月: 2023年6月

Was ist eine Kohlebürste?

Kohlebürsten sind leitfähige Gleitteile, die in Motoren und Generatoren verwendet werden.

Sie werden in Gleichstrommotoren und großen Generatoren verwendet. Es handelt sich um gleitende Teile, die sich abnutzen und regelmäßig ausgetauscht werden müssen.

Es besteht die Gefahr eines Motorschadens, wenn sie über die auf ihnen eingeprägte Verschleißgrenze hinaus verwendet werden.

Anwendungen von Kohlebürsten

Kohlebürsten sind ein Bauteil, das in einigen Motoren verwendet wird. Sie werden in drei Hauptanwendungen eingesetzt: Gleichrichtung, Stromabnahme und Erdung.

1. Kohlebürsten für die Gleichrichtung

Gleichrichtungsanwendungen dienen dazu, die Polarität der Wicklungen von Gleichstrommotoren umzukehren. Nachfolgend ein Beispiel für den Einsatz von Kohlebürsten zur Kommutierung:

• Gleichstrommotoren in Elektrowerkzeugen
• Motoren für den Antrieb von Scheibenwischern und Türscheiben in Autos
• Betrieb von Gleichstrommotoren in Straßenbahnen

Gleichstrommotoren sind an batteriebetriebenen Elektrowerkzeugen und Bordgeräten angebracht, für die Kohlebürsten im Inneren verwendet werden.

2. Kohlebürsten für die Stromabnahme

Die Stromabnahme ist eine Anwendung, bei der es darum geht, Strom durch einen rotierenden Körper zu leiten. Beispiele für den Einsatz von Kohlebürsten für die Stromabnahme sind:

• Drahtgewickelte Induktionsmotoren, die in Brückenkränen usw. verwendet werden
• Zur Übertragung von Messsignalen an rotierende Körper

Es gibt eine Vorrichtung, die als Schleifring bezeichnet wird und Strom und elektrische Signale an rotierende Elemente überträgt und in der Kohlebürsten verwendet werden. Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen, wie z. B. die interne Temperaturübertragung in Mischern.

Die meisten Wechselstrommotoren sind Käfiginduktionsmotoren ohne Kohlebürsten, aber wenn ein gewickelter Induktionsmotor gewählt wird, werden Kohlebürsten für den Anschluss der Sekundärwicklung verwendet.

3. Kohlebürsten für die Erdung 

Diese werden manchmal verwendet, um elektrische Korrosion zu verhindern. Elektrische Korrosion ist ein Phänomen, bei dem Elektrizität durch die rotierende Welle von rotierenden Geräten fließt und die Lager durch Elektrolyse korrodieren lässt.

Dieses Phänomen tritt am ehesten bei umrichterbetriebenen Motoren und Generatoren auf und kann durch Erdung der rotierenden Welle mit einer Kohlebürste verhindert werden. Kohlebürsten, die die Welle zum Zweck der elektrolytischen Korrosion erden, werden auch ‚Erdungsbürsten‘ genannt.

Funktionsweise der Kohlebürste

Eine Kohlebürste besteht aus einem Bürstenteil, Leitungsdrähten und Federn:

1. Bürstenteil

Der Bürstenteil ist der Teil, der den Rotor berührt und an ihm gleitet. In den meisten Fällen wird Graphit als Material verwendet. Graphit wird verwendet, weil es leicht, rostbeständig und leitfähig ist und gut gleitet.

Die Größe der Bürste wird nach den Abmessungen der Halterung für die Kohlebürste ausgewählt. Es gibt Katalogprodukte, aber in vielen Fällen kann der Hersteller der Kohlebürsten ein ähnliches Produkt herstellen, wenn er die Form und die Abmessungen angibt.

2. Leitungsdrähte

Der Leitungsdraht ist der Teil der Verdrahtung, der mit der Bürste verbunden ist. In den meisten Fällen handelt es sich um blanke Kupferdrähte mit einer verdrillten Drahtstruktur. Die Form und Größe der Klemmen werden entsprechend der Form der anzuschließenden Klemmenleiste ausgewählt.

Je größer der verwendete Stromwert ist, desto dicker ist der Leitungsdraht und desto größer ist oft die Klemme.

3. Federn

Die Feder ist der Teil, der Druck ausübt, um den Bürstenteil gegen den Kommutator zu drücken. Sie kann weggelassen werden, wenn der Bürstenhalter mit einer Feder ausgestattet ist. Die Federn sind in den meisten Fällen um die Leitungen herum angebracht.

Weitere Informationen zu Kohlebürsten

Bürstenlose Motoren

Bürstenmotoren waren der vorherrschende Motortyp für Gleichstromversorgungen. Bürstenmotoren verwenden Kohlebürsten und Kommutatoren im Inneren. Gleichstrommotoren hatten daher den Nachteil, dass die Kohlebürsten, die sich mit der Zeit abnutzen, regelmäßig ausgetauscht werden mussten.

In den letzten Jahren sind viele Gleichstrommotoren zu bürstenlosen Motoren geworden. Bürstenlose Motoren verwenden keine Bürsten, da die Stromversorgung durch ein spezielles Netzteil moduliert wird. Obwohl sie ein spezielles Netzteil benötigen, sind sie aufgrund des Fehlens von Bürsten einfach zu warten und kompakt.

Bürstenmotoren sind einfach und kostengünstig in der Konstruktion und werden eingesetzt, wenn keine Drehzahlregelung erforderlich ist. Bürstenlose Motoren werden eingesetzt, wenn eine Drehzahlregelung oder ein konstantes Drehmoment erforderlich ist.

Was ist eine Verlängerungsmutter?

Eine Verlängerungsmutter ist eine Mutter, die zwei Bolzen miteinander verbindet, um die Höhe des Bolzens zu vergrößern.

Die Form der Verlängerungsmutter ist häufig sechseckig, wie bei den meisten Muttern. Aufgrund ihrer größeren Länge hat das Produkt als Ganzes jedoch die Form eines sechseckigen Prismas.

Verlängerungsmuttern sind an beiden Stirnseiten mit einem Gewindestift oder einem Außengewinde versehen, aber es gibt verschiedene Arten, darunter solche mit einem Innengewinde auf der einen Seite und einem Außengewinde auf der anderen Seite, solche mit Innengewinde auf beiden Seiten und solche mit Außengewinde auf beiden Seiten. Verlängerungsmuttern werden auch als Langmuttern, Verbindungsmuttern oder Kupplungsmutter bezeichnet.

Sie werden manchmal auch als Abstandshalter bezeichnet, weil sie Platz schaffen. Es ist jedoch anzumerken, dass sich ein Abstandhalter auch auf ein einfaches zylindrisches Rohr ohne Außen- oder Innengewinde beziehen kann.

Anwendungen von Verlängerungsmuttern

Verlängerungsmuttern werden beispielsweise häufig bei Motherboard-Anschlüssen in Computern verwendet. Verlängerungsmuttern ermöglichen es, Platz zu schaffen, um Kollisionen mit benachbarten Gehäusen oder Platinen zu vermeiden, oder mehrere Platinen übereinander zu stapeln.

