月: 2023年7月

Was ist ein Luftschleier?

Ein Luftschleier ist ein Luftgebläse, das in Tür- und Fensteröffnungen installiert wird.

Er trennt den Innenraum von der Außenluft, indem er eine schnelle Brise abgibt. Er kann einen Raum vor Veränderungen der Außentemperatur und Luftfeuchtigkeit schützen und gleichzeitig die Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Inneren aufrechterhalten.

Anwendungen von Luftschleiern

Luftschleier werden häufig in Gebäuden wie Geschäftsräumen und Krankenhäusern eingesetzt. Luftschleier können auch in großen Einrichtungen wie Fabriken und Lagern verwendet werden, um Abteilungen oder Arbeitsbereiche zu trennen. Im Folgenden sind einige Beispiele für den Einsatz von Luftschleiern aufgeführt

1. Temperaturkontrolle

Luftschleier können die Innentemperaturen aufrechterhalten, indem sie die Innen- von der Außenluft trennen. Im Winter blockieren sie kalte Luft und halten die Innentemperaturen aufrecht. Im Sommer halten Luftschleier die Außenluft vom Raum ab und erhöhen so die Effizienz der Klimaanlage.

Luftschleier werden auch zur Temperaturkontrolle in Kühl- und Gefrierschränken (Vitrinen) in Lebensmittelgeschäften eingesetzt. Luftschleier verhindern den Austritt von kalter Luft und ermöglichen es, Produkte ohne physische oder visuelle Hindernisse zu sehen und zu entnehmen.

2. Schutz vor Insekten und Staub

Luftschleier geben Wind ab, der Insekten und Staub von außen abhalten kann. Auf diese Weise kann die Hygiene in den Innenräumen aufrechterhalten werden.

3. Türaustausch

Luftschleier können an Gebäudeeingängen installiert werden, um Türen zu ersetzen. Dies ist in Bereichen nützlich, in denen Menschen häufig ein- und ausgehen, wie z. B. an Supermarkteingängen oder in Wartezimmern von Krankenhäusern. Dies erspart das mühsame Öffnen und Schließen von Türen.

4. Reduzierung von Lärm und Vibrationen

Durch die Erzeugung von Wind mit hohen Geschwindigkeiten können Lärm und Vibrationen innerhalb und außerhalb von Gebäuden reduziert werden. Luftschleier tragen dazu bei, den Lärm in Verkehrseinrichtungen wie Bahnhöfen und Flughäfen zu reduzieren.

5. Verhütung von Feuer und Rauch

Im Falle eines Brandes können sie die Ausbreitung von Rauch und Feuer verhindern. Im Falle von Rauch schließen sich die Luftschleier automatisch, um das Feuer einzudämmen.

Funktionsweise von Luftschleiern

Ein Luftschleier ist ein Hochgeschwindigkeits-Wind. Es handelt sich um ein Gerät, das die Innen- von der Außenluft trennt, indem es Luft mit hoher Geschwindigkeit ausbläst. Er besteht im Allgemeinen aus einem Gebläse, einer Luftschleiereinheit und einer Steuereinheit.

1. Gebläse

Das Gebläse ist die wichtigste Komponente eines Luftschleiers, die benötigt wird, um Luft mit hoher Geschwindigkeit auszublasen. Er saugt Luft von außen an, komprimiert sie und verarbeitet sie zu einem schnellen Luftzug. Die komprimierte Luft wird dann an das Luftschleiergerät weitergeleitet.

2. Luftschleiergerät

Das Luftschleiergerät ist ein Bauteil, das die vom Gebläse gelieferte Luft aufnimmt und Luft mit hoher Geschwindigkeit erzeugt. Er verfügt über eine Düse, die einen Luftschleier bildet. Diese Düsen konzentrieren den Luftstrom und halten Luft und Schadstoffe von außen zurück.

3. Steuereinheit

Die Steuereinheit ist die Komponente, die den Betrieb des Gebläses und der Düsen des Luftschleiers steuert. Sie ist häufig mit Funktionen zur Einstellung der Luftgeschwindigkeit und des Luftstroms ausgestattet. Sensoren für Temperatur und Luftfeuchtigkeit können den Luftschleier auch automatisch einstellen.

Auswahl eines geeigneten Luftschleiers

Bei der Auswahl eines Luftschleiers sollten Sie den Verwendungszweck, die Größe und Kapazität sowie die Wirtschaftlichkeit berücksichtigen.

1. Verwendungszweck

Die erforderlichen Funktionen und Leistungen hängen vom Verwendungszweck ab. Wenn eine Temperaturregelung erforderlich ist, eignen sich Luftschleier mit Wärmequelle oder Kühlluftschleier. Bei der Verwendung zur Insekten- und Staubbekämpfung sind Luftgeschwindigkeit und Luftmenge wichtig.

2. Größe und Kapazität

Die Größe und Kapazität des Luftschleiers sollte entsprechend dem Standort und der Größe der Tür/des Fensters, an dem er eingesetzt werden soll, ausgewählt werden. Es ist wichtig, die richtige Größe zu wählen, damit der Luftschleier die gesamte Tür-/Fensteröffnung abdecken kann.

Die Energieeffizienz und andere Faktoren hängen von der Umgebung ab, in der das System eingesetzt wird, und die geeignete Luftstromrate und die Installationsposition der Düsen sollten sorgfältig ausgewählt werden.

3. Wirtschaftliche Effizienz

Die Wirtschaftlichkeit bezieht sich auf die Wartungsfreundlichkeit und die Anschaffungskosten. Es ist vorzuziehen, ein Produkt zu wählen, das für eine einfache und effiziente Wartung ausgelegt ist, z. B. für die Filterreinigung.

Die Kosten hängen auch von der Leistung ab, sodass für den vorgesehenen Einsatz ein geeigneter Luftschleier ausgewählt werden sollte.

Was ist eine Polyurethan-Abdichtung?

Polyurethan-Abdichtungen sind Abdichtungsmaterialien, die auf Balkonen, Gemeinschaftseinrichtungen in Wohnungen und anderen Bereichen, in denen eine Abdichtung erforderlich ist, angebracht werden.

Polyurethan-Abdichtungen werden häufig verwendet, weil sie relativ preiswert sind, sich vor Ort leicht verarbeiten lassen und auf vielen Flächen angewendet werden können.

Anwendungen von Polyurethan-Abdichtungen

Polyurethan-Abdichtungen werden in vielen Gebäuden verwendet, z. B. auf Dächern, Balkonen (Fußböden), offenen Fluren und Treppen in Gemeinschaftsbereichen von Mehrfamilienhäusern. Polyurethan-Abdichtungen, die für die Abdichtung dieser Gebäude verwendet werden, lassen sich grob in einkomponentige und zweikomponentige Typen unterteilen, die nach dem Mischen mit einem Härter verwendet werden.

1. Einkomponentige Polyurethan-Abdichtungen

Einkomponentige Polyurethan-Abdichtungen werden für die Abdichtung von Balkonen verwendet, da sie sehr einfach zu verarbeiten sind.

2. Zweikomponentige Polyurethan-Abdichtungen

Es gibt zwei Arten von Zweikomponenten-Materialien: von Hand aufgetragene und gespritzte. Bei der manuellen Verarbeitung werden die Zweikomponenten-Materialien des Hauptmittels und des Härters gemischt und aufgetragen, die dann bei Raumtemperatur zu einem Beschichtungsfilm aushärten. Dieser Beschichtungsfilm ist gummielastisch und wird für die Abdichtung von Dächern und Balkonen verwendet.

