Aggressive Medien in der Prozessindustrie: So wählen Sie den richtigen Schlauch

Der Industrieschlauch hat monatelang problemlos funktioniert. Dann folgt eine normale Nacht mit einer CIP-Reinigung, und am nächsten Tag steht die Produktion wegen einer unerwarteten Leckage still. Oder nehmen Sie die Chemielinie, in der das Lösungsmittel den Schlauch Tag für Tag ein wenig weicher macht, bis er eines Morgens direkt an der Kupplung nachgibt.

Aggressive Medien stellen eine der klassischen Gefahren in einer Prozessumgebung dar, ebenso wie heiße Oberflächen und explosionsfähige Atmosphären. Sie wirken auf unterschiedliche Weise im Verborgenen auf den Schlauch ein und zersetzen ihn von innen, bevor die Schäden an der Oberfläche sichtbar werden.

Dieses Mal tauchen wir in die Welt der aggressiven Medien ein und betrachten die praktische Herausforderung, auf die wir bei unseren Kunden häufig stoßen: Wie lässt sich die Chemie auf den richtigen Industrieschlauch abstimmen? Beginnen wir jedoch damit, was „aggressiv“ eigentlich bedeutet.

Die Aggressivität ergibt sich aus dem Zusammenspiel von chemischer Reaktivität, Konzentration und Temperatur. Je höher mehrere dieser drei Faktoren sind, desto stärker wird der Schlauch beansprucht. Eine Säure, die bei 10% und Raumtemperatur harmlos ist, kann sich bei 65% und 80 °C völlig anders verhalten.

Vier Faktoren verstärken die Belastung:

• Die Konzentration – 10%ige Säure verhält sich anders als 65%ige.
• Die Temperatur – ein Schlauch, der der Säure bei 20 °C standhält, kann bei 80 °C versagen.
• Die Einwirkzeit – ständiger Kontakt belastet stärker als kurze Einwirkungen.
• Die Art des Mediums – Säuren, Laugen, Lösungsmittel und Alkohole belasten unterschiedlich stark.

Entscheidend ist, dass „mild“ und „aggressiv“ keine absoluten Kategorien sind. Dasselbe Medium kann je nach Konzentration und Betriebstemperatur beides sein. Genau deshalb lohnt es sich, genauer zu prüfen, auf welche Medienfamilien Sie in Ihrer Prozessumgebung treffen.

In der Prozessindustrie, zu der unter anderem die Lebensmittel-, Pharma- und Chemieproduktion gehören, kommen unzählige Medien in den unterschiedlichsten Prozessen und Anwendungen zum Einsatz. Anspruchsvollere Medien unterteilen wir grundsätzlich in drei übergeordnete Kategorien.

Leichte Flüssigkeiten und brennbare Medien
Öle und petrochemische Medien, Benzin, Gase und andere Kohlenwasserstoffe. Diese finden Sie in Raffinerien, in der Petrochemie und im Kraftstoffsektor. Die chemische Belastung ist meist moderat, während die Brandgefahr und die Gefahr durch elektrostatische Aufladung erheblich sein können. Dieser Aspekt gehört zum Themenbereich der explosionsfähigen Atmosphären.

Konzentrierte Säuren und Laugen
Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid. Typischerweise kommen sie in der chemischen Prozessindustrie, der Oberflächenbehandlung und der Metallindustrie vor, haben aber auch einen Einsatzbereich in Reinigungsprozessen bei der Herstellung von Lebensmitteln und Medikamenten. Hier ist die chemische Belastung besonders hoch und die Materialauswahl entsprechend entscheidend.