Es ist auch möglich, ein einfaches Gehäuse zu bauen, indem man die Platinen zwischen den Säulen einklemmt. Die Schrauben auf der Steckerseite können angezogen werden, um den Stecker zu sichern. Neben elektronischen Geräten wie Computern werden Verlängerungsmuttern auch zur Befestigung von Geräten im Bauwesen und bei Außeninstallationen verwendet.

Konkrete Anwendungsbeispiele sind die Verbindung von flexiblen Gewindestangen in Sportanlagen, Trampolinen, die als Spielplatzgeräte installiert sind, oder auf Campingplätzen. In Städten sind Verlängerungsmuttern dafür zuständig, die Höhe für die Nivellierung zu justieren, z. B. bei der Aufstellung von Verkaufsautomaten.

Funktionsweise der Verlängerungsmutter

Verlängerungsmuttern können zwei Gewindeteile miteinander verbinden, indem sie aufgrund des Vorhandenseins von Innen- oder Außengewinden an beiden Stirnseiten und ihrer Gesamtlänge einen Abstand zwischen ihnen einhalten.

Die schraubenförmige Steigung der Schraube hat einen Winkel, den so genannten Steigungswinkel, der es ermöglicht, die Position durch Drehen der Schraube nach Wunsch einzustellen. Die Schraube hat im Allgemeinen ein Rechtsgewinde, d. h., wenn sie im Uhrzeigersinn gedreht wird, schiebt sich die Schraube nach hinten.

Dieses Vorrücken der Schraube ermöglicht es, selbst die heikelsten Positionen einzustellen und zu fixieren. Der Abstand zwischen den beiden Stirnseiten ermöglicht es außerdem, die beiden Teile auf Abstand zu halten.

Weitere Informationen zu Verlängerungsmuttern

1. Verhinderung des Lösens von Schrauben mit Doppelmuttern

Die Doppelmuttermethode ist ein Mittel, um zu verhindern, dass sich Schrauben, nicht nur Verlängerungsmuttern, beim Einstellen der Position aufgrund von Vibrationen oder anderen Faktoren drehen und lösen. Bei dieser Methode werden zwei einander gegenüberliegende Muttern angezogen, um ein Drehen und Lösen zu verhindern.

Die Doppelmuttermethode kann auch verwendet werden, um ein Lösen durch Drehen bei der Positionierung mit Doppelmuttern zu verhindern.

2. Normen für Verlängerungsmuttern

Bei den in Verlängerungsmuttern verwendeten Schrauben handelt es sich in der Regel um metrische Schrauben. Der Nenndurchmesser der Schraube wird durch eine Notation wie M○ und die Schraubensteigung durch eine Zahl wie x1,5 angegeben.

Darüber hinaus können der Nenndurchmesser des Gewindes der Verlängerungsmutter und die Größe der zweiseitigen Sechskantbreite auch der ISO-Norm entsprechen, aber nicht alle Produkte werden nach diesen Normen hergestellt. Es ist wichtig, das richtige Produkt für die jeweilige Anwendung und den jeweiligen Zweck auszuwählen.

3. Material der Verlängerungsmutter

Verlängerungsmuttern werden häufig aus Stahlwerkstoffen hergestellt, wobei legierte Stähle wie S45C, SWCH (Kohlenstoffstahldraht zum Kaltstauchen) und SS400 sowie nichtrostende legierte Stähle wie SUS304 und XM7 verwendet werden. Wie bei allgemeinen Schraubenteilen und Sechskantmuttern gehören zu den Oberflächenbehandlungen die dreiwertige Chromatierung und die Beschichtung mit einer schwarz gefärbten Oberfläche.

Bei der Wahl von rostfreiem Stahl ist die Korrosionsbeständigkeit höher, aber es ist zu beachten, dass auch die Kosten höher sind. Es wird empfohlen, je nach Umgebung und Verwendungszweck der Verlängerungsmutter das am besten geeignete Material zu wählen.

Was ist ein automatischer Probenehmer?

Ein Automatischer Probenehmer ist ein Gerät zur automatischen Probenvorbereitung.

Wenn ein Analysegerät zur Durchführung einer Analyse verwendet wird, ist es üblich, die Probe manuell einzuführen. Mit Hilfe eines automatischen Probenehmers kann die Probe automatisch zugeführt und analysiert werden.

Sie werden in der Regel in Kombination mit Elementaranalysatoren, Chromatographen und anderen Analysatoren verwendet. Es wurden verschiedene Arten von Automatischen Probenehmern entwickelt, die auf das Einführungssystem des Analysators abgestimmt sind, z. B. für feste und flüssige Proben.

Anwendungen von automatischen Probenehmern

Automatische Probenehmer werden in einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt. Typische Beispiele sind die Chromatographie, die Umweltanalytik sowie die Pharma- und Lebensmittelindustrie.

Sie werden für die automatische Injektion von Proben bei Analysen wie der Flüssigchromatographie (LC) und der Gaschromatographie (GC) verwendet. Der Einsatz von Automatischen Probenehmern ermöglicht eine genauere und schnellere Durchführung von Analysen als die manuelle Injektion von Proben.

In der Umweltanalytik werden sie zur Bestimmung der Konzentration von Schadstoffen in Wasser und Luft eingesetzt. Da eine kontinuierliche Messung in regelmäßigen Abständen möglich ist, sind sie ein unverzichtbares Instrument in Anlagen zur kontinuierlichen Kontrolle von Prozesssystemen.

Auch in der Lebensmittelindustrie und im pharmazeutischen Bereich sind sie weit verbreitet. Im medizinischen Bereich werden sie für die Untersuchung von Blut und Urin eingesetzt und verarbeiten effizient eine große Anzahl von Proben. In der Pharmazie und in anderen Bereichen werden sie für die Analyse der Zusammensetzung von Rohstoffen und Produkten eingesetzt und eignen sich für die hochpräzise Analyse großer Mengen.

Funktionsweise der automatischen Probenehmer

Automatische Probenehmer gibt es in einer Vielzahl von Typen und Anwendungen, die jeweils unterschiedliche Prinzipien haben.

Bei der Analyse mit einem Automatischen Probenehmer muss zunächst die Probe vorbereitet werden. Die zu injizierende Probe wird vorab in eine Probenschale, eine Mikrotiterplatte oder einen anderen Probenbehälter gegeben, und das Injektionsvolumen und die Anzahl der Injektionen werden entsprechend dem Probenvolumen und der Konzentration eingestellt. Viele automatische Probenehmer sind auch so konzipiert, dass sie die Probenvorbereitung automatisch durchführen.

Sobald die Probenvorbereitung abgeschlossen ist, wird die Probe im Probenbehälter in den Autosampler geladen und automatisch zugeführt. Einige Autosampler können auch so ausgestattet sein, dass sie die Probe automatisch mischen und die Temperatur kontrollieren.

Sobald die Probe eingefüllt ist, führt das Analysegerät automatisch die Analyse durch. Die Ergebnisse der Analyse werden vom Autosampler verarbeitet und können an einen PC oder ein Datenerfassungsgerät übertragen werden.

Arten von automatischen Probenehmern

Es gibt verschiedene Arten von automatischen Probenehmern, je nach dem verwendeten Analysegerät und der Art der Probe. Im Folgenden sind einige Typen von automatischen Probenehmern aufgeführt:

1. Random-Access-Typ

Dieser Typ von automatischen Probenehmern kann für die Zuführung einer Vielzahl von Probentypen verwendet werden. Sie werden für die Verarbeitung großer Probenmengen eingesetzt und sind sehr effizient. Er zeichnet sich durch eine hohe analytische Vielseitigkeit aus.

