnlichen Eigenschaften von Filterkerzen aus Phenolharz machten die Suche nach einer Alternative jedoch nicht leicht. Hohe Temperatur- und Druckresistenz, starke chemische Beständigkeit – all das ist bei Phenolharz selbstverständlich. Daher waren Filterkerzen aus dem Alleskönnermaterial lange Zeit Standard.
Als mögliche Alternative kam Eaton Polyamid in den Sinn: Polyamid verträgt höheren Druck und höhere Temperaturen als beispielsweise Polyester oder Polypropylen. Die möglichen Feinheitsgrade entsprechen in etwa denen von Phenolharz und können in einigen Fällen sogar besser sein. Damit wurde die Anwendung zu einem Fall für Loftrex-Nylon-Filterkerzen. Die schmelzgeblasenen Filterkerzen aus Polyamid halten hohen Betriebstemperaturen von bis zu 120 °C und einem Differenzdruck von bis zu 2,5 bar bei Umgebungstemperatur stand. Die Filter aus einem Polyamid-6-Polymermaterial werden mit Melt-Blown-Technologie hergestellt. Das Ergebnis ist eine leistungsfähige und langlebige Filterkerze aus feinporigem Material. Ihre besonders glatte Oberfläche reduziert darüber hinaus die Fasermigration deutlich. Das kommt auch dem Prozess bei Levaco zugute, da freigesetzte Fasern der Filter als Verunreinigungen die Produktqualität reduzieren könnten.
Standzeit nahzu verdoppelt
Für die ideale Homogenisierung des Aminkondensats setzten die Filtrationsingenieure von Eaton auf Loftrex-Nylon-Filterkerzen mit einer Abscheiderate von 100 µm. Eine Wahl, die sich als richtig erwies: Mit optimiertem Differenzdruck und Durchflussrate kann Levaco dieselben Filterkerzen für bis zu fünf Batches des Produkts einsetzen. Mit einem 50er- und einem 25er-Kerzengehäuse kommen in der Anlage insgesamt 75 Filterkerzen zum Einsatz. Zusammen ermöglichen sie einen Durchsatz von 10 m3/h. Gerade bei zahlreichen parallel eingesetzten Filterkerzen macht sich die hohe Leistung der Filterkerzen auch ökonomisch sehr schnell positiv bemerkbar.
Die Standzeit der neuen Polyamid-Filterkerzen liegt etwa beim Doppelten der ersetzten Phenolharz-Filterkerzen. Für Levaco bedeutet das: Bei gleichbleibender Produktqualität werden erheblich weniger Verbrauchsgüter benötigt. Da Polyamid im Gegensatz zu Phenolharz ein leicht verfügbares Filtermaterial ist, können zudem kurze Lieferzeiten realisiert werden.
Nachdem sich die Beschichtungsexperten von Levaco mit dem Wunsch nach neuen Filtermedien an Eaton gewandt hatten, vergingen keine zwei Wochen, bis sie die erste Mustersendung zum Testen erhielten. Nach Probedurchläufen bekam Eaton schließlich wenige Monate später die Order über die Filterkerzen.
Dass der Weg dorthin kein Stolperpfad wurde, liegt vor allem am partnerschaftlichen Vertrauensverhältnis zwischen Lösungsanbieter und Kunde. Levaco hat die Filterkerzen auf Herz und Nieren getestet und schließlich als die Lösung des Problems identifiziert. Die neuen Filterkerzen helfen nun, die gleichbleibend hohe Produktqualität zu bewahren, die Levaco-Kunden gewohnt sind.
Eaton Technologies GmbH, Langenlonsheim
Autor: Jenö Inderfurth
Vertriebsingenieur,
Eaton Technologies, Germany
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