imported>KaiKemmann: Verweise

2024-12-10T03:27:10Z

Verweise

Neue Seite

{{Begriffsklärungshinweis}}
'''Entgasung''' bezeichnet die gesteuerte Entfernung von [[Gas]]en und anderer [[Flüchtigkeit|flüchtiger]] Substanzen wie [[Lösemittel]] oder [[Feuchtigkeit]] aus [[Flüssigkeit]]en und [[Festkörper]]n.<ref name="wutz">{{Literatur |Autor=Karl Jousten u. a. |Hrsg=Karl Jousten |Titel=Wutz Handbuch Vakuumtechnik |Auflage=10. |Verlag=Vieweg+Teubner |Ort=Wiesbaden |Datum=2010 |ISBN=978-3-8348-0695-6 |Kapitel=Kap. 6.1. Sorptionsphänomene und deren Bedeutung – Begriffe und Terminologie |Seiten=202–204 |Online={{Google Buch| BuchID=CN0W3u2kuIMC|Seite=202|Hervorhebung=Ausgasung Entgasung}}}}</ref><ref name="doppelschnecke">{{Literatur |Autor=Frank Lechner |Hrsg=Klemens Kohlgrüber |Titel=Entgasen von Polymerschmelzen mit gleichläufigen Doppelschneckenextrudern |Sammelwerk=Der gleichläufige Doppelschneckenextruder |Verlag=Hanser Verlag |Ort=München |Datum=2007 |ISBN=978-3-446-41252-1 |Seiten=191–212 |Online={{Google Buch | BuchID=bxf8uB1WqioC | Seite =191}}}}</ref> Sie geschieht meist als [[Verfahrenstechnik|Verfahrensschritt]] in dafür vorgesehenen Entgasungseinrichtungen. Das selbständige Entweichen von Gasen wird dagegen in der Regel meist als [[Ausgasen]] bezeichnet.<ref name="wutz" /> Soll Feuchtigkeit entfernt werden, spricht man von [[Trocknung]].

== Gründe für die Entgasung ==

[[Datei:Foundry defect blowhole.jpg|mini|Fehlstelle durch Gaseinschluss in einem metallischen Werkstück ([[Lunker#Unechte Lunker|„Blaslunker“]])]]

In [[Gießharz]]en, [[Beton]], [[Lack]]en, [[Metall]]- und [[Kunststoff]]schmelzen u. ä. können Luft und andere enthaltene Gase [[Blase (Physik)|Blasen]] bilden, die dann als Hohlräume nach dem Aushärten bzw. [[Erstarren]] bestehen bleiben.<ref name="faser">{{Literatur |Autor=Gottfried Wilhelm Ehrenstein |Titel=Faserverbund-Kunststoffe |TitelErg=Werkstoffe – Verarbeitung – Eigenschaften |Auflage=2. |Verlag=Hanser Verlag |Ort=München |Datum=2006 |ISBN=978-3-446-22716-3 |Kapitel=Kap. 5 Verarbeitung |Seiten=189 |Online={{Google Buch | BuchID=hDTSRQKTA9oC | Seite =189}}}}</ref> Auch die [[Viskosität]] von Flüssigkeiten kann durch Blasen erhöht werden,<ref name="schmier">{{Literatur |Autor=Uwe J. Möller, Jamil Nassar |Titel=Schmierstoffe im Betrieb |Auflage=2 |Verlag=Springer |Ort=Berlin/Heidelberg/New York |Datum=2002 |ISBN=3-540-41909-8 |Kapitel=Kap. 3.15.3.2 Fein verteilte Luft im Schmieröl |Seiten=205–208 |Online={{Google Buch | BuchID=EE41tJU6OCIC|Seite=205|Hervorhebung=Viskosität Blasen}}}}</ref> was oftmals unerwünscht ist.