2. Front-Access-Typ

Front-Access automatische Probenehmer werden verwendet, wenn die Probe manuell über die Frontplatte zugeführt wird. Da die Probe nicht automatisch zugeführt wird, ist die Einstellung und Entnahme der Probe zeitaufwändig. Das Gerät ist jedoch leicht zu handhaben und die Probeneinstellung ist einfacher als bei manuellen Messungen.

Modelle mit Frontzugang erfordern eine manuelle Einstellung und werden für die Verarbeitung kleiner Probenmengen verwendet. Sie eignen sich für die Verwendung von teuren Reagenzien und für die Analyse kleiner Probenmengen. Aufgrund ihrer Eigenschaften werden diese Produkte im Bereich der Forschung und Entwicklung eingesetzt.

3. Carry-Fill-Typ

Dieser Typ von automatischen Probenehmern liefert die Proben durch automatisches Ansaugen. Sie werden z.B. in der Flüssigkeitschromatographie eingesetzt, wenn sich eine geeignete Probe im Ansaugbereich befindet.

In der Farb- und Fluoreszenzspektralanalyse werden sie eingesetzt, um eine genaue Probenzufuhr zu gewährleisten. Auch in der Zellkulturanalytik werden sie eingesetzt, um eine automatische Probenzufuhr zu realisieren.

4. Mikrotiterplatten

Automatische Probenehmer, die Mikroplatten zur gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Proben verwenden. Sie werden für Analysen verwendet, die einen hohen Durchsatz erfordern.

Was ist eine Messblende?

Eine Messblende ist eine dünne Metallplatte mit einem perforierten (gelochten) Verlauf.

Sie werden verwendet, um den Durchfluss und den Druck von Flüssigkeiten zu steuern, z. B. in Rohrleitungen. Messblenden werden im Allgemeinen auch als Blenden bezeichnet.

Anwendungen von Messblenden

Messblenden werden in einer Vielzahl von Situationen zur Durchfluss- und Druckregelung in industriellen und gewerblichen Rohrleitungen verwendet.

So werden Messblenden beispielsweise zur Messung des Flüssigkeitsdurchflusses in Rohrleitungen als Differenzdruck-Durchflussmesser verwendet. Die Flüssigkeit wird aus den Flanschen vor und nach der Messblende entnommen, und der Differenzdruck wird in eine Durchflussmenge umgewandelt und auf dem Anzeigegerät angezeigt.

Stoßdämpfer nutzen den hohen Druckabfall der Messblende aus. Je kleiner der Lochdurchmesser der Messblende ist, desto höher ist der Druckabfall der Flüssigkeit und desto größer ist die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers. Umgekehrt führt ein größerer Lochdurchmesser zu einer geringeren Dämpfungskraft.

Funktionsweise von Messblenden

Zur kurzen Erläuterung des Messblendenprinzips sei gesagt, dass der Flüssigkeitsdruck hinter der Messblende geringer ist als vor der Messblende, basierend auf dem Satz von Bernoulli, da der Innendurchmesser der Messblendenöffnung kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrs, in dem die Messblende installiert ist.

*Das Theorem von Bernoulli ist ein Gesetz zur Erhaltung der Energie in der Flüssigkeitsströmung.

Wenn ein Fluid durch ein kleines Loch in einer Messblende strömt, entsteht vor und hinter der Messblende in der Rohrleitung ein Druckunterschied. Dies ist auf das Bernoulli-Gesetz zurückzuführen, das besagt, dass die Druckenergie, die Geschwindigkeitsenergie und die potenzielle Energie in einem Rohr immer konstant sind.

Die Flüssigkeit hat unmittelbar nach dem Passieren der Messblende eine höhere Strömungsgeschwindigkeit, so dass die Geschwindigkeitsenergie zunimmt. Wenn die potenzielle Energie gleich bleibt, nimmt die Druckenergie um den gleichen Betrag ab, wie die Geschwindigkeitsenergie zunimmt. Durch Messung dieses Unterschieds als Druckdifferenz vor und nach der Messblende lässt sich die Durchflussmenge der Flüssigkeit berechnen.

Wenn eine Messblende zur Durchfluss- oder Druckregelung verwendet wird, kann der Durchfluss hinter der Blende anhand einer Gleichung bestimmt werden.

Arten von Messblenden

Es gibt vier Haupttypen von Messblenden: konzentrische Blende, Quadrantenblende, exzentrische Blende und elliptische Blende.

1. Konzentrische Blende

Wird in Durchflussmessern mit Blenden verwendet, z. B. in allgemeinen Differenzdruckmessgeräten.

2. Quadrantenblende

Wird verwendet, wenn der Durchfluss in der Rohrleitung gering und die Reynoldszahl klein ist. Die Reynoldszahl ist eine dimensionslose Zahl, die das Verhältnis von Trägheits- und Viskositätskräften angibt.

3. Exzentrische Blende

Sie wird verwendet, wenn die Flüssigkeit eine Aufschlämmung enthält (ein Gemisch aus festen Partikeln und Flüssigkeit). Die Blende wird an der Unterseite des Rohrs angebracht, um den Durchfluss des Schlamms zu erleichtern.

4. Elliptische Blende

Wird in gleicher Weise wie exzentrische Blenden verwendet.

Beim Einbau einer Blende in eine Rohrleitung wird die Blende zwischen Flansche geklemmt und als Baugruppe verwendet. Manchmal werden sie vormontiert in Produkten, wie z. B. Stoßdämpfern, verwendet.

Was ist ein Allrad?

Allräder sind Räder, die sich in jede Richtung bewegen können und aus einem rotierenden Hauptteil im Gehäuseteil und einem passiven rotierenden Teil aus Rollen bestehen, der sich am äußeren Kreis des Gehäuses befindet.

Sie werden in der Regel als ein Satz von drei oder vier Rädern verwendet. Im Vergleich zu Radkonfigurationen mit Reifen, bei denen Lenk- und andere Vorrichtungen wie in Automobilen zum Einsatz kommen, ist der Bewegungsmechanismus einfacher und eignet sich daher besser für eine Verkleinerung und Gewichtsreduzierung.

Anwendungen für Allräder

Allräder werden hauptsächlich als Bewegungsmechanismen für Roboter und Wagen eingesetzt. Da sie sich auf engem Raum bewegen können, werden sie häufig als unbemannte Transportroboter in Fabriken und Lagern sowie als Rollstühle in Innenräumen wie Krankenhäusern eingesetzt.

Zu den Allrädern als unbemannte Transportroboter gehören auch Roboter mit einer mit Sensoren ausgestatteten Personenverfolgungsfunktion. Da sie mit Arbeitsgeräten bewegt werden können, können sie sowohl als Rollwagen als auch als Arbeitsplattform eingesetzt werden.

Allrad-Prinzip

Ein Allrad ist ein Rad, das die Antriebskraft eines Motors in vertikaler Richtung überträgt und sich in horizontaler Richtung durch einen freien Mechanismus ohne eigene Antriebskraft dreht. Das Drehen und die parallele Bewegung in alle Richtungen wird durch die Anpassung der Drehzahlregelung jedes Motors an die Bodenhaftung des Omni-Rades ermöglicht.