Die Zweikomponenten-Sprühbeschichtung ist eine Polyurethan-Abdichtung, die mit der Entwicklung des supergehärteten Urethans in die Produktion kam. Es wird aufgetragen, indem das supergehärtete Urethan und der Härter aufgesprüht werden, während sie mit einer speziellen Maschine gemischt werden. Da es innerhalb weniger Sekunden nach dem Auftragen auszuhärten beginnt, wird es heute häufig in geneigten Bereichen und stark beanspruchten Fluren und Treppenhäusern verwendet.

Superhärtende Polyurethan-Abdichtungen werden auch im Bauwesen verwendet, z. B. bei Brücken, Wärmespeicherschichten und Abdichtungen im Untergrund. Der Einsatz von Polyurethan-Abdichtungen kann Bauwerke vor Wasser schützen, Beton vor Salzschäden und Kohlendioxidneutralisierung bewahren und Betonabplatzungen verhindern. Im Hoch- und Tiefbau werden Abdichtungsarbeiten auf Straßen eingesetzt, um eine Verschlechterung durch Ausdehnung und Schrumpfung aufgrund des Fahrzeugverkehrs und der Verwendung von Schneeschmelzmitteln zu verhindern.

Aufgrund des Misch- und Sprühverfahrens können Abdichtungsarbeiten auf unebenen Flächen und in unterirdischen Bereichen, in denen eine ausreichende Trocknung nicht zu erwarten ist, durch Sprühen durchgeführt werden. Darüber hinaus verfügen supergehärtete Polyurethan-Abdichtungen über eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, Hitzebeständigkeit, Rissverfolgung und Abriebfestigkeit und werden für die Beschichtung von abwassertechnischen Anlagen, Offshore-Bauten, Stahltanks und -konstruktionen usw. verwendet.

Funktionsweise der Polyurethan-Abdichtungen

Urethan, das in Polyurethan-Abdichtungen verwendet wird, ist der Oberbegriff für Urethan-Harze oder Polymerverbindungen (Polymere). Urethan hat hervorragende Eigenschaften in Bezug auf Druckbeständigkeit, Wasserdichtigkeit und Elastizität.

1. Einkomponentige Polyurethan-Abdichtungen

Einkomponentige Polyurethan-Abdichtungen bilden eine wasserdichte Membran durch eine Polymerisationsreaktion zwischen Isocyanat (dem Hauptbestandteil) und Polyol (dem Härter). Wenn einkomponentige Polyurethan-Abdichtungen aufgetragen werden, reagieren die Verbindungen mit Isocyanatgruppen mit der Luftfeuchtigkeit und härten bei Raumtemperatur aus. Die Aushärtung dauert etwa 24 Stunden, hat aber den Vorteil, dass die Installation relativ einfach ist.

2. Zweikomponenten-Polyurethan-Abdichtungen

Zweikomponentige Abdichtungen können in zwei Typen unterteilt werden: von Hand aufgetragene und gespritzte.

Handaufgetragener Typ
Handaufgetragene Typen werden durch Mischen eines Grundmittels auf Polyisoanatbasis und eines Härters auf Polyolbasis vor dem Auftragen abgedichtet. Das Hauptmittel ist eine viskose Flüssigkeit mit Isocyanatgruppen an den molekularen Enden des Polyurethan-Prepolymers. Der Härter ist eine pastöse Flüssigkeit, die mit Aminen, Polyolen usw. vermischt ist, die mit den Isocyanatgruppen des Hauptmittels, Füllstoffen, Weichmachern und Stabilisatoren reagieren.

Bei der Verwendung dieser zweikomponentigen Polyurethan-Abdichtungen, die von Hand aufgetragen werden, gibt es ein System zur Zuführung mittels einer Druckpumpe. Damit entfällt die Notwendigkeit, ein Zweikomponenten-Mischgerät auf das Dach oder den Balkon zu bringen. Die Verwendung dieses Systems hat den Vorteil, dass die Arbeitseffizienz verbessert, die Abladevorgänge verkürzt und der Materialabfall erheblich reduziert wird. Darüber hinaus erfolgt die Mischung automatisch durch einen Mischer, wodurch das Risiko von Mischfehlern ausgeschlossen wird und eine gleichmäßige Qualität der Polyurethan-Abdichtungen gewährleistet ist.

Art des Spritzens
Spritzbare zweikomponentige Polyurethan-Abdichtungen mit superhärtendem Urethan reagieren ebenfalls mit Isocyanat als Hauptbestandteil und Polyol als Härter, um eine wasserdichte Membran zu bilden. Der Spray-on-Typ zeichnet sich dadurch aus, dass Hauptmittel und Härter jeweils unter hohem Druck gepumpt, in der Spritzpistole gemischt und aufgespritzt werden.

Der Vorteil ist, dass es in kurzer Zeit aushärtet, so dass allgemeine und aufsteigende Abschnitte mit demselben Material ausgeführt werden können. Da die Spritzmaschinen jedoch je nach Hersteller der Abdichtungsmaterialien unterschiedlich sind, ist es notwendig, sich bei der Verlegung der Abdichtungsmaterialien vom Hersteller der Abdichtungsmaterialien beraten zu lassen.

Weitere Informationen zu Polyurethan-Abdichtungen

1. Verlegeverfahren für flüssige Polyurethan-Abdichtungen

Sowohl bei einkomponentigen als auch bei zweikomponentigen Polyurethan-Abdichtungen, die von Hand aufgetragen werden, verfestigt sich das flüssige Abdichtungsmaterial zu einer Abdichtungsbahn, was den Vorteil hat, dass eine Abdichtungsbahn in einem relativ einfachen Verfahren hergestellt werden kann. In der Praxis wird das Abdichtungsmaterial über einer haftungsverbessernden Grundierungsschicht auf das Grundmaterial aufgetragen.

Ein Nachteil dieser Methode ist jedoch, dass die Abdichtungsmembran beim Auftragen auf Beton oder andere Materialien reißt, da sich Risse im Beton direkt in der Abdichtungsmembran widerspiegeln. Ein weiterer Nachteil war, dass die am Untergrund haftende Feuchtigkeit zur Bildung von Wasserdampf und damit zum Aufquellen führte.

Aus diesem Grund wurde eine Bauweise entwickelt, die Belüftungspufferbahnen und Urethan kombiniert. Bei dieser Methode wird auf den Untergrund eine Grundierung aufgebracht, die mit einer Entlüftungsfolie abgedeckt wird, und auf die Grundierung wird ein flüssiger Urethan-Inhibitor aufgetragen, der aushärten kann. Die Folie befindet sich zwischen dem Abdichtungsmaterial und dem Untergrund und verhindert so das Aufbrechen des Untergrunds und das Aufquellen aufgrund von Feuchtigkeit im Untergrund. Seit der Einführung dieses Verfahrens werden Urethanabdichtungen, die früher hauptsächlich für kleinere Sanierungsarbeiten verwendet wurden, nun auch für Neubauten und großflächige Abdichtungssanierungen eingesetzt.

2. Deckbeschichtung für Polyurethan-Abdichtungen

Der Decklack ist ein Material, das als Endbeschichtung bei Malerarbeiten verwendet wird. Bei Anstrichen mit Polyurethan-Abdichtungen wird der Decklack nach dem Auftragen der Polyurethan-Abdichtungen als Schlussbeschichtung aufgetragen.

Der Schwachpunkt von Polyurethan-Abdichtungen ist ihre Neigung zur Verfärbung, wenn sie ultraviolettem Licht ausgesetzt werden. Außerdem besteht aufgrund ihrer Aushärtungseigenschaften die Gefahr der Rissbildung und der Verschlechterung der wasserdichten Schicht. Daher wird eine Deckbeschichtung aufgetragen, um sie vor UV-Strahlen zu schützen und die oben erwähnte Verschlechterung zu verhindern.