Oft soll durch Entgasung ein späteres Ausgasen geruchsintensiver oder gesundheitsschädlicher Stoffe vermieden oder es sollen nicht mehr benötigte [[Lösemittel]] entfernt werden.<ref name="doppelschnecke" />

Die Beseitigung gelöster oder als Bläschen eingeschlossener Substanzen verhindert daneben noch verschiedene andere negative Effekte wie:

* [[Wasserstoffversprödung]] von [[Stahl]]
* [[Verderb]] von Lebensmitteln durch [[Oxidation]]<ref name="lebensmittel">{{Literatur |Autor=Norbert Buchner |Titel=Verpackung von Lebensmitteln |Verlag=Springer |Ort=Berlin/Heidelberg/New York |Datum=1999 |ISBN=3-540-64920-4 |Kapitel=Kap. 4.311 Entgasen von Lebensmitteln vor dem Verpacken |Seiten=188f |Online={{Google Buch | BuchID=SLwbGLZOFBEC | Seite=188}}}}</ref>
* [[Hydrolyse]] von [[Transformatorenöl]] durch Feuchtigkeit
* [[Korrosion]] von [[Dampfkessel]]n, [[Rohrleitung]]en in [[Heizkreis]]en etc. durch [[Sauerstoff]] und [[Kohlenstoffdioxid]] in der Flüssigkeit
* Versagen von [[Hydraulik]]systemen durch erhöhte [[Kompressibilität]] (z. B. [[Bremsflüssigkeit#Schadensbilder durch Wasseraufnahme|bei Kfz-Bremsen]])

== Verfahren zur Entgasung ==

=== Vakuumentgasung ===

[[Datei:ZYD Series Double-Stage Highly Effective Vacuum Insulating Oil Purifier.jpg|mini|Mobile Vakuumanlage zur Aufbereitung von Transformatorenöl]]

[[Datei:Vacuum Laboratory oven.jpg|mini|Vakuum-Laborofen zur Trocknung und Entgasung]]

Die verbreitetste Methode zur Entgasung besteht darin, den zu entgasenden Stoff einem [[Vakuum]] auszusetzen. Sie ähnelt vom Prinzip her der [[Trocknung#Vakuumtrocknung|Vakuumtrocknung]].

Nach dem [[Henry-Gesetz]] ist die Konzentration eines Gases in einer Flüssigkeit direkt proportional zum [[Partialdruck]] des entsprechenden Gases über der Flüssigkeit. Das Evakuieren auf wenige [[mbar]] bewirkt ein starkes Abfallen des Partialdruckes und damit auch der Gaskonzentration in der Flüssigkeit. Wegen der [[Henry-Konstante#Temperaturabhängigkeit der Henry-Konstante|Temperaturabhängigkeit der Henry-Konstante]] kann durch Temperaturerhöhung bei gleichbleibendem Unterdruck die Entgasungsqualität weiter verbessert werden.

Auch in Form von Blasen eingeschlossene Gase (z. B. [[Rührer|eingerührte]] Luft) werden durch das Vakuum entfernt. Nach dem [[Thermische Zustandsgleichung idealer Gase#Gesetz von Boyle-Mariotte|Gesetz von Boyle-Mariotte]] gilt für den Druck <math>p</math> und das Volumen <math>V</math>

: <math>p \cdot V = \text{const.}</math>

Die Blasen blähen sich also bei Druckerniedrigung auf. Nach der [[Stokessche Gleichung|Stokesschen Gleichung]] gilt für die Aufstiegsgeschwindigkeit <math>v</math> der Blasen der Zusammenhang