Sie werden gewöhnlich in Sätzen von drei oder vier Rädern verwendet. Die Merkmale der einzelnen Räder sind nachstehend aufgeführt:

1. Drei-Rad-Konfiguration

Im Vergleich zu einer vierrädrigen Konfiguration hat eine dreirädrige Konfiguration den Vorteil, dass sie ein Antriebssystem weniger hat, was bedeutet, dass sie kleiner und leichter sein kann. Allerdings ist der Betrag der Bewegung in jede Richtung die kombinierte Kraft der Vektoren, so dass sich je nach Straßenbelag die Geradlinigkeit des Fahrzeugs verschlechtern kann.

2. Vier-Rad-Konfiguration

Bei einer Vierradkonfiguration ist die Bewegung in den Richtungen vorne-hinten und links-rechts die gleiche wie bei einem Fahrzeug mit normalen Reifen, so dass ein hohes Maß an Geradheit zu erwarten ist. Da das Antriebssystem jedoch ein Antriebssystem mehr hat als bei der Dreiradkonfiguration, ist das Gerät als Ganzes größer und schwerer, was ein Nachteil ist.

Funktionsweise von Allrädern

Vorteile

• Kann auf der Stelle drehen und sich parallel in alle Richtungen bewegen.
• Das Antriebssystem kann als ein Rad mit mindestens drei Rädern konfiguriert werden, was den Bewegungsmechanismus im Vergleich zu Vierradantrieben vereinfacht und ihn kleiner und leichter macht.
• Es erzeugt weniger Vibrationen während des Betriebs.

Insbesondere bei mobilen Robotern gibt es einen großen Unterschied: zweirädrige Roboter bewegen sich grundsätzlich immer vorwärts, wobei sie die Bewegungsrichtung in Richtung des Ziels ändern, während sich Allrad-Roboter immer parallel zum Ziel in einer festen Richtung bewegen.

Das bedeutet, dass das Allrad das Verfahren des Bewegens nach dem Richtungswechsel bei der Bewegung eliminiert, was ein großer Vorteil der schnellen Bewegung auf kürzestem Weg ist.

Weil das Allrad einen so großen Vorteil bei der schnellen Bewegung hat, sind viele Roboter für Roboterwettbewerbe, bei denen die Zeit zum Erreichen des Ziels usw. konkurriert wird, mit einem Bewegungsmechanismus unter Verwendung des Allrads ausgestattet.

Für Allräder gibt es keine feste Bauteilstruktur und die Anzahl und der Winkel der in den passiven Drehteilen angeordneten Rollen sowie die verwendeten Materialien können variieren. Jedes Allrad hat seine eigene spezielle Umgebung, Anwendung und Belastbarkeit, so dass es notwendig ist, das richtige für den beabsichtigten Einsatz zu wählen.

Nachteile

Allräder haben den Nachteil, dass sie anfällig für Stöße und den Einsatz im Freien sind. Dies ist auf das Funktionsprinzip der Allräder zurückzuführen und beide Bedingungen werden durch das Problem der unzureichenden Bodenhaftung verursacht.

Weitere Informationen zu Allrädern

1. Steuerung von Allrad-Robotern

Beim vierrädrigen Typ sind vier Allräder im Abstand von 90° zur Maschinenplattform montiert. An jedem Allrad ist ein Motor angebracht und die Geschwindigkeit und die Fahrtrichtung der Plattform werden durch unabhängige Befehle an die Motoren bestimmt.

Soll sich die Plattform beispielsweise geradeaus in X-Richtung bewegen, muss sie so gesteuert werden, dass die Summe der Geschwindigkeitsvektoren jedes Allrades in Y-Richtung gleich Null ist.

2. Vorsichtsmaßnahmen bei der Steuerung

Bei der Steuerung ist zu beachten, dass die Reifen bei unzureichender Bodenhaftung durchrutschen. Wenn auch nur eines der Allräder im Leerlauf ist, weicht die Summe der Geschwindigkeitsvektoren der Allräder vom erwarteten Wert ab. Es ist ein Mechanismus erforderlich, um die Befehle an den Motor jedes Mal zu korrigieren, zum Beispiel durch eine Rückkopplungssteuerung.

Unter Rückkopplungsregelung versteht man eine Regelung, bei der die Regelgröße, also der Ausgang, auf den Eingangswert zurückgeführt und der Eingangswert so korrigiert wird, dass die Differenz zwischen Ausgang und Eingang gleich Null ist. Die Regelung ist in der Lage, auch bei Störungen wie z. B. Leerlauf Korrekturen vorzunehmen.

Was ist ein Ozon-Generator?

Ein Ozon-Generator ist ein Gerät, das die desodorierende Wirkung von Ozon nutzt, um Gerüche aus einem Raum zu entfernen.

Ozon hat eine sehr starke Oxidationskraft, und wenn sich Bakterien oder geruchsverursachende Stoffe in der Nähe befinden, werden sie sofort oxidiert und zersetzt. Luftreiniger sind ebenfalls als Luftreinigungsgeräte erhältlich, unterscheiden sich aber in ihrer Wirkungsweise.

Luftreiniger verwenden Filter und Aktivkohle, um Schwebstoffe und Gerüche aus der Luft zu entfernen, so dass sie nur gegen Schwebstoffe in der Nähe wirksam sind. Ozon-Generatoren hingegen bauen Gerüche nicht nur an der Quelle ab, sondern wirken auch gegen Bakterien und Viren, die sich an Schreibtischen und Türen festsetzen.

Anwendungen von Ozon-Generatoren

Ozon-Generatoren werden in allen möglichen Bereichen eingesetzt, z. B. in Krankenhäusern, Altenpflegeeinrichtungen, Restaurants und Fabriken. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie nicht nur zur Desodorierung, sondern auch zur Beseitigung von Bakterien und Viren eingesetzt werden.

Funktionsweise von Ozon-Generatoren

Ozon-Generatoren nutzen die dem Ozon eigene starke Oxidationskraft, um Gerüche, Bakterien und Viren abzubauen. Ozon besteht aus drei Sauerstoffatomen und ist eine Substanz, die sich in einem sehr instabilen Zustand befindet.

Da die Substanz die Eigenschaft hat, immer in einen stabilen Zustand überzugehen, gibt sie ein Sauerstoffatom des Ozons ab und versucht, zu Sauerstoff zu werden. Ohne einen Stoff, der das Sauerstoffatom weitergibt, ist der Übergang in den stabilen Zustand jedoch nicht möglich. Bei den Stoffen, die den Sauerstoff weitergeben, handelt es sich um Bakterien und geruchsverursachende Stoffe.

Diese Stoffe nehmen die Sauerstoffatome auf und das Ozon wird in Sauerstoffmoleküle umgewandelt. Bei diesem Prozess werden die Bakterien und Geruchsstoffe oxidiert und zersetzt. Obwohl Ozon in hohen Konzentrationen schädlich für den menschlichen Körper ist, kann es bei entsprechender Konzentrationskontrolle recht sicher betrieben werden. Da sich die am besten geeigneten Ozon-Generatoren jedoch je nach Anwendung unterscheiden, müssen die technischen Daten stets überprüft werden.

