Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Nach einer Betriebsdauer von 1-3 Jahren entsteht im Kupferrohr eine basische Kupfercarbonatschicht, welche die Korrosion und den Kupferabrieb und damit die Belastung des Trinkwassers mit Kupfer-Ionen vermindert. Bis zur Ausbildung dieser Schicht \u00fcbersteigen die Belastungen die zul\u00e4ssigen Grenz- und Richtwerte nach der Trinkwasserverordnung, der EU-Richtlinie 95\/c131\/03 oder der WHO. Kupferbe-dingte F\u00e4lle von fr\u00fchkindlicher Leberzirrhose mit schwerer Erkrankungs- bzw. Todesfolge sind zuverl\u00e4s-sig ab Kupferkonzentrationen im konsumierten Wasser in H\u00f6he von ca. 10 mg\/L Kupfer oder mehr be-legt.<\/p>\n
Zielsetzung des Vorhabens ist es, Rohre zur Verwendung im sanit\u00e4ren Trinkwasserbereich zu fertigen, die eine geringere Kupferl\u00f6slichkeit aufweisen als beim jetzigen Stand der Produktion. Angestrebt wird, eine Schutzschicht auf der Innenoberfl\u00e4che der Rohre zu erzeugen, so dass sich Werte f\u00fcr die Kupfer-l\u00f6slichkeit ergeben, die deutlich unterhalb des Wertes nach der Trinkwasserverordnung vom 12.12.1990 von 3 mg Kupfer\/l Wasser und m\u00f6glichst unterhalb des von der Weltgesundheitsorganisation geforderten Wertes von 0,05 mg Kupfer\/l Wasser liegen. Diese Schutzschichtbildung wird w\u00e4hrend des flie\u00dfenden Produktionsprozesses erzeugt, so dass dadurch eine wirtschaftlich vertretbare Kostensteigerung nicht \u00fcberschritten wird. Das Ergebnis des Forschungsvorhabens soll bei der Produktion von Kupferrohren eingesetzt werden.
\nDurch die Schutzschicht wird nicht nur die Trinkwasserbelastung verringert, sondern ebenso die Bela-stung des Grundwassers, der Fl\u00fcsse und Meere. Ebenfalls wird auch die Kupferaufnahme des menschli-chen Organismus durch die Nahrungskette verringert. Die Wasseraufbereitung wird entlastet.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEs erfolgt zun\u00e4chst die Herstellung von beschichteten Kupferrohren im halbproduktionstechnischen Ma\u00dfstab. Anschlie\u00dfend erfolgt eine umfangreiche Untersuchung und Beschreibung der Schichteigen-schaften. Kernst\u00fcck ist die Korrosionsuntersuchung nach DIN 50931<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Herstellung der beschichteten Kupferrohre erfolgte im halbproduktionstechnischen Ma\u00dfstab an der Fachhochschule Iserlohn. Die Ziehmaschine arbeitet mit fliegendem Dorn und in der Industrie \u00fcblichen Querschnittsabnahmen von 27 bzw. 32 %. Die Ziehgeschwindigkeit liegt mit 30 m\/min unter dem indu-striellen Standard von 120 – 150 m\/min. Es wurden die in der Industrie \u00fcblichen Werkzeuge aus Hart-metall verwendet. Insofern liegt eine halbindustrielle Fertigung vor, die zuverl\u00e4ssige R\u00fcckschl\u00fcsse auf die vollindustrielle Fertigung zul\u00e4\u00dft. Das Proze\u00dfmittel wird zur Schmierung beim letzten Zug eingesetzt. Durch die entstehende Proze\u00dfw\u00e4rme erfolgt eine Umwandlung zu der gew\u00fcnschten Schicht, welche die Kupferl\u00f6slichkeit mindert.<\/p>\n