: <math>v \sim \frac{r^2}{\eta}</math>,

wobei <math>r</math> der Blasenradius und <math>{\eta}</math> die [[dynamische Viskosität]] der Flüssigkeit ist. Durch die Volumenvergrößerung steigen die Blasen also wesentlich schneller an die Oberfläche auf und platzen dort.<ref name="lack">{{Literatur |Autor=Thomas Brock, Michael Groteklaes, Peter Mischke |Hrsg=Ulrich Zorll |Titel=Lehrbuch der Lacktechnologie |Auflage=2. |Verlag=Vincentz Verlag |Ort=Hannover |Datum=2000 |ISBN=978-3-87870-569-7 |Kapitel=Kap. 2.4.2.1. Entschäumer und Entlüfter |Seiten=169f |Online={{Google Buch | BuchID=xz2veR6uko0C | Seite=169 }}}}</ref>

Auch wird deutlich, dass eine [[Viskosität]]serniedrigung, z. B. durch Erhöhen der Temperatur, die Entgasung beschleunigen kann.<ref name="additive">{{Literatur |Autor=Bodo Müller |Titel=Additive kompakt |Verlag=Vincentz Verlag |Ort=Hannover |Datum=2009 |ISBN=978-3-86630-915-9 |Kapitel=Kap. 3.3 Entlüftung von Pulverlacken |Seiten=57f |Online={{Google Buch | BuchID= ncX69U9IcPYC |Seite=57|Hervorhebung=Entlüftung Viskosität }}}}</ref>

Es erleichtert bzw. beschleunigt die Entgasung, wenn das Gas einen möglichst kurzen Weg zur Oberfläche der Flüssigkeit zurücklegen muss. Von Vorteil ist deshalb, wenn das Medium als dünne Schicht vorliegt (sog. Dünnschichtentgasung).<ref name="faser" />

Verfahrenstechnisch z. B. in [[Vergussanlage]]n erfolgt die Entgasung von [[Fluid]]en häufig parallel zu einem [[Mischen (Verfahrenstechnik)|Mischprozess]] in [[Vakuummischer]]n. Diese enthalten oft [[konus]]artige Einbauten, über die das Material zur Dünnschichtentgasung fließt.<ref name="faser" /> Nach demselben Prinzip, allerdings mit kontinuierlichem Durchsatz, arbeiten [[Durchlaufentgaser]].

Auch Anlagen zur [[Compoundierung]] [[thermoplast]]ischer Kunststoffe, wie [[Doppelschneckenextruder]], verfügen über evakuierte Entgasungszonen, um dort niedermolekulare Bestandteile wie [[Monomer]]e, [[Oligomer]]e, Lösungsmittel, Luft oder [[Reaktion (Chemie)|Reaktions]]- oder [[Zersetzung (Chemie)|Zersetzungsprodukte]] aus der [[Polymerschmelze]] zu entfernen. Bei lösemittelhaltigen Kunststoffen besteht hier die Herausforderung in der großen Menge der entweichenden Gase.<ref name="doppelschnecke" />

Es existieren auch verschiedene Verfahren zur [[Sekundärmetallurgie#Vakuumbehandlung|Vakuumentgasung von Stahlschmelzen in der Sekundärmetallurgie]].

Bei Festkörpern laufen komplexere Vorgänge ab. Hier muss zwischen an der Oberfläche angelagerten ([[Adsorption|a''d''sorbierten]]) Teilchen und ins Innere des Festkörpers aufgenommenen ([[Absorption (Chemie)|a''b''sorbierten]]) oder dort eingeschlossenen ([[Okklusion (Chemie)|okkludierten]]) Teilchen unterschieden werden. Erstere können sich direkt von der Oberfläche ablösen ([[Desorption|desorbieren]]), letztere müssen erst an die Oberfläche [[Diffusion|diffundieren]] und dann desorbieren, was wesentlich mehr Zeit beansprucht.<ref name="wutz" /><ref name="effekte_gas">{{Literatur |Autor=Chr. Edelmann |Hrsg=[[Manfred von Ardenne]] u. a. |Titel=Gasabgabe |Sammelwerk=Effekte der Physik und ihre Anwendungen |Auflage=3. |Verlag=Harri Deutsch Verlag |Ort=Frankfurt am Main |Datum=2005 |ISBN=978-3-8171-1682-9 |Seiten=320f |Online={{Google Buch|BuchID=IV8tf1_5ZCAC|Seite=320}}}}</ref> Durch Temperaturerhöhung steigt die Geschwindigkeit der Gasabgabe exponentiell.<ref name="effekte_gas" />

Verfahrenstechnisch erfolgt hier die Entgasung in beheizten Vakuumkammern oder -schränken.