Da Polyurethan-Abdichtungen außerdem adhäsive Eigenschaften haben, können Staub und Schmutz leicht an der Oberfläche haften bleiben, wenn die Oberfläche so belassen wird, wie sie ist, und sind dann schwer zu entfernen. Daher wird eine Deckbeschichtung aufgetragen, um die Haftung zu verhindern.

Durch das Aufbringen eines Deckanstrichs können Beschädigungen, die durch die Polyurethan-Abdichtungen allein nicht verhindert werden können, und die Schwächen der Polyurethan-Abdichtungen selbst ausgeglichen werden. Aus diesem Grund ist das Aufbringen des Deckanstrichs ein wichtiger Vorgang bei der Ausführung.

3. Verfahren zur Berechnung der Auftragsmenge von Polyurethan-Abdichtungen

Die Auftragsmenge ist ein Wert, der angibt, wie viel Beschichtung erforderlich ist, um die Leistung des Beschichtungsmaterials zu erreichen; die erforderliche Menge kann durch Multiplikation der Beschichtungsmenge pro m2 berechnet werden.

Wenn die angegebene Auftragsmenge an Polyurethan-Abdichtungen 0,7 kg beträgt, ergibt sich daraus, dass für eine 10 m2 große Fläche 7 kg benötigt werden. In der Realität kann die Oberfläche des Untergrunds jedoch uneben sein, und wenn die Fläche nicht unter Berücksichtigung der Form der Oberfläche berechnet wird, weicht die berechnete erforderliche Auftragsmenge erheblich ab. 

Was ist Urethan-Harz?

Urethan-Harz ist ein Oberbegriff für Polymere, die durch die Polyadditionsreaktion von Verbindungen mit Isocyanatgruppen und Hydroxylgruppen hergestellt werden. Die Bindungsstelle wird als Urethanbindung bezeichnet und entsteht im Allgemeinen durch die Polyaddition von Diisocyanat und Polyol.

Als Abkürzungssymbol wird PU für Kunststoffe und U für Gummi verwendet. Urethan Harze haben eine hervorragende Zugfestigkeit, Abrieb-, Öl- und Chemikalienbeständigkeit und werden daher auch in Farben und Lacken eingesetzt. Sie haben jedoch auch den Nachteil, dass sie sich durch Hydrolyse und UV-Strahlung allmählich zersetzen.

Anwendungen von Urethan-Harzen

Aufgrund ihrer großen Vielseitigkeit werden Urethan-Harze in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, das von bekannten Haushaltsprodukten bis hin zu Industriegütern reicht. Beispiele für bekannte Produkte sind Kleidung und Stoßstangen für Autos, während industrielle Anwendungen schalldämpfende Materialien und Klebstoffe umfassen.

Aufgrund seiner hohen Flexibilität wird es auch für die Sohlen von Sportschuhen verwendet, was es zu einem der unentbehrlichsten Harze in unserem täglichen Leben macht. Dieses Material wurde ursprünglich als Ersatz für Naturkautschuk verwendet. Infolgedessen werden Anwendungen entwickelt, die die hohe Elastizität und Zugfestigkeit von Gummi nutzen.

Rückstände in der Umwelt und Recycling von Urethan-Harzen

Urethan-Harze werden aufgrund ihrer hervorragenden Wärmedämmungseigenschaften häufig als Wärmedämmung in Kühlschränken, Gefriergeräten und Kühlboxen eingesetzt. Aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften lassen sie sich jedoch nur schwer recyceln und weiterverarbeiten, und dies ist ein Bereich, in dem Forschung betrieben wird.

Zersetzungs- und Recyclingtechnologien wie thermische, Hydrolyse-, Glykol-, Ammoniak- und Amin-Zersetzungsmethoden sind bereits etabliert, aber es gibt immer noch Probleme, die hinsichtlich der Zersetzungseffizienz und der Kosten gelöst werden müssen.

Funktionsweise von Urethan-Harzen

Urethan-Harze haben eine ausgezeichnete Flexibilität, Schlagzähigkeit, Zugfestigkeit und chemische Beständigkeit, aber sie verschlechtern sich nach etwa drei Jahren. Obwohl sie viele dieser Merkmale aufweisen, variieren ihre Eigenschaften je nach Herstellungsverfahren stark.

Die Zersetzung kann durch eine Vielzahl von Faktoren wie Sauerstoff, Ozon, Licht und Wärme, Hydrolyse durch Reaktion mit Wasser und mikrobiellen Abbau verursacht werden. Polyurethan zeichnet sich auch dadurch aus, dass seine Eigenschaften je nach Herstellungsverfahren variieren können. Es gibt daher verschiedene Arten von Urethan-Harzen, je nach ihrem Verwendungszweck. Typische Beispiele sind die folgenden:

Auf Schaumstoffbasis

Bei Materialien auf Schaumbasis handelt es sich um Urethan-Harze, bei denen durch Polymerisation unter Zugabe eines Schaumbildners Luft in das Harz eingearbeitet wird. Dieses Material kann in weichen Urethanschaum und harten Urethanschaum unterteilt werden. Ersterer wird z. B. für Autositze verwendet, da er leicht ist und eine hervorragende Dämpfung und Haltbarkeit aufweist. Letzterer hat hervorragende Wärmedämmeigenschaften und wird als Wärmeisolierung für Kühlschränke, Gefriergeräte und Klimaanlagen verwendet.

Von den Urethanschaum-Herstellungsverfahren erfordern das Plattenformen, das Gießen und das Laminatformen große Produktionsanlagen. Sprühschaumverfahren hingegen sind leicht zu handhaben, da sie an Ort und Stelle gemischt und geschäumt werden können, wo die Isolierung benötigt wird.

Nicht-geschäumte Systeme

Zu den nicht geschäumten Systemen gehören die in Sportschuhen verwendeten Elastomere, d. h. Urethan-Harze mit Gummielastizität. Urethan-Harze mit diesen Eigenschaften werden aufgrund ihrer hohen Elastizität für Sportbekleidung und Hosen verwendet.

Unterschiede zwischen Urethan-Harzen, Epoxidharzen und Acrylharzen

Alle drei Begriffe werden oft synonym verwendet, vielleicht weil sie alle das Wort Harz enthalten, aber sie beziehen sich auf völlig unterschiedliche Materialien.

Urethan-Harz ist ein Oberbegriff für ein polymeres Material mit Urethan-Bindungen, wie zu Beginn dieses Artikels erläutert. Epoxidharze hingegen beziehen sich auf wärmehärtende Harze mit einem hochreaktiven Epoxidring am Ende des Moleküls.

Acrylharze sind ebenfalls Polymere und Copolymere der Acrylsäure und ihrer Derivate. Mit anderen Worten, ihre Bedeutung ist durch ihre unterschiedlichen Strukturen und chemischen Eigenschaften streng definiert, sodass bei ihrer Verwendung Vorsicht geboten ist. Strukturelle Unterschiede zwischen Urethan-Harzen, Acrylharzen und Epoxidharzen

Positionierung von Urethan-Harzen in Klebstoffen

Zu den Klebstoffen gehören feste Klebstoffe wie doppelseitiges Klebeband und Falzband sowie Flüssigklebstoffe, bei denen der aufgetragene Klebstoff gepresst wird und aushärtet, um eine Klebewirkung zu erzielen.

Flüssigklebstoffe lassen sich nach der Art der Verklebung in zwei Haupttypen einteilen: trockenhärtend und reaktionshärtend. Beim trockenhärtenden Typ wird der Klebstoff durch die Verflüchtigung des im Klebstoff enthaltenen Wassers oder Lösungsmittels verklebt. Der reaktionshärtende Typ hingegen ist ein Klebstoff, bei dem die Aushärtung durch eine chemische Reaktion zwischen den im Klebstoff enthaltenen Komponenten erfolgt.

