SAGA - Schallabsorber für aggressive Abgasmedien

© KWO Dichtungstechnik GmbH

Strangförmiges PTFE-Material mit interner Faserstruktur zur Verwendung als Schallabsorber

© Kutzner+Weber

Durch Kondensateinwirkung beschädigte und aufgelöste Mineralfaserfüllung eines Schalldämpfers

© Fraunhofer IBP

Aus PTFE-Strängen aufbereitetes chemisch resistentes Fasermaterial und Faserverbund für die Messung der Schallabsorption

Kondensat zersetzt den Absorber

Im Zuge der Energieeinsparungsbemühungen der letzten Jahre wurden auch bei den Wärmeerzeugern, wie Öl- oder Gasheizungen, beachtliche Fortschritte im thermischen Wirkungsgrad erreicht. Diese Entwicklung führt jedoch zu steigenden Geräuschemission und erhöht infolge der niedrigen Abgastemperatur bei Brennwertgeräten die anfallende Kondensatmenge. Die meisten Abgasschalldämpfer, die in Heizungen eingesetzt werden, sind mit porösen Absorbermaterialien gefüllt – etwa aus Mineralfasern. Die kapillare, offenzellige Struktur »schluckt« den Schall. Das Manko: In diese Poren kann auch Kondensat eindringen. Das führt nicht nur dazu, dass der Schallabsorber seiner eigentlichen Aufgabe nicht mehr nachkommen kann. Auch das Absorbermaterial wird zersetzt und muss als Sondermüll entsorgt werden.

 

Absorberalternative aus PTFE

Im von der Bayerischen Forschungsstiftung geförderten Forschungsvorhaben wurden daher die kondensatempfindlichen Materialien durch die unvermeidlich anfallenden Abfälle aus der PTFE-Produktion ersetzt und so Nachhaltigkeit in dreierlei Hinsicht erreicht. Abfälle werden weiter verwertet. Es entstehen neue Produkte, die den Anforderungen standhalten. Sondermüll wird vermieden. Dazu entwickelte das Forscherteam des IBP zusammen mit den Industriepartnern KWO und Kutzner + Weber Verfahren, mit denen aus PTFE-Bändern, die bereits eine faserartige Struktur aufweisen, neue Schallabsorber entstehen.

 

Herstellung, Vorteile und Einsatzgebiete

PTFE hat, wie das Ausgangsmaterial für Mineralwolle, zunächst keinerlei akustische Eigenschaften. Diese erhält es erst, wenn es in Form von Fasern oder Granulaten aufbereitet und im Verbund eingesetzt wird. Da das Ausgangsmaterial für  PTFE-Produkte sehr teuer ist, verwenden die Forscher eine Auswahl an geeigneten kostengünstigen Abfallprodukten und bestehenden Verfahren zur Aufbereitung. Bänder aus PTFE erfüllen diese Anforderungen. Aufgrund ihrer Materialstruktur lassen sie sich mit rotierenden Stahlbürsten oder Nadelwalzen zu Fasern aufbereiten. Verarbeitet man diese Fasern weiter, entstehen variable, aber stabile Faserverbünde, die sich als Schallabsorber eignen. Anhand von Modellrechnungen und Messungen an Musteraufbauten konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass das angestrebte Ziel auf diese Weise erreicht wird: Die entstehenden Materialien absorbieren den Schallbreitbandig und dämpfen ihn im mittel- und hochfrequenten Bereich. Diese  Eigenschaften bleiben selbst dann erhalten, wenn das Material maschinell gereinigt und wiederverwendet wird. Ergo: Das Material lässt sich auch bei widrigen Bedingungen dauerhaft nutzen. Die Forscher wollen die neuen Schallabsorber zunächst einmal in aggressiven Abgasmedien verwenden. Aber auch in anderen Marktbereichen wie Medizintechnik und Lebensmittelindustrie bieten die Schalldämpfer ein großes Potenzial – schließlich kommt es auch dort auf chemische Neutralität und  Beständigkeit an. Und welcher Schallabsorber übersteht schon einen Vollwaschgang bei 90 °C unbeschadet und lässt sich danach wiederverwenden?