=== Entgasung mittels Ultraschall ===

Wird [[Ultraschall]] in eine Flüssigkeit eingeleitet, z. B. über eine [[Sonotrode]], so baut sich in ihr ein hochfrequentes Wechseldruckfeld auf. Durch den periodisch entstehenden kurzzeitigen Unterdruck bilden sich Hohlräume aus. Dieser Effekt wird als [[Kavitation]] bezeichnet.<ref name="effekte_kav">{{Literatur |Autor=H. Kutruff |Hrsg=Manfred von Ardenne u. a. |Titel=Akustische Kavitation |Sammelwerk=Effekte der Physik und ihre Anwendungen |Auflage=3. |Verlag=Harri Deutsch Verlag |Ort=Frankfurt am Main |Datum=2005 |ISBN=978-3-8171-1682-9 |Seiten=927–930 |Online={{Google Buch|BuchID=IV8tf1_5ZCAC|Seite=927}}}}</ref><ref name="berg">{{Literatur |Autor=[[Ludwig Bergmann (Physiker)|Ludwig Bergmann]], [[Clemens Schaefer (Physiker)|Clemens Schaefer]] |Titel=Mechanik – Akustik – Wärmelehre |Reihe=[[Bergmann-Schaefer Lehrbuch der Experimentalphysik|Lehrbuch der Experimentalphysik]] |BandReihe=Band 1 |Verlag=Walter de Gruyter |Ort=Berlin |Datum=1945 |ISBN=978-3-11-151095-8 |Kapitel=IX. Kap. Akustik |Seiten=434 |Online={{Google Buch | BuchID=i1QDsxfL9jIC | Seite = 434 }}}}</ref> Die Hohlräume entstehen vornehmlich an [[Inklusion (Mineralogie)|Gaseinschlüssen]], die als sogenannte Kavitationskeime, also Schwachstellen in der Flüssigkeit, an denen diese zerreißt, wirken.<ref name="effekte_kav" />

Das gelöste Gas diffundiert in die Kavitationsblasen hinein und verhindert, dass diese beim nachfolgenden Druckanstieg wieder vollständig implodieren: Die Blasen wachsen mit jedem Schwingungsvorgang.<ref name="effekte_kav" />

Bilden sich [[stehende Welle]]n durch [[Reflexion (Physik)|Reflexionen]] aus, so werden die Blasen zu deren Knoten gedrängt, wo sie sich vereinigen ([[Koaleszenz]]) und durch den Auftrieb schließlich an die Oberfläche wandern.<ref name="berg" />

Auch Metallschmelzen lassen sich nach diesem Verfahren entgasen.<ref name="berg" /> Eine vollständige Entgasung kann aber nur in Verbindung mit anderen Verfahren erreicht werden.<ref name="verdampfer">{{Literatur |Autor=Andreas Freund |Titel=Experimentelle Untersuchung und Auslegung von ministrukturierten Verdampfern unterschiedlicher Bauweise |Verlag=Logos Verlag |Ort=Berlin |Datum=2010 |ISBN=978-3-8325-2664-1 |Kapitel=Anhang A: Entgasung des Arbeitsmediums |Seiten=137–139 |Online={{Google Buch | BuchID=VZiCbF_F31EC | Seite = 137}}}}</ref>

=== Thermische Entgasung ===
{{Siehe auch|Speisewasser#Thermische Entgasung|Entgasung (Dampf- und Heißwassertechnik)}}

Wegen der [[Henry-Konstante#Temperaturabhängigkeit der Henry-Konstante|Temperaturabhängigkeit der Henry-Konstante]] kann eine Entgasung auch allein durch Temperaturerhöhung erreicht werden wie beispielsweise an der Blasenbildung im Kochtopf vor Erreichen des eigentlichen Siedepunktes deutlich wird. Die thermische Entgasung wird insbesondere angewendet, um das Speisewasser von Dampfkesseln und anderer Heißwassersystem von den korrosionfördernden Gasen Sauerstoff und [[Kohlenstoffdioxid]] zu befreien.

