SAGA

Highlights aus Forschung und Entwicklung

Schallabsorber für agressive Abgasmedien

Öl- oder Gasheizungen lassen es in den heimischen vier Wänden wohlig warm werden – und zwar mittlerweile auf sehr energiesparsame Weise. Sprich: Die Wärme erzeuger haben beachtliche Fortschritte im thermischen Wirkungsgrad erreicht. Doch sind sie dadurch lauter geworden, und aufgrund der Abgastemperatur bei Brennwertgeräten fällt auch deutlich mehr Kondensat an.

© Fraunhofer IBP

Durch Kondensateinwirkung beschädigte und aufgelöste Mineralfaserfüllung eines Schalldämpfers.

© Fraunhofer IBP

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

© Fraunhofer IBP

Simulation der Durchströmung zur Bestimmung des Strömungswiderstands.

Kondensat zersetzt den Absorber

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.

 

Absorber aus PTFE – besser bekannt als Teflon

Forscher des Fraunhofer IBP haben die kondensatempfindlichen Materialien durch Abfälle aus der PTFE-Produktion – landläufig als Teflon bekannt – ersetzt, die unvermeidlich anfallen. Das Forschungsvorhaben wird von der Bayerischen Forschungsstiftung gefördert. Auf diese Weise erreichen die Wissenschaftler Nachhaltigkeit in dreierlei Hinsicht: Abfälle werden weiter verwertet. Es entstehen neue Produkte, die den Anforderungen standhalten. Sondermüll wird vermieden. Dazu entwickelte das Forscherteam zusammen mit den Industriepartnern KWO und Kutzner + Weber Verfahren, um aus PTFE-Bändern mit einer faserartigen Struktur neue Schallabsorber herzustellen.

 

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 Schall breitbandig 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?