Reaktionshärtende Klebstoffe lassen sich in zwei weitere Typen unterteilen. Klebstoffe auf Epoxidharzbasis, bei denen die Aushärtung durch den Hauptbestandteil und den Härter verursacht wird, und Klebstoffe auf Urethan-Harz-Basis, bei denen die Aushärtung durch die Luftfeuchtigkeit verursacht wird. Die Klebstoffe auf Urethan-Harz-Basis werden aufgrund ihrer hohen Haftfähigkeit und schnellen Aushärtung in einer Vielzahl allgemeiner Anwendungen eingesetzt, was sie vielseitig macht.

Bodenbeschichtungsmittel auf Basis von Urethan-Harzen

Es gibt zwei Arten von Bodenbeschichtungsmitteln: auf Wasserbasis und auf Ölbasis. Ursprünglich wurden auch Beschichtungsmittel auf der Basis von Urethan-Harzen in Systeme auf Wasser- und Ölbasis unterteilt. Da jedoch Fragen zu den Sicherheitsaspekten von ölbasierten Systemen aufkamen, sind jetzt allgemein Systeme auf Wasserbasis gemeint.

Wasserbasierte Urethanbeschichtungsmittel zeichnen sich durch eine geringere Haltbarkeit aus als ölbasierte Bodenbeschichtungsmittel wie Glas- und Silikonbeschichtungen. Sie haben jedoch auch die Eigenschaft, dass sie kostengünstig sind. Aus diesem Grund werden Urethanbeschichtungen auf Wasserbasis häufig anderen Bodenbeschichtungsmitteln vorgezogen.

Die Vorteile von Urethanbeschichtungen auf Wasserbasis liegen darin, dass sie aufgrund ihrer schnellen Aushärtung schnell trocknen und praktisch geruchlos sind, ohne den flüchtigen Geruch von Verdünnern. Außerdem sind sie mit den meisten Bodenbelägen kompatibel und können auf jeder Art von Bodenbelag verwendet werden.

Ein Nachteil ist hingegen die altersbedingte Verschlechterung, die als Schwäche der Urethan-Harze angesehen werden kann. Die meisten Urethanbeschichtungen auf Wasserbasis haben eine Haltbarkeit von weniger als 10 Jahren. Abgesehen von den genannten Vorteilen sind Urethanbeschichtungen auf Wasserbasis jedoch nach wie vor die beliebteste Wahl für Beschichtungen, da sie sehr sicher und einfach in der Anwendung sind.

Was ist Urethan-Gummi?

Urethan-Gummi ist ein polymeres Material mit Urethan-Bindungen und gehört zu den synthetischen Kautschuken mit ausgezeichneter Elastizität und Steifigkeit.

Er hat den Vorteil, dass er über einen langen Zeitraum hinweg verwendet werden kann, insbesondere aufgrund seiner hohen mechanischen Festigkeit und Abriebfestigkeit. Die Eigenschaften von Urethan-Gummis sind je nach Zusammensetzung des Materials und des Bindungssystems sehr unterschiedlich.

Sie lassen sich grob in zwei Typen unterteilen: Polyester-Urethan-Kautschuke (AU) mit Esterbindungen in der Hauptkette und Polyether-Urethan-Kautschuke (EU) mit Etherbindungen.

AU hat Esterbindungen und ist daher anfällig für Hydrolyse, hat aber eine ausgezeichnete Ölbeständigkeit und mechanische Festigkeit.

EU hingegen ist AU in Bezug auf Ölbeständigkeit und mechanische Festigkeit unterlegen, neigt aber weniger zur Hydrolyse und hat eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit sowie eine höhere Kältebeständigkeit, Gummielastizität und Abriebfestigkeit.

Anwendungen von Urethan-Gummi

Urethan-Gummi wird in Walzen, Reifen, Förderbändern und Sportschuhsohlen verwendet. Ein typisches Beispiel für ein Produkt, das sich seine Abriebfestigkeit zunutze macht, sind Gurtvergleiche, die in Fabriken eingesetzt werden.

Bei der Verwendung in säurehaltigen Umgebungen oder bei hoher Luftfeuchtigkeit ist jedoch Vorsicht geboten, da sie sich verschlechtert. Es wird auch für die Sohlen von Sportschuhen verwendet, wobei seine hohe Elastizität genutzt wird.

Der Grund für dieses breite Anwendungsspektrum liegt darin, dass die Zusammensetzung des Materials und das Herstellungsverfahren es ermöglichen, die Elastizität und andere Eigenschaften nach Belieben zu verändern.

Ursachen für die Zersetzung von Urethan-Gummi und Gegenmaßnahmen

Licht, Wärme, Sauerstoff, Wasser und Mikroorganismen sind die Hauptursachen für den Abbau von Urethan-Gummi in der natürlichen Umgebung. Der durch Licht und Wärme verursachte Abbau ist die Zersetzung durch Oxidationsreaktionen, die zur Spaltung der Urethanbindungen und damit zu einer Verringerung der physikalischen Eigenschaften führen.

Um dem entgegenzuwirken, ist der Zusatz von UV-Absorbern und Antioxidantien wirksam. Das nächste Beispiel für einen wasserinduzierten Abbau ist die Hydrolyse der Urethanbindungen, wobei Polyester-Urethan-Kautschuke anfälliger für einen Abbau sind als Polyether-Urethan-Kautschuke.

Bei Polyestersystemen werden auch die Esterbindungen durch Hydrolyse abgebaut. Diese Art des Abbaus kann durch den Zusatz von Carbodiimidverbindungen verhindert werden.

Der mikrobielle Abbau durch Pilze ist ein typisches Beispiel für einen durch Mikroorganismen verursachten Abbau. Urethan-Gummis sind bekanntermaßen anfälliger für mikrobiellen Abbau als Polymerverbindungen wie Kunststoffe im Allgemeinen.

Dies gilt auch für Polyester-Urethan-Kautschuk, der anfälliger für den Abbau ist als Polyether-Urethan-Kautschuk.

Zu den berichteten Mechanismen gehört die Hydrolyse von Esterbindungen durch von Mikroorganismen produzierte Esterasen.

Funktionsweise des Urethan-Gummis

Urethan-Gummis werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Ihre Eigenschaften können auch durch das Herstellungsverfahren gesteuert werden.

Die Synthesemethode beruht auf einer Polyadditionsreaktion zwischen Polyolen, wie z. B. Glykol, und Diisocyanat. Es werden im Wesentlichen drei Herstellungsverfahren angewandt

1. Fräsbarer Typ

Hierbei handelt es sich um eine der gängigsten Herstellungsmethoden für synthetischen Kautschuk, bei der aus den Rohstoffen ein Teig hergestellt wird, der dann in eine Form gegossen und in Form gepresst wird.

Aufgrund der sehr einfachen Methode kann eine hohe Produktionseffizienz erreicht werden. Auf der anderen Seite hat es Nachteile wie Hydrolyseanfälligkeit und schlechte Materialeigenschaften.

2. Thermoplastischer Typ

Bei diesem Herstellungsverfahren wird ein Harz verarbeitet, das auch als Injektionsverfahren bezeichnet wird. Nach dem Erhitzen und Schmelzen von Urethan-Gummi in Pelletform wird er in eine Form gespritzt und geformt. Diese Methode hat den Vorteil, dass sie kostengünstig ist, aber die Herstellungsausrüstung ist teuer, so dass die Massenproduktion eine Voraussetzung für diese Methode ist.

3. Gießbarer Typ

Flüssiger Urethan-Gummi wird mit einem Vulkanisiermittel gemischt und in der Form vulkanisiert. Durch die Vulkanisation werden die Moleküle des Urethan Gummis vernetzt, was zu einer hohen Elastizität führt.

