Projekt 09721/01

Fertigung von Trinkwasserrohren aus Kupfer mit Schutzschichten zur Verbesserung der Wasserqualität (Vorphase)

Projektträger

Indus Oel Gesellschaft mbH
Pferdestr. 23
49084 Osnabr√ľckZielsetzung und Anlass des Vorhabens 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 √ľbersteigen die Belastungen die zul√§ssigen Grenz- und Richtwerte nach der Trinkwasserverordnung, der EU-Richtlinie 95/c131/03 oder der WHO. Kupferbe-dingte F√§lle von fr√ľhkindlicher Leberzirrhose mit schwerer Erkrankungs- bzw. Todesfolge sind zuverl√§s-sig ab Kupferkonzentrationen im konsumierten Wasser in H√∂he von ca. 10 mg/L Kupfer oder mehr be-legt. Zielsetzung des Vorhabens ist es, Rohre zur Verwendung im sanit√§ren Trinkwasserbereich zu fertigen, die eine geringere Kupferl√∂slichkeit aufweisen als beim jetzigen Stand der Produktion. Angestrebt wird, eine Schutzschicht auf der Innenoberfl√§che der Rohre zu erzeugen, so dass sich Werte f√ľr die Kupfer-l√∂slichkeit ergeben, die deutlich unterhalb des Wertes nach der Trinkwasserverordnung vom 12.12.1990 von 3 mg Kupfer/l Wasser und m√∂glichst unterhalb des von der Weltgesundheitsorganisation geforderten Wertes von 0,05 mg Kupfer/l Wasser liegen. Diese Schutzschichtbildung wird w√§hrend des flie√üenden Produktionsprozesses erzeugt, so dass dadurch eine wirtschaftlich vertretbare Kostensteigerung nicht √ľberschritten wird. Das Ergebnis des Forschungsvorhabens soll bei der Produktion von Kupferrohren eingesetzt werden. Durch die Schutzschicht wird nicht nur die Trinkwasserbelastung verringert, sondern ebenso die Bela-stung des Grundwassers, der Fl√ľsse und Meere. Ebenfalls wird auch die Kupferaufnahme des menschli-chen Organismus durch die Nahrungskette verringert. Die Wasseraufbereitung wird entlastet. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEs erfolgt zun√§chst die Herstellung von beschichteten Kupferrohren im halbproduktionstechnischen Ma√üstab. Anschlie√üend erfolgt eine umfangreiche Untersuchung und Beschreibung der Schichteigen-schaften. Kernst√ľck ist die Korrosionsuntersuchung nach DIN 50931 Ergebnisse und Diskussion Die Herstellung der beschichteten Kupferrohre erfolgte im halbproduktionstechnischen Ma√üstab an der Fachhochschule Iserlohn. Die Ziehmaschine arbeitet mit fliegendem Dorn und in der Industrie √ľblichen 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 √ľblichen Werkzeuge aus Hart-metall verwendet. Insofern liegt eine halbindustrielle Fertigung vor, die zuverl√§ssige R√ľckschl√ľsse auf die vollindustrielle Fertigung zul√§√üt. Das Proze√ümittel wird zur Schmierung beim letzten Zug eingesetzt. Durch die entstehende Proze√üw√§rme erfolgt eine Umwandlung zu der gew√ľnschten Schicht, welche die Kupferl√∂slichkeit mindert. Bei den beschichteten Rohren wurde zun√§chst der Effekt der Kontaktverhinderung zwischen Trinkwasser und Kupferrohr aufgrund √ľberm√§√üiger Fettbelegung untersucht. √úberm√§√üige Fettbelegung aus Resten des Proze√ümittels unterbindet den Austauschproze√ü zwischen Trinkwasser und Kupferrohr und f√ľhrt so zu niedrigen Kupferwerten im gemessenen Trinkwasser. Diese Restfettschicht ist allerdings nicht be-st√§ndig und bietet keinen dauerhaften Schutz. Indikator f√ľr die Restfettbelegung ist der Restkohlenstoff-gehalt gem√§√ü des Untersuchungsverfahrens der G√ľte- und Pr√ľfbestimmungen f√ľr das G√ľtezeichen Kupferrohr/RAL der G√ľtegemeinschaft Kupferrohr e.V. RAL-RG 641/1 von Oktober 1994. Umfangrei-che Untersuchungen mit Standardproze√ümitteln haben ergeben, da√ü bei Restkohlenstoffwerten oberhalb von 0,8 mg/dm2 der Trennungseffekt signifikant dominiert. Im Umkehrschlu√ü daraus ergibt sich unterhalb dieses Wertes eine Vernachl√§ssigung dieses Effektes. Messungen der Kupferl√∂slichkeit bei Rohren, die nach der Produktion mit Trichlorethylen gereinigt wur-den, um die Restfettbelegung zu entfernen, ergaben zun√§chst sehr niedrige Werte. Bei der Wiederholung der Kupferl√∂slichkeitsmessung traten jedoch √ľberproportional hohe Werte zu Tage. Das hei√üt, da√ü die-ser Minderungseffekt nicht von Dauer ist. Die Messungen der Kupferl√∂slichkeit erfolgten maximal 24 Stunden nach der Rohrherstellung im 15-st√ľndigen 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√ľndiger Stagnation bei √ľber 2 Jahre alten Rohren. √Ąnderungen des Me√üverfahrens in Richtung der Ber√ľcksichtigung von Flie√üphasen (z.B. neue EU-Trinkwasserrichtlinie) f√ľhren 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. Zur √úberpr√ľfung der Best√§ndigkeit der Schicht wurde der Stagnationsversuch mehrfach an ein und dem-selben Rohr wiederholt. Mit einem Proze√ümittel wurden dauerhaft Kupferionenabgabewerte von nur 0,5 mg/l erzielt. Die Schicht ist √§u√üerst d√ľnn und pa√üt sich jeder Ver√§nderung des Rohres an. Fazit Es ist gelungen, ein Proze√ümittel zu entwickeln, welches die Kupferl√∂slichkeit deutlich unter die derzeit zul√§ssigen 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√∂slichkeit wird im Langzeittest untersucht. Durch die Integration in den Proze√üablauf ist die Erzeugung der Schutzschicht unter proze√ü√∂konomi-schen Gesichtspunkten als √§u√üerst g√ľnstig zu bezeichnen.

√úbersicht

Bundesland

Niedersachsen

Fördersumme

97.571,36 ‚ā¨

Förderzeitraum

29.07.1997 - 22.06.2000