Alkohole und alkoholhaltige Medien
Von Ethanol und Isopropanol bis hin zu Bier, Wein und hochprozentigem Alkohol. Alkohol ist in geringen Konzentrationen nicht besonders aggressiv. Bier selbst ist eine leicht saure, alkoholarme Flüssigkeit, die keine hohen Anforderungen an den Schlauch stellt. Dennoch sind Brauereien und Brennereien anspruchsvolle Umgebungen: Bei der CIP-Reinigung kommen konzentrierte Säuren und Laugen zum Einsatz, u während höhere Alkoholkonzentrationen in späteren Prozessschritten die Belastung deutlich verändern können. Schläuche für die Bier-, Wein- und Spirituosenproduktion decken daher ein breites Spektrum ab, von vielseitigen Lösungen für alkoholarme Medien bis hin zu UPE-Liner-Schläuchen, die bis zu 98% Spirituosen vertragen.

Die drei Produktfamilien stellen unterschiedliche Anforderungen, und es ist das Material des Industrieschlauchs, das darüber entscheidet, ob diese Anforderungen erfüllt werden können.

Die Wahl des Werkstoffs ist entscheidend für die chemische Beständigkeit. Fünf Werkstoffgruppen decken den Großteil der Anforderungen der Prozessindustrie ab, von einfachen CIP-Anwendungen bis hin zum Transport hochkonzentrierter, aggressiver Medien.

• PTFE (Polytetrafluorethylen), FEP (fluoriertes Ethylenpropylen) und PFA (Perfluoralkoxy) sind die chemisch widerstandsfähigsten Werkstoffe und halten sowohl aggressiven Medien als auch großen Temperaturbereichen stand. PTFE hält den höchsten Temperaturen stand, FEP ist flexibler und in der Regel transparent, und PFA verbindet die chemische und thermische Beständigkeit von PTFE mit einer Flexibilität, die eher der von FEP entspricht. Die praktischen Unterschiede zwischen FEP, PTFE und Silikon sollten Sie kennen, wenn Sie sich für eines dieser Materialien entscheiden.
• UPE (ultrahochmolekulares Polyethylen) zeichnet sich durch eine gute Verschleißfestigkeit aus und ist beständig gegen viele Säuren und Laugen. Es wird daher häufig als Liner in Chemieschläuchen verwendet.
• EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) ist beständig gegen Säuren, Laugen und Alkohole. Es wird häufig in Industrieschläuchen verwendet, die für die CIP-Reinigung sowie für den Transport von Bier und Getränken eingesetzt werden. Im Gegensatz zu NBR ist das Material nicht für Öl und Fett geeignet.
• NBR (Nitrilkautschuk) zeichnet sich durch seine Öl- und Fettbeständigkeit aus, nicht durch seine Säurebeständigkeit. Es wird vor allem für den Transport von öl- und fetthaltigen Medien sowie von trockenen Pulvern mit hoher Reibung eingesetzt.
• Silikon zeichnet sich durch gute Flexibilität und einen breiten Temperaturbereich aus und ist die erste Wahl in vielen hygienischen Umgebungen, insbesondere in der Pharmaindustrie. Es ist gegenüber milderen Chemikalien beständig, jedoch nicht gegenüber starken Lösungsmitteln oder öl- und fetthaltigen Medien.

Ein Gesamtüberblick über die Werkstoffe und Medien sieht wie folgt aus:

Die Angaben in der Tabelle sind ein Ausgangspunkt, keine endgültige Liste. Die Konzentration, die Temperatur und der Betriebszyklus können die Verträglichkeit des Materials durchaus beeinflussen. Wenn Sie eine konkrete Frage zur Kompatibilität haben, prüfen wir diese gerne gemeinsam mit Ihnen.

Ein klassisches Problem in der Prozessindustrie ist der Industrieschlauch, der dem Transport des täglichen Mediums zwar problemlos standhält, aber aufgrund des regelmäßigen Reinigungszyklus viel zu früh versagt. In der Lebensmittel- und Pharmaproduktion gibt es insbesondere zwei Verfahren, die den Schlauch auf jeweils eigene Weise belasten.