Nach diesem Prozess, der einen Tag dauert, wird das Produkt geformt und hergestellt. Viele Unternehmen haben diese Methode eingeführt, weil die Herstellungsausrüstung kostengünstig ist und komplexe Formen gleichzeitig verarbeitet werden können. Allerdings ist die Produktionseffizienz aufgrund des hohen Zeitaufwands geringer.

Was ist Polyurethanschaumstoff?

Polyurethanschaumstoffe (offizieller Name: Polyurethan) sind Polymere mit Urethanbindungen, die durch Mischen und Reagieren von zwei Hauptrohstoffen gewonnen werden.

Es wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, die von der Mischung der Hauptrohstoffe und der Formmethode abhängen. Es ist in geschäumte (im Folgenden als „Urethanschaumstoffe“ bezeichnet) und ungeschäumte (im Folgenden als „ungeschäumte“bezeichnet) Produkte unterteilt. Polyurethanschaumstoffe werden in Weich- und Hartschaumprodukte unterteilt, die für unterschiedliche Zwecke verwendet werden. Die nicht geschäumten Produkte reichen von gummiartig weich und flexibel bis hin zu zäh, elastisch und hart, die in Reifen verwendet werden.

Anwendungen von Polyurethanschaumstoffen

Unter den Urethanschaumstoffen ist weicher Polyurethanschaum das am häufigsten verwendete Produkt, das in alltäglichen Gegenständen wie Kissen, Sofas und anderen Möbeln, Bettzeug, Kleidung und Dingen des täglichen Bedarfs verwendet wird.

Polyurethanschaumstoffe werden aufgrund ihrer hervorragenden Wärmedämmungseigenschaften, ihres geringen Gewichts und ihrer leichten Formbarkeit auch in einer Vielzahl von Industrieprodukten wie Baumaterialien als Wärmeisolatoren und Schalldämpfer verwendet. Sowohl Weich- als auch Hartschaumstoffe können beliebig geformt werden, was die Herstellung von Bauteilen mit einer hohen Designqualität ermöglicht.

Nicht formgebundene Produkte hingegen werden als Rohmaterial für Reifen, Schläuche und Walzen verwendet. Sie werden auch in verschiedenen Bereichen wie Farben und Abdichtungsmaterialien, Textilien und Kunstleder verwendet, wobei ihre hohe Witterungsbeständigkeit und ihre wasserabweisenden Eigenschaften genutzt werden.

Funktionsweise der Polyurethanschaumstoffe

Die Rohstoffe Polyisocyanat und Polyol bilden durch Polyurethanschaumstoffe Polymere, die durch die Wahl des Typs und der Zusatzstoffe je nach Verwendungszweck hergestellt werden.

Polyisocyanate sind Verbindungen mit zwei oder mehr Isocyanatgruppen in einem Molekül. Typische Beispiele sind Tolylendiisocyanat (TDI) und Diphenylmethandiisocyanat (MDI).

Diese Polyisocyanate reagieren mit Polyolen, die zwei oder mehr Hydroxylgruppen in einem Molekül aufweisen, unter Bildung einer Polyurethanschaumstoff-Bindung. Wird bei Bedarf ein Vernetzungsmittel hinzugefügt, können Büretten- und Allophanatbindungen gebildet werden. Die Elastizität hängt von der Vernetzungsdichte ab, wobei höhere Dichten zu einer größeren Härte führen.

Arten von Polyurethanschaumstoffen

Polyurethanschaumstoffe gibt es in Form von Urethanschaumstoffen und Nichtschaumstoffen.

1. Polyurethanschaumstoffe

Zu den Urethanschaumstoffen gehören weiche Polyurethanschaumstoffe, harte Polyurethanschaumstoffe und halbharte Polyurethanschaumstoffe, die Eigenschaften aufweisen, die zwischen den beiden liegen. Beide werden durch Zusatz von Katalysatoren, Treibmitteln, Schaumbildnern und Flammschutzmitteln zu den Rohstoffen Polyisocyanat und Polyol hergestellt.

Polyurethanschaumstoffe
Der Schaum in Polyurethanschaumstoffen wird durch Kohlendioxidgas gebildet, das beim Mischen und Reagieren von Isocyanat und Polyol entsteht. Der Schaum hat die Form einer kontinuierlichen Reihe von Blasen. Der Schaum ist aufgrund seiner kontinuierlichen Schaumform weich, dämpfend und elastisch und wird, wie bereits erwähnt, für Kissen und Sofas verwendet.

Polyurethanschaumstoffe
Bei Polyurethanschaumstoffen entsteht der Schaumstoff nicht nur durch Rühren und Mischen, sondern auch durch die Reaktionswärme von Isocyanat und Polyol, die den Schaumstoff verdampfen lässt. Jeder unabhängige Schaum in Polyurethanschaumstoffen ist mit Gas gefüllt, das aus dem Treibmittel stammt, was zu einer hohen Wärmedämmwirkung führt.

Aus diesem Grund wird er, wie bereits erwähnt, als Baumaterial zur Wärmedämmung und Schallabsorption verwendet. Da die Aushärtungsreaktion schnell abläuft, werden die Rohstoffe häufig gemischt und auf der Baustelle versprüht, um eine Schaumform zu erzeugen.

Halbharter Polyurethanschaumstoff
Dieses Material hat eine Härte, die zwischen der von weichem und hartem Polyurethanschaumstoff liegt. Er zeichnet sich durch eine hohe Elastizität aus und wird in Matratzen verwendet.

2. Nicht-Schaumstoff-Produkte

Nichtschaumstoffprodukte gibt es in duroplastischer und thermoplastischer Ausführung. Duroplastische Produkte werden in Auto- und Motorradreifen verwendet, während thermoplastische Produkte als Material für geformte Gegenstände wie Stoßstangen und Kunstleder eingesetzt werden. Weitere Verwendungszwecke sind Farben, elastische Fasern, Klebstoffe und wasserabweisende Materialien.

Was ist ein Schneckengetriebe?

Ein Schneckengetriebe ist eine Art Getriebe.

Es ist eine Kombination aus einer Schnecke (Schneckenwelle), die mit einem Gewinde versehen ist, und einem schrägverzahnten Schneckenrad, dessen Drehachse im Winkel von 90 ° zur Schneckenachse verläuft. Der Mechanismus ist so aufgebaut, dass die Drehung der Schnecke die Zähne des Schneckenrads, die in das Schneckenrad eingreifen, in Drehung versetzt.

Anwendungen von Schneckengetrieben

Schneckengetriebe sind orthogonale Wellen, die eine Leistung übertragen können, indem sie die axiale Richtung um 90 ° ändern, und die auch mit kleinen Zahnrädern große Untersetzungsverhältnisse erzeugen können. Sie werden daher in einer Vielzahl von Bereichen und Geräten eingesetzt, z. B. in Förderbändern in Fabrikanlagen, Spindelhubgetrieben, Lenksystemen in Autolenkrädern, Scheibenwischerantrieben, Schwenkmechanismen in elektrischen Ventilatoren, Materialzuführungen in Produktionsanlagen der Lebensmittel- und Pharmaindustrie, Spieldosen und Wirbeln für Saiteninstrumente.

1. Wirbel für Saiteninstrumente (Spulen)

Ein bekanntes Beispiel ist der Wirbel, um den die Saiten von Saiteninstrumenten wie Gitarren und Bässen gewickelt werden. Der Wirbel besteht aus einer Schneckenwelle, die von Hand gedreht wird, und einem Schneckenrad, um das die Saiten gewickelt werden. Die Selbsthemmung sorgt dafür, dass die aufgewickelten Saiten festgehalten werden, ohne sich zu lockern.

2. Schneckenvorgelege

Schneckenuntersetzungsgetriebe sind in der Lage, große Gegenstände mit geringer Kraft zu bewegen, und werden in Maschinen und Anlagen zur Kraftübertragung eingesetzt. Sie werden z. B. in Pressen- und Walzwerkantrieben, Hub- und Senkantrieben von Aufzügen und Rolltreppen mittlerer und geringer Geschwindigkeit, Förderantrieben usw. eingesetzt.