Bei den beschichteten Rohren wurde zun\u00e4chst der Effekt der Kontaktverhinderung zwischen Trinkwasser und Kupferrohr aufgrund \u00fcberm\u00e4\u00dfiger Fettbelegung untersucht. \u00dcberm\u00e4\u00dfige Fettbelegung aus Resten des Proze\u00dfmittels unterbindet den Austauschproze\u00df zwischen Trinkwasser und Kupferrohr und f\u00fchrt so zu niedrigen Kupferwerten im gemessenen Trinkwasser. Diese Restfettschicht ist allerdings nicht be-st\u00e4ndig und bietet keinen dauerhaften Schutz. Indikator f\u00fcr die Restfettbelegung ist der Restkohlenstoff-gehalt gem\u00e4\u00df des Untersuchungsverfahrens der G\u00fcte- und Pr\u00fcfbestimmungen f\u00fcr das G\u00fctezeichen Kupferrohr\/RAL der G\u00fctegemeinschaft Kupferrohr e.V. RAL-RG 641\/1 von Oktober 1994. Umfangrei-che Untersuchungen mit Standardproze\u00dfmitteln haben ergeben, da\u00df bei Restkohlenstoffwerten oberhalb von 0,8 mg\/dm2 der Trennungseffekt signifikant dominiert. Im Umkehrschlu\u00df daraus ergibt sich unterhalb dieses Wertes eine Vernachl\u00e4ssigung dieses Effektes.<\/p>\n
Messungen der Kupferl\u00f6slichkeit bei Rohren, die nach der Produktion mit Trichlorethylen gereinigt wur-den, um die Restfettbelegung zu entfernen, ergaben zun\u00e4chst sehr niedrige Werte. Bei der Wiederholung der Kupferl\u00f6slichkeitsmessung traten jedoch \u00fcberproportional hohe Werte zu Tage. Das hei\u00dft, da\u00df die-ser Minderungseffekt nicht von Dauer ist.<\/p>\n
Die Messungen der Kupferl\u00f6slichkeit erfolgten maximal 24 Stunden nach der Rohrherstellung im 15-st\u00fcndigen Stagnationsversuch. Die Kupferionenabgabe in mg\/l lag bei den beschichteten Rohren mit Werten von 0,2 – 0,4 deutlich unter dem Wert der Trinkwasserverordnung vom 12.12.1990 von 3 mg Kupfer\/l Wasser. Der Wert der Trinkwasserverordnung basiert auf 12-st\u00fcndiger Stagnation bei \u00fcber 2 Jahre alten Rohren. \u00c4nderungen des Me\u00dfverfahrens in Richtung der Ber\u00fccksichtigung von Flie\u00dfphasen (z.B. neue EU-Trinkwasserrichtlinie) f\u00fchren zu niedrigeren Kupferwerten. Die Messung mittels Stagnati-onsversuch verdeutlicht die bemerkenswerte Verbesserung durch die neue Beschichtung. Die Restkoh-lenstoffwerte bei diesen Rohren lagen bei 0,4 mg\/dm2.<\/p>\n
Zur \u00dcberpr\u00fcfung der Best\u00e4ndigkeit der Schicht wurde der Stagnationsversuch mehrfach an ein und dem-selben Rohr wiederholt. Mit einem Proze\u00dfmittel wurden dauerhaft Kupferionenabgabewerte von nur 0,5 mg\/l erzielt. Die Schicht ist \u00e4u\u00dferst d\u00fcnn und pa\u00dft sich jeder Ver\u00e4nderung des Rohres an.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Es ist gelungen, ein Proze\u00dfmittel zu entwickeln, welches die Kupferl\u00f6slichkeit deutlich unter die derzeit zul\u00e4ssigen Werte absenkt. Hiermit kann die Belastung des Trinkwassers mit Kupfer-Ionen deutlich redu-ziert werden. Die Schutzwirkung wird direkt nach der Produktion erzielt. Der weitere Schichtaufbau und somit weitere Verminderung der Kupferl\u00f6slichkeit wird im Langzeittest untersucht.
\nDurch die Integration in den Proze\u00dfablauf ist die Erzeugung der Schutzschicht unter proze\u00df\u00f6konomi-schen Gesichtspunkten als \u00e4u\u00dferst g\u00fcnstig zu bezeichnen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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