=== Sauerstoffbeseitigung durch chemische Bindung ===
{{Siehe auch|Speisewasser#Chemische Entgasung|titel1=„Chemische Entgasung“ im Artikel Speisewasser}}

Sauerstoff lässt sich durch chemische Bindung an geeignete [[Reduktion (Chemie)|Reduktionsmittel]] entfernen. In der Lebensmittelindustrie werden Sauerstoffabsorber in Verpackungen oder geeignete Enzyme direkt in die Lebensmittel zugegeben.<ref name="lebensmittel" />

=== Sauerstoffbeseitigung mit Inertgas ===

Lebensmittel können in einer [[Inertgas]]atmosphäre (meist [[Stickstoff]]) gelagert oder von ihr umspült werden, so dass vorhandene Gase wie [[Sauerstoff]] in diese Atmosphäre austreten.<ref name="lebensmittel" /> Es ist auch möglich, ein derartiges schwer lösliches [[Schleppmittel]] als feine Blasen durch Flüssigkeiten oder Schmelzen durchperlen zu lassen ([[Strippung]]).<ref name="lebensmittel" /><ref name="doppelschnecke" />

=== Zusatz von Entlüftungsadditiven ===

[[Datei:Schaumbildung.png|mini|Stabilisierung von Blasen durch Tenside in wässriger Lösung. Die hydrophilen roten Enden stoßen sich ab.]]

Sogenannte Entlüftungs[[additiv]]e sind Chemikalien, die das Verschmelzen mehrerer kleinerer Luftblasen zu einer großen und damit den Aufstieg an die Oberfläche begünstigen.<ref name="lack" />

Luftblasen werden in Flüssigkeiten durch [[Tensid]]e an der Grenzfläche Luft-Flüssigkeit stabilisiert, d. h. diese Tenside bewirken eine abstoßende Wirkung zwischen den Grenzflächen. Ein Entlüfter ist so beschaffen, dass er in der Flüssigkeit eher schlecht löslich ist, und sammelt sich deswegen an der Grenzfläche an und verdrängt die Tenside. Dadurch wird die abstoßende Wirkung aufgehoben und die Blasen können verschmelzen.<ref name="lack" />

Entlüfter werden vor allem dort eingesetzt, wo eine technische Entgasung nicht mehr möglich ist, also z. B. um Luftbläschen aus Lacken oder Gießharzen nach der [[Beschichtung|Applikation]] zu entfernen. Eine Entfernung gelöster Substanzen ist mit ihnen aber nicht möglich.

Die Entlüftung kann auch durch viskositätssenkende Additive verbessert werden.<ref name="additive" /> [[Entschäumer]] sollen dagegen nicht primär eine Entgasung bewirken, sondern das Platzen der Blasen an der Oberfläche, um [[Schaum]]bildung zu verhindern.

== Weblinks ==

* [http://www.ultrasonics.de/start-deutsch/sonochemie/ Animation zum Ultraschallverfahren]

== Einzelnachweise ==

<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4133314-7}}

[[Kategorie:Physikalisch-technisches Verfahren]]
[[Kategorie:Stoffeigenschaften änderndes Fertigungsverfahren]]
[[Kategorie:Brennen oder Sintern]]
[[Kategorie:Vakuumtechnik]]

Entgasung - Versionsgeschichte

imported>KaiKemmann: Verweise