Die selbsthemmende Funktion von Schneckengetrieben wird manchmal in Untersetzungsvorrichtungen für Aufzüge und Fahrtreppen genutzt, um eine Rücklaufsperre zu gewährleisten. Im Allgemeinen werden Schneckengetriebe zur Konfiguration von Geräten in industriellen Anwendungen eingesetzt. Sie können besonders große Untersetzungsverhältnisse erreichen, was bedeutet, dass ein geringes Eingangsdrehmoment zur Reduzierung der Geschwindigkeit verwendet werden kann. Dadurch können Untersetzungsgetriebe relativ kompakt gefertigt werden.

Schneckengetriebe werden in platzsparenden Anwendungen eingesetzt, bei denen ein großes Untersetzungsverhältnis erforderlich ist und bei denen die An- und Abtriebswellen die Leistung auf orthogonalen Achsen übertragen oder bei denen eine selbsthemmende Funktion für die Kraftübertragung genutzt wird.

Funktionmsweise des Schneckengetriebes

Bei Schneckengetrieben wird durch eine Umdrehung der Schnecke (Eingangswellenseite) das Schneckenrad (Ausgangswellenseite) um einen Zahn gedreht. Die Anzahl der Zähne der Schnecke wird in diesem Fall als Zähnezahl oder „eine Schnecke“ bezeichnet. Bei einer Schnecke mit zwei Schneckenzähnen dreht eine Umdrehung der Schnecke das Schneckenrad um zwei Zähne.

Das Untersetzungsverhältnis des Schneckengetriebes kann wie folgt berechnet werden:

Die Drehrichtung des Schneckengetriebes kann bidirektional sein (z. B. im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn, von der Eingangswelle aus gesehen). Dies kann durch Auswahl der Schneckendrehrichtung als links- oder rechtsdrehend erreicht werden, für die Torsionsrichtung des Schneckengetriebes und die Drehrichtung der Welle.

Merkmale von Schneckengetrieben

Schneckengetriebe zeichnen sich durch folgende Merkmale aus.

• Die Achsrichtung kann auf der An- und Abtriebsseite orthogonal sein (aber nicht umgekehrt, koaxial).
• Große Untersetzungsverhältnisse sind möglich (z. B. von 1/10 bis 1/100).
• Geringes Spiel (Lücken zwischen den Zahnrädern, Spiel). Daraus resultieren ein guter Zahneingriff und geringe Eingriffsgeräusche.
• Ein großes Ausgangsdrehmoment kann mit einem kleinen Eingangsdrehmoment erzielt werden.
• Selbsthemmung tritt auf.

Das Schneckengetriebe überträgt die Drehung von der Schnecke auf das Schneckenrad, kann aber keine Drehung vom Schneckenrad auf die Schnecke in der Gegenrichtung übertragen. Diese Unfähigkeit, sich von der Ausgangswellenseite aus zu drehen, wird als „Selbsthemmung“ bezeichnet. Daher ist die Schneckenseite immer die Seite der Eingangswelle, an der die Antriebs- oder Kraftquellenwelle montiert ist.

Die Schneckenradseite ist die Seite der Abtriebswelle, auf der die Vorrichtung zur Kraftübertragung montiert ist. Es muss jedoch ein separater Bremsmechanismus vorgesehen werden, um eine Rückwärtsdrehung vollständig zu verhindern. Der Teilungsfehler und andere Faktoren hängen von der Genauigkeit der Zahnräder ab. Prüfen Sie daher die erforderliche Genauigkeit und wählen Sie die richtige Genauigkeit für die Anwendung.

Schneckengetriebe sind aufgrund des Spiels nicht für hochpräzise Positionierungen geeignet. Für eine hochpräzise Positionierung ist es möglicherweise besser, den Getriebetyp neu zu wählen.

Was ist ein Impeller?

Ein Impeller ist ein Laufrad, das an der Spindel einer Pumpe oder eines Ventilators befestigt ist.

Ein Impeller ist ein Bauteil, das Druck auf die Flüssigkeit ausübt. In Pumpen dreht sich das Impeller innerhalb des Gehäuses und übt durch die Zentrifugalkraft Druck auf die Flüssigkeit aus. Auch Schrauben, die Schiffe antreiben, sind eine Art Impeller.

Wenn das Laufrad des Impellers nach außen gerichtet ist, spricht man von einem offenen Impeller. Ist das Laufrad dagegen durch eine Seitenplatte oder ähnliches abgedeckt, spricht man von einem geschlossenen Laufrad.

Anwendungen des Impellers

Impeller sind Bauteile, die in einer Vielzahl von Produkten und Branchen eingesetzt werden. Offene Laufräder und geschlossene Laufräder werden unterschiedlich eingesetzt.

1. Offene Laufräder

• Schnecken auf Schiffen
• Ventilatoren und Belüftungsventilatoren
• Ventilatoren für Klimaanlagen
• Pumpen für den Gülletransport

Offene Laufräder werden hauptsächlich für Geräte verwendet, bei denen der Druck relativ gering ist.

2. Geschlossene Laufräder

• Große Gebläse und Kompressoren
• Pumpen mit hoher Förderhöhe (Druck) und Pumpen zur Förderung von reinem Wasser

Geschlossene Laufräder werden bei Hochdruckanwendungen eingesetzt. Bei Pumpen sind offene Laufräder eher bei kleineren Größen zu finden, während geschlossene Laufräder eher bei mittleren und größeren Größen zu finden sind.

Sie werden auch je nach den Eigenschaften der zu fördernden Flüssigkeit eingesetzt, wobei geschlossene Laufräder für saubere Flüssigkeiten wie reines Wasser verwendet werden.

Funktionsweise von Impellern

Bei Zentrifugalpumpen werden Gase und Flüssigkeiten durch die Rotation des Impellers durch die Zentrifugalkraft nach außen bewegt. Durch den Aufprall auf das Gehäuse usw. erhöht sich der Innendruck und versucht, in Richtung Druckstutzen zu entweichen. Durch das Ausströmen des Gases/der Flüssigkeit entsteht ein Unterdruck in der Nähe der Ansaugöffnung, und neues Gas/neue Flüssigkeit wird angesaugt. Dies ist das Prinzip der Gas-/Flüssigkeitszufuhr durch einen Impeller.

Der Begriff Impeller wird am häufigsten für Pumpen- und Gebläseräder verwendet, kann aber auch für den Propeller eines Rührwerks verwendet werden. Rührwerke werden in Bechern und Flüssigkeitsbehältern eingesetzt, um das Innere zu rühren. Bei Rührwerken wird die Zentrifugalkraft des Impellers in Rührenergie umgewandelt.

Arten von Impellern

Es gibt verschiedene Arten und Formen von Impellern.

1. Radial durchströmter Typ

Das Wasser, das durch das Impeller fließt, strömt in radialer Richtung. Das Wasser strömt in radialer Richtung durch das Laufrad und die Schaufeln sind zweidimensionale, einfach gekrümmte Flächen. Es zeichnet sich durch einen hohen Druck im Verhältnis zur Durchflussmenge aus und wird in Umwälzpumpen und Kesselspeisepumpen verwendet.

2. Typ mit schräger Strömung

Hierbei handelt es sich um ein Impeller mit gekrümmten Schaufeln und einem schräg geneigten Auslass. Es zeichnet sich durch einen höheren Förderstrom als das Radiallaufrad aus und wird für Kühlwasserpumpen verwendet.