Ozon kann durch stille Entladung, Elektrolyse oder mit Ultraviolettlampen erzeugt werden, wobei die Methode der stillen Entladung in der Industrie weit verbreitet ist.

Aufbau von Ozon-Generatoren

Die meisten Ozon-Generatoren arbeiten nach dem Prinzip der stillen Entladung, d. h. sie bestehen aus einer Elektrode, an die eine Hochspannungs-Wechselspannung angelegt wird, und einem dazwischen liegenden Glasdielektrikum.

Die stille Entladung ist ein Entladungsphänomen, das auftritt, wenn ein Dielektrikum zwischen parallelen Elektroden angeordnet ist und eine hohe Wechselspannung zwischen den Elektroden angelegt wird. Bei einer stillen Entladung werden Elektronen in das Gas freigesetzt und wenn die freigesetzten Elektronen mit einem Sauerstoffmolekül (O2) zusammenstoßen, dissoziieren sie in ein Sauerstoffatom (2O). Wenn sich ein dissoziiertes Sauerstoffatom (O) mit einem Sauerstoffmolekül (O2) verbindet, entsteht Ozon (O3). Die chemische Formel für dieses Prinzip sind die beiden folgenden Gleichungen:

• O2 + e → 2O + e
• O + O2 + M → O3 + M

Arten von Ozon-Generatoren

Ozon-Generatoren gibt es in kleinen Ausführungen für die Desodorierung von Autoinnenräumen und Privaträumen, in mittleren Ausführungen für die Desodorierung bestimmter Räume, in tragbaren Ausführungen für den Einsatz zu bestimmten Zeiten und in zentralen Ausführungen für die gleichzeitige Desodorierung mehrerer Räume, beispielsweise ganzer Gebäude.

Weitere Informationen zu Ozon-Generatoren

Vorsichtsmaßnahmen bei der Verwendung

Die beiden folgenden Punkte sind zu beachten, da eine falsche Anwendung zu unerwarteten Problemen führen kann:

1. Korrosionsgefahr durch hochkonzentriertes Ozon
Da Ozon ein starkes Oxidationsvermögen besitzt, besteht die Gefahr, dass Gummi, Harze und andere Materialien in einer hochkonzentrierten Ozonumgebung korrodieren. Bei Ozon-Generatoren, die für den Einsatz unter bemannten Bedingungen vorgesehen sind, besteht jedoch keine Korrosionsgefahr, da die Konzentration nicht hoch genug ist, um Materialien anzugreifen.

2. Eigenartiger Geruch von Ozon
Da Ozon selbst einen eigenartigen Geruch hat, muss es entsprechend der Umgebung, in der es verwendet wird, belüftet werden. Ozongeräte, die zur Verwendung unter unbeaufsichtigten Bedingungen bestimmt sind, erzeugen hochkonzentriertes Ozon, das für den menschlichen Körper schädlich ist. Daher muss das geeignete Ozongerät je nach Verwendungszweck ausgewählt werden.

Was ist ein Ozon-Messgerät?

Ein Ozon-Messgerät ist ein Messgerät zur Bestimmung der Ozonkonzentration in Luft und Flüssigkeiten.

Sie werden eingesetzt, um die Ozonkonzentration in Gasen und Flüssigkeiten auf ein für den Verwendungszweck angemessenes Niveau zu kontrollieren oder um Unfälle zu verhindern, die durch Ozonemissionen und deren Auswirkungen auf Mensch und Umwelt verursacht werden.

Ozon-Messgeräte gibt es in verschiedenen Messverfahren, darunter Ultraviolettabsorption, Halbleiter-Dünnschicht, Konstantpotential-Elektrolyse und Detektorröhrenverfahren. Die Installations- und Wartungskosten variieren je nach Messmethode. Bei der Auswahl sollten der Verwendungszweck, der Arbeitsbereich, die Arbeitsumgebung, die Größe, das Zubehör und die Verbrauchsmaterialien berücksichtigt werden.

Anwendungen von Ozon-Messgeräten

Ozon-Messgeräte werden zur Installation von Ozon-Generatoren und zur ordnungsgemäßen Kontrolle der Ozonkonzentration in ozongefährdeten Umgebungen eingesetzt. Ozon ist ein nützlicher Stoff in verschiedenen Industriezweigen, z. B. in der Abwasser- und Wasseraufbereitung, in der medizinischen Industrie, bei der Sterilisierung und Desodorierung von Lebensmitteln und in der Lagerhaltung.

In hohen Konzentrationen kann es jedoch nachteilige Auswirkungen auf den menschlichen Körper und die Umwelt haben. 

Ozon wird auch durch ultraviolette Strahlen und elektrische Entladungen in der Luft erzeugt. Ozon-Messgeräte werden daher nicht nur in der Nähe von Ozonerzeugern eingesetzt, sondern auch an Orten, an denen Ozon in der Arbeitsumgebung auftreten kann.

Funktionsweise von Ozon-Messgeräten

Es gibt mehrere Methoden von Ozon-Messgeräten mit unterschiedlichen Funktionsweisen. Die meisten Messmethoden nutzen jedoch die Oxidationsreaktion von Ozon.

Es ist zu beachten, dass Ozon sehr instabil ist und bei allen Messmethoden dazu neigt, abzunehmen, da es sich während der Messung von Ozon (03) in Sauerstoff (02) umwandelt.

Arten von Ozon-Messgeräten

Es gibt verschiedene Arten von Ozon-Messgeräten, die sich nach dem Messprinzip richten. In diesem Abschnitt werden die UV-Absorptionsmethode, die Halbleiter-Dünnschichtmethode, die Konstantpotential-Elektrolyse-Methode und die Detektorrohrmethode beschrieben.

1. Ultraviolett-Absorptionsmethode

Bei der UV-Absorptionsmethode wird die Tatsache ausgenutzt, dass Ozon ultraviolette Strahlung der Wellenlänge 254 nm stark absorbiert. Da die UV-Strahlung bei 254 nm nur von Ozonmolekülen absorbiert wird, kann die Ozonkonzentration anhand der absorbierten UV-Strahlung gemessen werden.

Die UV-Absorptionsmethode kann auch zur Messung der Ozonkonzentration in flüssiger und gasförmiger Phase verwendet werden. Dabei ist zu beachten, dass das Vorhandensein von anderen Gasen im Gemisch den Messwert beeinflussen kann. Die UV-Absorptionsmethode eignet sich für kontinuierliche Messungen und ist für Experimente sehr praktisch, aber auch sehr teuer.

2. Halbleiter-Dünnschicht-Methode

Bei dieser Methode wird die Tatsache ausgenutzt, dass sich Ozonmoleküle an Halbleiter binden und die Zersetzungsrate der Halbleiter aufgrund der Oxidationskraft des Ozons verändern, wenn Ozon mit der Oberfläche eines dünnen Halbleiterfilms in Kontakt kommt. Der Halbleiter vor der Zersetzung und die Zersetzungsrate werden zur Messung der Ozonkonzentration verwendet. Die Halbleiter-Dünnschichtmethode ist eine Messmethode mit ausgezeichneter Reproduzierbarkeit und Langzeitstabilität.