CIP (Clean-in-Place) setzt den Schlauch aggressiven Chemikalien aus. Nehmen wir als Beispiel eine Molkerei oder eine Brauerei. Das tägliche geförderte Medium – Milch oder Bier – ist mild, doch beim CIP zirkulieren heiße Lauge (Natriumhydroxid) und Säure, typischerweise Salpetersäure oder Phosphorsäure, durch das System, um Fett, Eiweiß und mineralische Ablagerungen aufzulösen, oft bei 80 °C oder mehr. Die Gesamtbelastung ist oft größer als die des eigentlichen Prozessmediums. Materialien, die dem täglichen Durchfluss problemlos standhalten, können mit der Zeit nachgeben oder an Druckfestigkeit verlieren.

SIP (Sterilize-in-Place) belastet auf andere Weise. Hier sind es nicht die Chemikalien, sondern der Dampf und die Hitze, die den Schlauch belasten– typischerweise gesättigter Dampf bei deutlich über 100 °C. Dies stellt eigene Anforderungen an die Temperatur- und Druckklassen. Es handelt sich jedoch um eine thermische und nicht um eine chemische Herausforderung. In einigen Betrieben wird SIP heute durch eine Heißwasserreinigung über Plattenwärmetauscher ersetzt, während die dampfbasierte SIP-Reinigung auf vielen europäischen Märkten weiterhin verbreitet ist. Unabhängig vom Verfahren gilt: Der Schlauch muss den bei der Reinigung auftretenden Temperaturen standhalten. Unabhängig vom Verfahren gilt: Der Schlauch muss den bei der Reinigung auftretenden Temperaturen standhalten.

Entscheidend ist, das Reinigungsverfahren bereits bei der Spezifikation des Schlauchs zu berücksichtigen. Sowohl das täglich geförderte Medium als auch die Reinigungschemikalien müssen mit dem Schlauchmaterial kompatibel sein, damit der Schlauch Reinigungszyklus für Reinigungszyklus zuverlässig hält.

Je genauer Sie die Einsatzumgebung beschreiben können, desto besser finden wir auf Anhieb den richtigen Schlauch. Fünf Angaben sind dabei besonders wichtig:

1. Welches Medium – oder welche Medien – soll der Schlauch fördern? Hier beginnt die Materialauswahl, denn das Medium entscheidet darüber, ob der Schlauch Säure, Lauge, Lösungsmittel oder eine Kombination davon aushalten muss. Denken Sie auch an die Reinigungschemikalien: Ein Schlauch, der ausschließlich für das täglich geförderte Medium ausgewählt wurde, kann bereits beim ersten CIP-Zyklus mit Lauge und Säure versagen.
2. Wie hoch ist die Konzentration? Dieselbe Säure verhält sich bei 10% und 65% völlig unterschiedlich. Ein Material, das eine verdünnte Lösung problemlos verträgt, kann bei hoher Konzentration schnell zerfallen. Ohne Angabe der Konzentration ist eine Materialempfehlung im Grunde nur eine Vermutung.
3. Welche Temperatur – im Betrieb und während der Reinigung? Die Temperatur beeinflusst die Belastungsgrenze eines Materials. Ein Schlauch, der dem Medium bei 20 °C standhält, kann bei 80 °C versagen. Die höchsten Temperaturen treten häufig während der CIP- und SIP-Prozesse auf. Geben Sie deshalb sowohl die normale Betriebstemperatur als auch die höchsten Temperaturspitzen an, denen der Schlauch ausgesetzt wird.
4. Welcher Druck besteht und ist dieser konstant oder schwankend? Der Druck bestimmt die Konstruktion und die Verstärkung des Schlauchs, nicht nur dessen Material. Eine konstante Saugleistung belastet den Schlauch anders als ein pulsierender Durchfluss, bei dem sich der Schlauch wiederholt ausdehnt und zusammenzieht. Die mechanische und die chemische Belastung wirken zusammen und können den Verschleiß beschleunigen
5. Wie oft wird der Reinigungszyklus durchgeführt und mit welchen Chemikalien? Ein Schlauch, der täglich mit aggressiven Chemikalien gereinigt wird, nutzt sich schneller ab als einer, der wöchentlich gereinigt wird. Und es macht einen großen Unterschied, ob der Schlauch zwischen den Durchläufen mit Chemikalien gefüllt bleibt oder anschließend mit Wasser durchgespült wird. Ein Schlauch, in dem sich über mehrere Stunden konzentrierte Chemikalien befinden, wird wesentlich stärker beansprucht als einer, der entleert und gespült wird. Teilen Sie uns mit, wie Sie den Schlauch zwischen den Zyklen behandeln – dies beeinflusst häufig unsere Empfehlung.
6. Wie häufig wird der Reinigungszyklus durchgeführt und mit welchen Chemikalien? Ein Schlauch, der täglich mit aggressiven Chemikalien gereinigt wird, verschleißt schneller als einer, der wöchentlich gereinigt wird. Die Häufigkeit bestimmt, wie stark die gesamte chemische Belastung im Laufe der Zeit ins Gewicht fällt. Zusammen mit den eingesetzten Reinigungschemikalien vermittelt sie ein realistisches Bild von der tatsächlichen Lebensdauer des Schlauchs.