3. Axial durchströmter Typ

Dieses Laufrad hat die gleiche Form wie ein elektrischer Ventilator und verfügt ebenfalls über eine Elektromotorwelle im Inneren des Rohrs. Es zeichnet sich durch einen niedrigen Druck, aber eine hohe Förderleistung aus. Es wird für Entwässerungspumpen bei Überschwemmungen verwendet.

4. Wirbeltyp

Dieses Laufrad hat einen großen Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Impeller. Da der Spalt Feststoffe durchlässt, wird es zur Förderung von mit Feststoffen vermischten Flüssigkeiten verwendet. Es wird zum Beispiel in Abwasserpumpen verwendet.

5. Asteroidförmiger Typ

Dieses Laufrad hat die Form der Schaufeln einer Vakuumpumpe und ist vollständig offen. Es wird für die Förderung von mit Gasen vermischten Flüssigkeiten verwendet.

Es sind auch verschiedene andere Formen erhältlich, wie z. B. Schraubenlaufräder, nicht verstopfende Hochleistungslaufräder und ausgewuchtete Laufräder.

Weitere Informationen zu Impellern

1. Impeller von Mantelstromtriebwerken

Ein Turbofan ist eine Art Zentrifugalgebläse. Der Impeller dieses Gebläses zeichnet sich dadurch aus, dass sein Laufrad in Bezug auf die Drehrichtung nach hinten gerichtet ist, was zu einer hohen Energieeffizienz und einem geringen Geräuschpegel führt. Sie werden in Mikrowellenhauben und -kanälen eingesetzt.

2. Merkmale des geschlossenen Laufrads

Ein Teil der Flüssigkeit in der Pumpe bleibt im rotierenden Wirbel stecken und verbleibt dort. Eine große Menge stagnierender Flüssigkeit erhöht nicht nur den Energieverlust in der Pumpe, sondern birgt auch die Gefahr, dass der tatsächliche Förderstrom unter dem Auslegungsförderstrom liegt.

Um diese Probleme zu lösen, wurden geschlossene Laufräder mit Abdeckungen auf dem Laufrad entwickelt. Die Abdeckung des Laufrads verringert den Flüssigkeitsaustritt und verbessert den Wirkungsgrad und die Fördermenge der Pumpe.

Aufgrund der durch die Seitenplatten verursachten Scheibenreibung treten auch bei geschlossenen Laufrädern Verluste auf, der Vorteil ist jedoch, dass die Flüssigkeit effizient gepumpt werden kann. Vergleicht man offene und geschlossene Laufräder, so haben offene Laufräder eine hohe Fördermenge und eine geringe Förderhöhe, während geschlossene Laufräder eine hohe Förderhöhe und eine geringe Fördermenge haben.

Was ist ein Induktor (Spule)?

Ein Induktor (englisch: inductor, inductor coil) ist ein elektronisches Bauteil, eine Spule mit einem Leiter, der um einen magnetischen Kern wie Eisen gewickelt ist.

Sie ist ein grundlegendes elektronisches Bauteil, wie Widerstände, Dioden und Kondensatoren, und wird in einem großen Teil der elektronischen Geräte verwendet. Induktoren (Spulen) haben mehrere charakteristische Funktionen.

Wenn ein Strom durch den Induktor (Spule) fließen soll, stört er diesen Fluss, und umgekehrt, wenn der Strom abnehmen soll, versucht er, ihn zu erhöhen. Er versucht auch, den Durchgang von Hochfrequenzsignalen zu blockieren.

Unter Ausnutzung der oben genannten Eigenschaften werden Drosselspulen in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. in Autos, Kommunikationsgeräten und Präzisionsinstrumenten, um Rauschen zu unterdrücken und die erforderlichen Signale in den Schaltkreisen elektronischer Geräte auszuwählen.

Anwendungen von Induktoren (Spulen)

Induktoren (Spulen) sind in elektrischen und elektronischen Schaltungen weit verbreitet und gehören zu den wesentlichen Bestandteilen der Industrie. Im Folgenden werden einige Beispiele für die Verwendung von Induktoren (Spulen) genannt.

1. Schaltnetzteile

Die Steckdose in unseren Häusern liefert eine Spannung von 100 V Wechselstrom, aber viele elektronische Schaltungen arbeiten mit Gleichstrom. Ein Gerät, das Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt, wird als Schaltnetzteil bezeichnet. Schaltnetzteile enthalten eine Induktivität (Spule).

Induktoren (Spulen) werden wegen ihrer Eigenschaft verwendet, plötzliche Stromschwankungen zu verhindern, den Strom zu glätten und unerwünschte Hochfrequenzgeräusche zu eliminieren.

2. Transformatoren

In Transformatoren werden im Allgemeinen zwei Induktoren (Spulen) verwendet. Wenn an die Spule auf der Eingangsseite eine Spannung angelegt wird, wird in der Spule ein Magnetfeld erzeugt, das in der Induktivität auf der Ausgangsseite induziert wird. Die Induktoren (Spulen) auf der Ausgangsseite nehmen das Magnetfeld auf und erzeugen eine Spannung.

Auf diese Weise wird die elektrische Hochspannungsenergie auf der Eingangsseite in elektrische Niederspannungsenergie auf der Ausgangsseite umgewandelt. Die Spannung kann durch Änderung der Anzahl der Leiterwindungen in den Induktoren (Spulen) eingestellt werden.

3. Telekommunikationsgeräte

Induktoren (Spulen) werden auch in Kommunikationsschaltungen verwendet. Funkempfangsschaltungen beispielsweise haben eingebaute Spulen, die das empfangene Signal verstärken, indem sie die empfangenen Funkwellen durch die Spule leiten.

In Kommunikationsgeräten können auch Induktoren (Spulen) verwendet werden, die speziell für Hochfrequenzschaltungen bestimmt sind und als Ringkerne bezeichnet werden. Diese Induktoren (Spulen) verhindern den magnetischen Streufluss und können eine effiziente Induktivität im gewünschten Frequenzband erzeugen.

Funktionsweise der Induktoren (Spulen)

Ein Induktor (Spulen) besteht aus spiralförmig gewickeltem Kupferdraht. In der Mitte der Wicklungen können ferromagnetische Materialien wie Eisen oder Ferrit eingefügt werden, was eine Miniaturisierung auf Kosten eines höheren Gewichts ermöglicht.

Nach der Fleming’schen Linksregel wird bei Stromfluss durch einen Induktor (Spulen) ein Magnetfeld erzeugt und in magnetische Energie umgewandelt. Je mehr Windungen und je kleiner der Durchmesser, desto stärker ist der magnetische Fluss und desto höher ist die magnetische Energie.

Wenn ein Wechselstrom durch den Induktoren (Spulen) fließt, ändert sich das Magnetfeld in Abhängigkeit von der Frequenz. Diese Magnetfeldänderung erzeugt eine elektromotorische Kraft, die selbstinduzierte elektromotorische Kraft. Die Größe der selbstinduzierten elektromotorischen Kraft hängt von der Größe des Induktors (Spulen) und der Anzahl der Leiterwindungen ab und wird als Induktivität bezeichnet, wobei die Einheit Henry (H) verwendet wird. Die Induktoren (Spulen) hemmen die zeitliche Änderung des Stroms.

Das Einfügen von Induktoren (Spulen) in einen Wechselstromkreis verursacht eine Phasenverzögerung. Wird eine Induktoren (Spulen) in einen Gleichstromkreis eingefügt, unterbricht sie den Strom während der Einschwingphase und hält den Strom nach dem Abschalten der Stromversorgung aufrecht.

Arten von Induktoren (Spulen)

Es gibt verschiedene Arten von Induktoren (Spulen). Im Folgenden werden einige Beispiele für Induktoren (Spulen) genannt.

