Wasser & Abwasser
Wasser ist seit langem ein bewährtes Einsatzgebiet für GFK. Neben seiner Korrosionsbeständigkeit, die Schäden oder Rostgeschmack verhindert, bieten GFK-Oberflächen eine glatte Struktur, die das Wachstum von Algen oder Mikroorganismen reduziert. Zudem vermeidet GFK Probleme mit bestimmten potenziell schädlichen Spurenelementen.
Wasser
GFK wird häufig im Kontakt mit verschiedenen Wasserqualitäten eingesetzt. Die meisten Anwendungen nutzen allgemeine Harztypen, aber bei heißem Wasser müssen chemisch beständigere Harze mit geeigneten Wärmeverzerrungseigenschaften verwendet werden (siehe chemische Beständigkeitstabellen). Anders als bei Metallen führt ein höherer Salz- oder Elektrolytgehalt zu einer geringeren potenziellen Angriffsgefahr für GFK. Das liegt daran, dass gelöste Salze die Ionenmigration verringern, die Reaktionen mit der Glasfaserverstärkung ermöglichen könnte. Destilliertes Wasser ist tatsächlich aggressiver als Leitungswasser und kann effektiv wie ein Lösungsmittel wirken.
Permeationsprobleme treten besonders bei dekorativen Laminaten mit Gelcoat-Beschichtung auf, wie sie beispielsweise bei Bootsrümpfen verwendet werden. Wenn die Harzbarriere durchlässig wird, können Blasen entstehen, wenn Gase hinter der Gelcoat-Schicht eingeschlossen werden. Säuren können diesen Effekt verstärken, da sie mit Resten von Soda in E-Glas reagieren, während höhere pH-Werte die hydrolytische Stabilität der Esterbindungen in Polyester beeinträchtigen können. Der spezifische Isomer, der in allgemeinen Polyestern verwendet wird, beeinflusst die Wasserbeständigkeit, und die Reihenfolge der verbesserten Beständigkeit ist Terephthalsäure > Isophthalsäure > Orthophthalsäure.
In marinen Anwendungen wurde eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Blasenbildung bei Vinylester-Oberflächen erzielt. In industriellen Anwendungen werden Gelcoats jedoch nicht verwendet. Temperatur und Dichte der Glaskonstruktion können die Permeationsrate erheblich beeinflussen. Generell zeigen Harze, die eine gute Alkalibeständigkeit aufweisen, auch eine gute Beständigkeit gegen Wasserpermeation.
Trinkwasser
Trinkwasser war schon lange ein Einsatzgebiet für GFK. Neben der Korrosionsbeständigkeit, die Schäden oder einen rostigen Geschmack verhindert, bieten GFK-Oberflächen eine glatte Struktur, die Bereiche reduziert, in denen sich Algen oder Mikroorganismen ansiedeln können. GFK kann auch Probleme mit bestimmten potenziell schädlichen Spurenelementen vermeiden.
Der wichtigste Aspekt für die Verwendung von GFK im Trinkwasserbereich ist die Wahl eines Harzes, dessen Zusammensetzung aus gesundheitlicher oder regulatorischer Sicht akzeptabel ist. Die Aushärtungstechnik ist von entscheidender Bedeutung, ebenso wie ein guter Aushärtungsgrad, um Styrol und andere Verbindungen zu minimieren, die ins Wasser gelangen könnten.
Allgemeine Überlegungen für Trinkwasseranwendungen:
- Verwenden Sie genügend Katalysator, um eine gute Aushärtung zu erreichen, aber minimieren Sie die Verwendung von MEK-Peroxid, da einige Katalysator-Weichmacher, wie Dibutylphthalat, wasserlöslich sind. Dies erfordert die Wahl eines Harzes, das nicht zu stark gehemmt ist.
- Neben den normalen Härtungskomponenten wird ein Hochtemperatur-Koinitiator wie TBPB (tert-Butylperbenzoat) in einer typischen Konzentration von 0,5 % empfohlen. Das Harz sollte mit heißer Luft (82–93 °C) für 4–8 Stunden oder mit heißem Wasser bei 66–82 °C (oder Dampf) für 6–8 Stunden nachgehärtet werden.
- Vor der Inbetriebnahme des Tanks sollte das Innere vorzugsweise mit einem Dampfreiniger mit Stabdüsen und einer Einwirkzeit von etwa 5 Minuten gereinigt werden. Anschließend sollte die Oberfläche mit einem warmen, nichtionischen Reinigungsmittel gewaschen und gründlich abgespült werden, bevor der Tank in Betrieb genommen wird.
Diese Maßnahmen stellen sicher, dass GFK-Tanks für Trinkwasseranwendungen sicher und hygienisch sind.
Destilliertes und deionisiertes Wasser
Destilliertes und deionisiertes Wasser kann effektiv als starkes Lösungsmittel wirken, weshalb besondere Aufmerksamkeit erforderlich ist, insbesondere bei Anwendungen, die hochreines oder elektrisch hochwiderständiges deionisiertes Wasser betreffen, wie sie in der Elektronikindustrie, bei der Dampferzeugung oder in bestimmten pharmazeutischen Anwendungen vorkommen. Solche Systeme verwenden oft anspruchsvolle Mischbett-Ionenaustauschsysteme mit kationischen und anionischen Schichten.
Obwohl es sich um anspruchsvolle Anwendungen handelt, wurden verschiedene Harze in Anwendungen mit deionisiertem Wasser eingesetzt, bei denen Widerstände von bis zu 17–18 Megaohm/cm aufrechterhalten werden. Ein sehr guter Aushärtungsgrad ist entscheidend, und die Aushärtungs- und Fertigungstechniken ähneln im Allgemeinen denen für Trinkwasser (siehe Abschnitt Trinkwasser). Darüber hinaus können einige Systeme eine periodische, vorübergehende Hochdosis-Hypochloritbehandlung zur Desinfektion erfordern. In solchen Fällen muss ein Harz mit geeigneter Hypochloritbeständigkeit verwendet werden.
Ozon wird ebenfalls gelegentlich eingesetzt. Glas kann leitfähige Ionen wie Natrium abgeben, was die Reinheit beeinträchtigen könnte. Daher sollte eine hochwertige Korrosionsschutzbarriere verwendet werden, und es dürfen keine Kieselsäure enthaltenden Thixotropie-Mittel oder Füllstoffe verwendet werden. Synthetische Oberflächenschichten werden häufig für die Konstruktion von Korrosionsschutzbarrieren eingesetzt. In einigen Anwendungen mit deionisiertem Wasser, wie bei der Dampferzeugung, gibt es oft strenge Begrenzungen für gelöste Kieselsäure.
In Anwendungen mit ultrareinem Wasser, wie beispielsweise für nukleare Anwendungen oder Elektrolyseure für grünen Wasserstoff, ist die Kontrolle von Spurenelementen entscheidend. Für solche Anwendungen wäre eine Dual-Laminate-Lösung die bevorzugte Wahl.
Wenn ein geschlossenes Kreislaufsystem verwendet wird, wird erwartet, dass alle GFK-Lagertanks oder -Rohrleitungen in Verbindung mit geeigneten Wartungseinrichtungen wie organischen Poliermitteln, Ultrafiltration, Stickstoffüberlagerung und Spülvorrichtungen verwendet werden.
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