Mit diesen fünf Antworten ist die Auswahl meist unkompliziert. Ohne sie besteht das Risiko, dass der Schlauch zwar auf dem Papier passt, den tatsächlichen Betriebsbedingungen jedoch nicht standhält.

Die Materialgruppen kommen in zahlreichen Industrieschläuchen zum Einsatz. Drei Schlauchtypen aus unserem Sortiment decken das Spektrum von leichten CIP-Anwendungen bis hin zu hochkonzentrierten aggressiven Chemikalien ab:

• ChemForce ATEX ist ein gewellter PTFE-Schlauch mit Edelstahlgeflecht und guter Druck-, Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit. Zudem ist er antistatisch und ATEX-zugelassen. Eine naheliegende erste Wahl, wenn die chemischen Bedingungen anspruchsvoll und die Umgebung gleichzeitig explosionsgefährdet ist.
• Prochim SPL/10-UPE ist ein verschleißfester Chemieschlauch mit einem UPE-Liner und einer EPDM-Außenhülle. Er eignet sich sowohl für Saug- als auch für Druckanwendungen mit wechselnden Chemikalien und ist antistatisch sowie ATEX-zugelassen.
• Alichem/SPL ist ein Chemieschlauch mit einer EPDM-Innenschicht und integrierter Stahlspirale. Er eignet sich für leichte chemische Flüssigkeiten und die CIP-Reinigung, jedoch nicht für hochkonzentrierte Säuren.

Die Wahl zwischen diesen drei Modellen basiert auf den sechs Fragen aus dem vorherigen Abschnitt. Sollte das Standardprogramm nicht ausreichen, kann unsere Montagewerkstatt eine maßgeschneiderte Sonderlösung anfertigen, die genau auf Ihre Anwendung abgestimmt ist.

Aggressive Medien wirken unsichtbar, doch die Auswahl eines Industrieschlauchs muss kein Ratespiel sein. Die drei Medienfamilien, die fünf Materialgruppen und die sechs Informationen bilden zusammen eine solide Grundlage für die richtige Entscheidung, ohne dass Sie dafür Chemiker sein müssen.

Sind Sie sich nicht sicher, welcher Schlauch zu den Chemikalien und Betriebsbedingungen in Ihrem Prozess passt? Unser Vertriebsteam berät täglich bei genau solchen Entscheidungen. Rufen Sie uns unter +45 7020 0422 an oder senden Sie eine E-Mail an anfrage@alfotech-deutschland.de. Dann sehen wir uns Ihre Prozesslinie gemeinsam an.