1. Luftspule

Eine Luftspule ist eine Spule mit einem hohlen Kern. Eine Luftspule ist ein Induktor (Spule) mit einem hohlen Kern. Die freie Form des Spulendrahtes, der um die Spule gewickelt ist, ermöglicht eine erhöhte Selbstinduktion. Luftspulen sind jedoch in der Regel sehr groß und werden außer in Hochfrequenzanwendungen nicht häufig verwendet.

2. Eisenkernspulen

Eine Spule mit Eisenkern ist ein Induktor (Spule) mit einem Eisenkern in der Mitte der Spule. Der Eisenkern erhöht die Selbstinduktion und kann große Mengen an Leistung aufnehmen. Sie können auch in ihrer Größe reduziert werden und werden daher in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt.

3. Drosselspulen mit Ferritkern

Induktoren (Spulen) mit Ferritkern sind Induktoren mit einem magnetischen Kernmaterial namens Ferrit. Ferrit hat eine hohe magnetische Permeabilität bei hohen Frequenzen und ist daher für Hochfrequenzschaltungen geeignet. Je nach Kernmaterial können sie auch als Induktoren (Spulen) für bestimmte Frequenzbereiche ausgelegt sein.

Was ist ein Ionen-Analysator?

Ionen-Analysator ist ein Oberbegriff für Geräte, die verschiedene Ionen messen.

Während sich Ionen-Zähler im Allgemeinen auf Geräte beziehen, die Ionen in der Luft messen, umfassen Ionen-Analysatoren spezialisierte Geräte wie mineralienspezifische Ionen-Zähler und Geräte, die Ionenkonzentrationen in wässrigen Lösungen messen.

Außerhalb von Spezialgebieten werden Ionen-Zähler und Ionen-Analysatoren jedoch fast synonym verwendet. In diesem Artikel werden daher Geräte beschrieben, die Ionenkonzentrationen ausschließlich für Mineralien und in wässrigen Lösungen messen.

Anwendungen von Ionen-Analysatoren

Ionen-Analysatoren werden zur Messung von Ionenkonzentrationen in der Umgebung von radioaktiven Mineralien verwendet. Hierfür werden mineralienspezifische Ionen-Analysatoren verwendet. Mineralspezifische Geräte werden nicht durch Luftströmungen usw. beeinträchtigt und liefern stabile Messungen mit geringen Schwankungen von einer Messung zur nächsten. Zu den Anwendungen für Mineralionenmessungen gehören die Forschung, die Untersuchung neuer Baumaterialien und die Herstellung von Mineralienarmbändern.

Neben Mineralien werden Ionen-Analysatoren auch für die Konzentration von Ionen in wässrigen Lösungen verwendet. Sie werden z. B. zur Kontrolle der Konzentration von Verunreinigungen in Abwassereinleitungen und in der Produktentwicklung (z. B. Ag+) bei der Verwendung ionenhaltiger Materialien eingesetzt.

Funktionsweise der Ionen-Analysatoren

Der mineralienspezifische Typ detektiert die von Mineralien ausgehende Strahlung und wandelt sie in den Ionengehalt um. Es gibt handelsübliche Typen, die eine Messzeit von einigen zehn Sekunden benötigen, nachdem das zu messende Objekt unter das Gerät gelegt wurde, und während dieser Zeit die durchschnittliche Anzahl der nachgewiesenen Ionen angezeigt wird. Aufgrund des Messprinzips ist es nicht möglich, Mineralien zu messen, die keine Strahlung aussenden.

Das Prinzip der Messung von Ionenkonzentrationen in wässrigen Lösungen hat seinen Ursprung in der Hochleistungs-Ionenaustauschchromatographie, die 1975 veröffentlicht wurde. Obwohl das Gebiet relativ neu ist, wurde in wenigen Jahrzehnten eine Vielzahl von Nachweisverfahren entwickelt. Die derzeit gängigsten kommerziell erhältlichen Geräte basieren auf der Absorptionsspektralphotometrie, die miniaturisiert werden kann.

Es gibt drei Arten von Absorptionsspektrophotometern (UV), die je nachdem, ob die Ionen der Probe UV absorbieren oder nicht, verwendet werden.

1. Direkte UV-Methode

Bei der direkten UV-Methode wird ein Elutionsmittel mit keiner oder geringer UV-Absorption verwendet und die Probenionen mit UV-Absorption gemessen.

2. Indirekte UV-Methode

Bei der indirekten UV-Methode werden Probenionen ohne UV-Absorption unter Verwendung eines Elutionsmittels mit UV-Absorption analysiert.

3. Nachsäulenreaktion IAS

Bei der Nachsäulenreaktion IAS werden die Probenionen abgetrennt und mit einem Reaktionsreagenz vermischt, wodurch sie vor dem Nachweis in eine Verbindung mit UV-Absorption umgewandelt werden.

Die direkte und die indirekte UV-Methode sind relativ einfach zu handhaben, während die Nachsäulenreaktions IAS aufgrund des Zeit- und Arbeitsaufwands für die separate Vorbereitung der Probe nicht für den allgemeinen Gebrauch geeignet ist.

Weitere Informationen zu Ionen-Analysatoren

1. Messbereich von Ionen-Analysatoren

Der Bereich der Ionenkonzentrationen, die mit einem Ionen-Analysator gemessen werden können, reicht grundsätzlich von 10 bis zur -1. Potenz mol/l bis zur -7. Potenz mol/l. Da der Messbereich jedoch je nach Art und Aufbau der Ionenelektrode unterschiedlich ist, muss vor der Messung von Proben eine Referenz mit einer Standardlösung hergestellt werden.

2. Einfluss externer Faktoren auf die Ionenmessung

Die folgenden fünf externen Faktoren beeinflussen die Messung von Ionen:

Faktor pH (Wasserstoffpotential)
Je nach Art und Aufbau der Ionenelektrode können die Komponenten des Ionen-Ansprechteils durch den pH-Wert der Probe beeinflusst werden, wodurch sich die Ionenelektrode auflöst oder sich das Elektrodenpotenzial ändert. Darüber hinaus kann sich die Empfindlichkeit der Ionenelektrode verringern oder die Kalibrierkurve kann sich durch den Einfluss des pH-Wertes parallel verschieben.

Daher sollte der pH-Bereich der Probe, in dem Ionenmessungen durchgeführt werden können, als begrenzt angesehen werden. Der pH-Bereich der Probe, in dem Ionenmessungen durchgeführt werden können, wird im Allgemeinen enger, wenn die Konzentration des Zielions abnimmt.

Faktor Temperatur
Der von einer Ionenelektrode gemessene Potenzialgradient wird durch die Temperatur der Probe selbst beeinflusst. Daher müssen die Flüssigkeitstemperatur der Referenzstandardlösung und die Flüssigkeitstemperatur der Probe gleich sein. Wenn die Flüssigkeitstemperaturen der Referenzlösung und der Probe unterschiedlich sind, werden die Messergebnisse beeinträchtigt.

Rührfaktor
Der Rührzustand der Probenlösung hat einen Einfluss auf das Elektrodenpotenzial, die Ansprechgeschwindigkeit usw. der Messergebnisse. Daher muss die Probe mit einer konstanten Geschwindigkeit gerührt und gemessen werden, die die Messung selbst nicht beeinträchtigt.

Faktor Licht
Einige Ionenelektroden werden durch Licht beeinflusst, das das Potenzial verändert und die Messergebnisse beeinflusst. Daher muss bei Messungen an Ionenelektroden, die durch Licht beeinflusst werden, das Licht durch ein lichtgeschütztes Becherglas abgeschirmt werden.

Koexistierender Ionenfaktor
Ionenelektroden sind hochgradig ionenselektiv, aber es gibt keine Ionenelektrode, die von allen Ionen unbeeinflusst ist. Daher sollte der Einfluss koexistierender Ionen auf Ionenelektroden berücksichtigt und Maßnahmen ergriffen werden, um eine Beeinflussung zu vermeiden.