3. Konstantpotential-Elektrolyse-Methode

Die Konstantpotential-Elektrolyse-Methode ist eine Methode zur Messung der Konzentration anhand der Stromstärke, die bei der Elektrolyse von Ozongas an Elektroden mit konstantem Potential erzeugt wird. Da die durch die Elektrolyse erzeugte Strommenge je nach Gasart variiert, wird der Messwert auch durch die Beimischung anderer Gase weniger beeinflusst.

Die Methode der Konstantpotentialelektrolyse ist äußerst empfindlich und ermöglicht quantitative Messungen auch in Bereichen mit geringer Konzentration, so dass die Ozonkonzentration mit hoher Genauigkeit und zu relativ geringen Kosten gemessen werden kann.

4. Detektorrohrmethode

Bei der Detektorröhrenmethode wird die Konzentration anhand der Länge der Verfärbung einer in einer Glasröhre verpackten Probe gemessen. Das Glasröhrchen wird mit Schichten verschiedener Proben, wie z. B. Indigofarbstoff, gefüllt und die Probe wird fixiert und versiegelt.

Bei der Messung wird das Glasrohr an beiden Enden gebrochen, ein Ende in das zu untersuchende Gas gelegt und das andere Ende an eine kleine manuelle Pumpe, den so genannten Gasdetektor, angeschlossen, der eine feste Gasmenge (in der Regel 100 cm³) mit konstanter Geschwindigkeit durch das Glasrohr in die Pumpe saugt. Während das Ozon einströmt, verändert die Probe ihre Farbe, und die Ozonkonzentration kann anhand der Dauer der Farbveränderung gemessen werden. Diese Methode ist relativ kostengünstig, einfach zu testen und kann relativ niedrige Konzentrationen messen.

Was ist eine Schaftfräser-Schleifmaschine?

Schaftfräser-Schleifmaschinen sind Geräte, die Werkzeuge, sogenannte Schaftfräser, schleifen und wiederverwenden.

Schaftfräser sind Schneidwerkzeuge für die Bearbeitung von Produkten und können für eine Vielzahl von Verfahren wie Bohren und Planbearbeitung eingesetzt werden. Die äußere Form besteht aus einer Spirale mit mehreren Schneiden.

Die Anzahl der Schneiden liegt in der Regel zwischen zwei und vier, aber es gibt auch eine Vielzahl von Werkzeugen mit mehr Schneiden als diese. Die in der Praxis gebräuchlichen Schaftfräser sind:

• Flache Schaftfräser
• Kugelkopffräser
• Schaftfräser mit Wippe
• Radius-Schaftfräser

Anwendungen von Schleifmaschinen für Schaftfräser

Schaftfräser-Schleifmaschinen werden unter anderem zum Schleifen von Massenfräsern und zum Schleifen von wiederverwendbaren Schaftfräsern eingesetzt. Es können auch Schaftfräser mit unterschiedlichen Formen geschliffen werden und es gibt Schleifmaschinen für eine Vielzahl von Messergeometrien.

Schaftfräser-Schleifmaschinen können das Schleifen von Schaftfräsern rationalisieren. Auf ihnen eingesetzte Schaftfräser können unter Rotation geschliffen werden, was ein hochpräzises Schleifen der Schneidkanten ermöglicht. Schaftfräser-Schleifmaschinen werden häufig in Fabriken und Werkstätten eingesetzt und es gibt auch automatisierte Schleifmaschinen für Schaftfräser.

Schaftfräser-Schleifmaschinen sind nicht auf das Schleifen von Schneidkanten beschränkt, sondern können auch Seiten- und Umfangskanten schleifen. Beim Schleifen von Umfangskanten muss jedoch die Schleifmenge mit Rücksicht auf die Schnittgenauigkeit und die Schneidstärke begrenzt werden.

Funktionsweise von Schaftfräser-Schleifmaschinen

Die Funktionsweise einer Schaftfräser-Schleifmaschine besteht im Schleifen durch Schleifen mit einer Schleifscheibe. Der Schaftfräser ist so montiert, dass er senkrecht zur Schleifscheibe steht, so dass der Schaftfräser bei Rotation schleifen kann.

Bei Schaftfräser-Schleifmaschinen wird die Schleifscheibe automatisch von einer speziellen Schleifeinheit bewegt. Sie können mit einer Funktion ausgestattet sein, mit der der Umfang und der Winkel der Schleifscheibe an die Form der Schneide des Schaftfräsers angepasst werden kann sowie mit einem Kühlsystem, das die beim Schleifen entstehende Wärme abkühlt.

Schaftfräser-Schleifmaschinen müssen regelmäßig gewartet werden, da die Schleifscheibe durch den Schleifvorgang abgenutzt wird. Bei der Wartung werden Schaftfräser-Schleifmaschinen durch Auswechseln der Schleifscheiben und Einstellen der Schleifvorrichtung gewartet.

Arten von Schaftfräser-Schleifmaschinen

Es gibt vier Arten von Schaftfräser-Schleifmaschinen: Flach-, Kugelkopf-, Wipp- und Radiusfräser.

Jeder dieser Typen hat eine andere Geometrie und erfordert eine spezielle Schleifmaschine für Schaftfräser. Im Allgemeinen können mit den Zusatzgeräten für multifunktionale Schleifmaschinen für Schaftfräser auch verschiedene Arten von Schaftfräsern geschliffen werden.

1. Flachfräser

Dies sind Schaftfräser mit einer flachen Schneidfläche (Walzenstirnfräser). Sie werden hauptsächlich für die Bearbeitung von ebenen Flächen und Nuten eingesetzt. Die Schleifmethode besteht darin, die Schneide anzufasen, um die Schärfe wiederherzustellen.

Der Schleifwinkel wird etwas kleiner eingestellt als der Winkel, der bei der normalen Bearbeitung verwendet wird. Ist der Anfasungswinkel zu groß, wird die Schneide abgerundet und die Bearbeitungsgenauigkeit verringert sich.

2. Kugelkopffräser

Kugelkopffräser sind Schaftfräser mit einer kugelförmigen Schneidfläche. Sie werden hauptsächlich für die Bearbeitung gekrümmter Oberflächen eingesetzt. Das Schleifverfahren besteht darin, die Schneide abzurunden, um eine kugelförmige Oberfläche zu erhalten.

Die Schleifwinkel, wie z. B. Schnittwinkel, Radiuswinkel und Schnittbreite, sind komplex und erfordern fortschrittliche Techniken. Für das Schleifen von Kugelkopffräsern sind spezielle Schleifvorrichtungen erforderlich.

3. Wipp-Schaftfräser

Wippfräser sind Schaftfräser zum Schruppen und zeichnen sich durch dickere Schneiden als normale Schaftfräser aus. Sie werden hauptsächlich für die Bearbeitung von Nuten eingesetzt.

Die Schleifmethode besteht darin, die Schneide anzufasen und die Seitenschneiden zu schleifen. Der Schleifwinkel der Seitenschneiden sollte im Verhältnis zur Schnitttiefe eingestellt werden.

4. Radius-Schaftfräser

Radiusfräser sind Schaftfräser mit einer gekrümmten Schneidfläche. Sie werden hauptsächlich für die Bearbeitung gekrümmter Oberflächen eingesetzt. Das Schleifverfahren besteht darin, die Schneide zu verrunden, um eine gekrümmte Oberfläche zu erhalten.

Wie bei Kugelfräsern sind die Schleifwinkel komplex und erfordern ein hohes Maß an Geschicklichkeit. Zum Schleifen von Radiusfräsern werden spezielle Schleifgeräte verwendet.

Was ist ein Elastomer?

Elastomer ist ein Oberbegriff für eine Polymerverbindung mit Elastizität. Es gibt zwei Arten: thermoplastische Elastomere und duroplastische Elastomere, die je nach Anwendung unterschiedlich eingesetzt werden.

Thermoplastische Elastomere haben die Eigenschaft, bei Erwärmung flüssig zu werden, wodurch sie sich leicht mit Spritzgussmaschinen verarbeiten lassen. Sie werden in vielen Bereichen eingesetzt, z. B. für Schreibwaren, Hygieneartikel und Automobilteile.

Duroplastische Elastomere verformen sich bei Erwärmung nicht wesentlich, so dass sie dort eingesetzt werden, wo Hitzebeständigkeit erforderlich ist. Typische Anwendungsbeispiele sind Verpackungs- und Dichtungsmaterialien.

Anwendungen von Elastomeren

Thermoplastische Elastomere werden bei Erwärmung flüssig und lassen sich daher leicht verarbeiten und formen. Spritzgießmaschinen für Kunststoffe können zur Herstellung von Teilen in einer Vielzahl von Formen verwendet werden. Sie werden vor allem für Rohre, Schläuche und Griffe verwendet.

Duroplastische Elastomere werden bei Erwärmung nicht plastisch und können daher dort eingesetzt werden, wo Hitzebeständigkeit erforderlich ist. Sie werden insbesondere in Dichtungen, Dichtungsringen und Öldichtungen verwendet.

Funktionsweise der Elastomere

Elastomer ist ein Oberbegriff für ein elastisches Polymer, der sich aus den Worten elastisch und Polymer zusammensetzt. Elastomere werden unterteilt in thermoplastische Elastomere (Thermoplastische Elastomere, abgekürzt TPE), die bei Erwärmung erweichen, und duroplastische Elastomere (Thermosetting-Elastomere, abgekürzt TSE), die bei Erwärmung aushärten.

TPEs bestehen grundsätzlich aus weichen und harten Segmenten. Ersteres ist für die Elastizität verantwortlich, letzteres für die Vernetzung. Wird dem Molekül durch Erhitzen Energie zugeführt, wird der vernetzende Teil weniger aktiv und das gesamte Molekül wird flüssig. Zu den TPE-Typen gehören Olefin- (Alken-), Urethan-, Ester-, Styrol- und Amid-TPE, die sich in ihrer Molekularstruktur und ihrer Synthesemethode unterscheiden.

Zu den TSE gehören Silikonkautschuk, Fluorkautschuk und Urethan-Kautschuk. Diese Polymere werden gemeinhin als Kautschuk bezeichnet. TSE weisen eine bessere Wärme- und Chemikalienbeständigkeit auf als TPE, sind aber in Bezug auf die Verarbeitungsfreundlichkeit den TPE unterlegen.

Weitere Informationen zu Elastomeren

Dielektrische und magnetische Elastomere

Dielektrische Elastomere gehören zu den Elastomeren, die in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen haben. Dielektrische Elastomere sind Elastomere, die, wenn sie einem elektrischen Feld ausgesetzt werden, große Dehnungen von mehreren hundert Prozent erzeugen. Das bedeutet, dass sie nach dem Maxwell’schen Gesetz als Aktoren eingesetzt werden können, die elektrische Energie in Bewegungsenergie umwandeln.

Als dielektrische Elastomere werden Materialien auf Acryl- oder Silikonbasis verwendet. Der Grund dafür ist, dass das Material eine hohe Dielektrizitätskonstante haben muss und so weich sein muss, dass es bei Belastung nicht reißt. Ein dielektrisches Elastomer ist also ein Kondensator, der aus einem Polymermaterial mit hoher Dielektrizitätskonstante besteht, das zwischen zwei Elektroden eingebettet ist. Diese Eigenschaft wird für Anwendungen in der Medizin, z. B. für künstliche Muskeln und für den Einsatz in verschiedenen Robotern als hocheffiziente Aktoren in Betracht gezogen.

Auch die Erforschung und Entwicklung von magnetischen Elastomeren mit Viskoelastizität als weitere neue Vorrichtung ist aktiv. Neue Bauteile, die die Viskoelastizität von Elastomeren mit der Funktionalität magnetischer Werkstoffe kombinieren, können durch die Mischung von Neodym- oder Eisenpulver mit polymeren Werkstoffen realisiert werden. Diese Bauteile haben eine ausgezeichnete Vibrationsfestigkeit und werden daher voraussichtlich in mechanischen Aktuatoren und in Sensoren für die Sitzkontrolle in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.

Darüber hinaus werden auf der Grundlage des Faraday’schen Gesetzes der elektromagnetischen Induktion Vorrichtungen erforscht und entwickelt, die kinetische Energie wie z. B. Vibrationen in elektrische Energie umwandeln, darunter die bereits erwähnten dielektrischen Elastomere. Diese finden im Rahmen von Umweltschutzinitiativen wie den jüngsten SDGs Beachtung und werden für Anwendungen in der nahen Zukunft in Betracht gezogen, wie z. B. die Stromerzeugung durch die Anbringung von Elastomeren an den Sohlen von Sportschuhen und Kleidung, um Strom für die Sensorkommunikation zu liefern.

Was ist eine Dispersionsfarbe?

Dispersionsfarben sind Farben, bei denen die Nachteile herkömmlicher Öl- und Wasserfarben durch die Emulsionstechnik verbessert werden.

Sie sind nicht brennbar und ermöglichen eine einfache Einstellung der Viskosität und das Mischen von Zusatzstoffen. Bei der Emulgierung werden Flüssigkeiten, die sich nicht miteinander vermischen, also Komponenten auf Öl- und Wasserbasis, gemischt, indem die eine in feine Partikel zerlegt und diese dann in der anderen dispergiert werden, um einen Mischzustand herzustellen.

Die Emulsionstechnologie wurde erstmals 1927 in den USA eingesetzt, als synthetischer Kautschuk erfolgreich aus Butadien-Emulgator-Dispersionen hergestellt wurde. 

Anwendungen von Dispersionsfarben

60 % der Dispersionsfarben werden in der Architektur eingesetzt. Der Grund dafür ist, dass sie im Vergleich zu Farben auf Ölbasis weniger flüchtige organische Verbindungen enthalten und zur Vermeidung des Sick-Building-Syndroms beitragen. Dispersionsfarben auf Wasserbasis lassen sich problemlos mit Wasser verdünnen, die Viskosität kann mit Verdickungsmitteln leicht eingestellt werden und sie lassen sich hervorragend spritzen. Sie lassen sich selbst auf stark hygroskopischen Untergründen wie Mörtel leicht auftragen und Pigmente und Additive können einfach gemischt werden.

Duroplastische Acrylemulsionen werden für Metallbeschichtungen verwendet. Sie werden nach dem Lackieren eingebrannt, wodurch eine Vernetzungsreaktion ausgelöst wird, die die Härte, die Haftung und die Beständigkeit gegen Wasser und Lösungsmittel verbessert.

Unter rauen Bedingungen werden manchmal wärmehärtende Acrylemulsionen für Metallbeschichtungen verwendet, z. B. Acrylate mit ausgezeichneter Wetter-, Wasser- und Alkalibeständigkeit. Das Einbrennen erfolgt nach dem Anstrich, um eine Vernetzungsreaktion herbeizuführen, die die Härte, die Haftung und die Beständigkeit gegen Wasser und Lösungsmittel verbessert.

Funktionsweise der Dispersionsfarben

Zunächst werden die in Wasser dispergierten Emulsionspartikel durch den Anstrich in enge Nähe zueinander gebracht und dicht aneinander gepackt. Wenn das Wasser verdunstet, wird die Schutzschicht auf den Partikeloberflächen zerstört und die Vernetzung auf den freiliegenden Polymeroberflächen schreitet voran, was allmählich zur Adhäsion führt. Die aneinander haftenden Teilchen bilden einen gleichmäßigen Film, der zu einer pigmentgefüllten Beschichtung wird.

Liegt die Trocknungstemperatur unter der Mindestfilmbildungstemperatur, werden die Teilchen nicht verformt und haften nicht, was zu einem Pulver mit unzureichender Festigkeit führt. Daher werden Hilfsmittel hinzugefügt, um die Reaktion zu erleichtern.

Da viele Emulsionen nach dem Gefrieren irreversibel sind, werden sie durch den Zusatz von Ethylenglykol als Gefrierstabilisator oder durch Copolymerisation hydrophiler Monomere stabilisiert. Auch Dispergiermittel, Verdickungsmittel, Stabilisatoren und Antipilzmittel werden je nach Bedarf zugesetzt, um die Qualität der Farbe während der Lagerung zu stabilisieren.

Die mechanische Festigkeit ist nach einer gewissen Zeit oft höher als unmittelbar nach der Filmbildung, da die Polymerdiffusion nach der Filmbildung weitergeht.

Arten von Dispersionsfarben

Dispersionsfarben lassen sich je nach verwendetem Lösemittel grob in Öl- und Wasserfarben unterteilen. Bei Farben auf Ölbasis werden organische Lösungsmittel verwendet, während bei Farben auf Wasserbasis Wasser als Lösungsmittel eingesetzt wird.

Dispersionsfarben können ebenfalls auf Lösungsmittel- oder Wasserbasis hergestellt werden. Farben, bei denen Wasserpartikel in einem ölbasierten Lösungsmittel schwimmen, werden als lösungsmittelbasierte Farben bezeichnet, während Farben mit ölbasierten Partikelbestandteilen in einer Wasserlösung als wasserbasierte Farben bezeichnet werden.

Organische Lösungsmittel, die in Ölfarben verwendet werden, können für die Umwelt und die menschliche Gesundheit schädlich sein und die Hersteller haben sich auf die Verbesserung von Wasserfarben konzentriert, indem sie Tenside entwickelt haben, also Stoffe, die sie im emulgierten Zustand stabilisieren. Infolgedessen wurden Dispersionsfarben entwickelt, in denen Pigmente auf Ölbasis dispergiert sind, und heute sind Dispersionsfarben auf Wasserbasis der Mainstream.

Auswahl von Dispersionsfarben

Die wichtigste Eigenschaft von Dispersionsfarben ist die Aushärtung. Die Aushärtung ist der Prozess, bei dem das Wasser in der aufgetragenen Farbe mit der Zeit verdunstet und einen harten Anstrichfilm bildet. Je nach Art der Aushärtung und der Festigkeit des Anstrichfilms kann man zwischen Schmelzhärtung und Reaktionshärtung auf Wasserbasis unterscheiden.

Bei der Schmelzhärtung kommen dispergierte Partikel zusammen, verschmelzen und härten durch die Verdunstung von Wasser oder Öl aus. Da die Partikel selbst nur miteinander verschmolzen sind, ist die Haftung des Beschichtungsfilms relativ schwach.

Bei der Reaktionshärtung auf Wasserbasis hingegen verkleben die Partikel und der mit den Partikeln vorab vermischte Reaktant, wenn das Wasser oder Öl verdunstet. Dies wird als Vernetzungsreaktion bezeichnet. Die durch die Vernetzungsreaktion hervorgerufene Aushärtung lässt die dreidimensionale Struktur zwischen den Partikeln verschmelzen, was zu einem festeren Farbfilm führt. Reaktionshärtende Dispersionsfarben auf Wasserbasis, die ein Reaktionsmittel enthalten, werden empfohlen, wenn eine lange Haltbarkeit der Farbe erforderlich ist.

Weitere Informationen zu Dispersionsfarben

1. Eigenschaften von Dispersionsfarben

Dispersionsfarben haben eine geringe Auswirkung auf den menschlichen Körper. Nach dem Auftragen von Ölfarben verdampfen die Lösemittelbestandteile und der Farbfilm härtet aus. Wenn sie eingeatmet werden, kann es zu Übelkeit und sogar zu Bewusstlosigkeit kommen. Die geringe Menge an Lösemittelbestandteilen, die nach dem Trocknen zurückbleibt, kann auch zu gesundheitlichen Problemen wie dem Sick-Building-Syndrom führen, während Dispersionsfarben keine negativen Auswirkungen auf die Gesundheit haben, da nur Wasser verdunstet.

Allerdings ist die Haftung des Farbfilms im Vergleich zu Farben auf Ölbasis schlecht. Da die Farbe in Wasser suspendiert ist, ist sie hydrophiler als Ölfarben und hat den Nachteil, dass die Farbe in Bereichen, in denen sie Regenwasser ausgesetzt ist, wie z. B. an Außenwänden, zum Abblättern neigt. Um diesen Nachteil auszugleichen, muss man sich etwas einfallen lassen, z. B. indem man mehrere Farbschichten aufträgt.

2. Qualität der Farbe

Die Anstrichsorten unterscheiden sich je nach Haltbarkeit. Acryl-, Urethan-, Silikon- und Fluorfarben sind die haltbarsten und teuersten, in dieser Reihenfolge. Von diesen bietet Silikonfarbe das beste Verhältnis zwischen Haltbarkeit und Preis.

Silikonfarbe wird bei vielen Anstrichprojekten verwendet und ist derzeit die gängigste Farbe. Fluorfarben werden verwendet, wenn die Haltbarkeit wichtig ist, während Acryl- und Urethanfarben verwendet werden, wenn die Anschaffungskosten niedriger sind als die Haltbarkeit.

• Acryllacke
  Am billigsten, extrem wenig haltbar und selten für Außenwände verwendet.
• Urethanfarbe
  Geringe Kosten und geringe Haltbarkeit. Geringste Qualität der für Außenwände verwendeten Farbe
  Silikonfarbe: kostengünstigste in Bezug auf Preis und Lebensdauer, derzeit am weitesten verbreitet.
• Fluorierte Farbe
  Längere Lebensdauer, aber teurer.

3. Sick-Building-Syndrom　

Das Sick-Building-Syndrom ist ein allgemeiner Begriff für Gesundheitsprobleme, die vermutlich auf die Luftverschmutzung in Innenräumen durch flüchtige organische Verbindungen zurückzuführen sind, die in Bau- und Innenraummaterialien enthalten sind, da die Häuser immer luftdichter und besser isoliert werden.

Baustoffe und Materialien, die einen hohen Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen wie Formaldehyd und Toluol enthalten, wurden für das Syndrom verantwortlich gemacht.