Vorteile für die industrielle Prozessanalyse (PAT) mit neuem Ultra-Hochtemperatur-Jacket (UHTJ)

Zusätzlicher Schutz für Polyimid (PI), Silikon- und Hochtemperatur-Acrylat beschichtete Fasern

In vielen industriellen Anwendungen werden optische Glasfasern u.a. zu Analysezwecken eingesetzt. Dies umfasst besonders industriell-spektroskopische Anwendungen in den großen Branchen Chemie & Pharma, sowie pyrometrische Messungen in der Stahlproduktion. Besonders anspruchsvoll sind dabei Einsatzgebiete, die neben einem generell rauen Industrieumfeld zusätzlich noch Schutzbedarf bzgl. hoher Umgebungstemperaturen erfordern, wie z.B. in Anwendungen der industriellen Spektroskopie zur Prozessanalyse. Unser Ultra-Hochtemperatur-Jacket (UHTJ) bietet im Vergleich zu nur Polyimid-beschichteten Fasern ohne schützendes Jacket eine deutlich bessere Abriebfestigkeit, exzellente mechanische Eigenschaften bei der Verlegung und sehr gute Absetzbarkeit bei der Konfektion.

Die Anwendung der Prozessanalyse ist inzwischen ein etabliertes Verfahren zur Kontrolle und Qualitätssicherung von Prozess-Schritten in der chemischen Industrie, der Pharma-Industrie, der Lebensmittelindustrie und der Agrarindustrie.

Beim Temperatureinsatzbereich optischer Fasern ist das lichtführende Quarzglasmaterial im Kabel mit Schmelztemperaturen von über 1.000°C völlig unkritisch. Limitierend ist vielmehr die Faserbeschichtung, die das Glasmaterial ummantelt, das sogenannte Jacket oder auch als Buffer bekannt.

Eine mögliche Hochtemperaturlösung mit einem Einsatzbereich von bis zu 700°C besteht aus einer Beschichtung mit Metall wie Aluminium oder Gold. Diese Fasern sind aber extrem teuer und werden nur in Ausnahmefällen dort eingesetzt, wo es wirklich notwendig ist. Ein Beispiel hierfür sind optische Spektroskopie-Sonden, die zur Messwerterfassung in der chemischen Industrie in aggressive, heiße Lösungen getaucht werden. Weit verbreiteter ist der Einsatz von Polyimid-beschichteten Fasern mit einem weiten Temperaturbereich von -190°C und +385°C. Wir sind einer der führenden Hersteller dieser Spezialfasern, die im Markt sowohl als reine Fasern als auch als konfektionierte Komplettlösungen vertrieben werden.

Einordnung der Einsatztemperaturen:

  • -40°C bis +150°C Hochtemperaturacrylat-Jacket
  • -40°C bis +180°C Silikon-Jacket
  • -40°C bis +150°C ETFE-Jacket
  • -100°C bis +260°C Ultra-Hochtemperatur-Jacket (UHTJ)
  • -190°C bis +385°C Polyimid ohne schützendes Jacket
  • -269°C bis +400°C Aluminium-Beschichtung
  • -269°C bis +700°C Gold-Beschichtung

 

Obwohl der weite Temperaturbereich der Polyimid-beschichteten Fasern für viele Hoch-Temperatur-Anwendungen ausreicht, haben diese Fasern doch einige Nachteile: sie sind sehr empfindlich gegenüber jeglicher mechanischen Beschädigung der Oberfläche und schon kleine Kratzer können dazu führen, dass die Faser bricht.  Dies ist nicht kritisch bei kurzen Konfektionslängen von bis zu etwa einem Meter, wird aber relevant bei größeren Längen und vor allem bei Anwendungen, in denen die Faser mechanisch bewegt wird.

LEONI hat mit dem Ultra-Hochtemperatur-Jacket (UHTJ) eine mechanisch robuste Lösung entwickelt, die zwar mit einem Einsatzbereich von -100°C bis +260°C nicht ganz den Bereich des Polyimids abdeckt, aber für viele Anwendungen eine industrietaugliche Lösung bietet. Der Faseraufbau besteht aus einer Polyimid-beschichteten Quarzglasfaser, auf die in einem Extrudier-Prozess ein speziell entwickeltes Ultra-Hochtemperatur-Jacket (UHTJ) aufgebracht wird. Das Jacket zeichnet sich durch eine überragende chemische Beständigkeit aus und ist flammhemmend. Das Material ist nicht ausgasend und damit, wie auch Polyimid, für den Einsatz in Vakuum-Anlagen geeignet.

Schützendes Ultra-Hochtemperatur-Jacket für Polyimid (PI), Silikon- und Hochtemperatur-Acrylat beschichtete Fasern

In der industriellen Spektroskopie sind unsere Kunden von den Vorzügen dieser Lösung überzeugt: Die exzellenten mechanischen Eigenschaften haben die Ausfallwahrscheinlichkeiten merklich reduziert. Dies gilt insbesondere im Fall von Bewegungen der Kabel, wie z.B. beim Austausch von Messsonden, bei Umbauten der chemischen Anlagen und bei erforderlichen Wartungsarbeiten. Vermindert haben sich dadurch auch die hiermit verbundenen oft beträchtlichen Kosten, da zum Aufwand einer Ersatzteilbeschaffung noch die Kosten für den Produktionsausfall hinzukommen.

Im industriellen Umfeld bieten wir Ihnen nun eine Komplettlösung für das optische Fasersystem an: Im unmittelbaren Bereich des Prozesses werden Fasern mit Ultra-Hochtemperatur-Jacket (UHTJ) eingesetzt, die in den entsprechenden Prozess-Sonden oder deren Anschlüssen verbaut werden. Daran gekoppelt werden, für den weniger heißen Installationsbereich, zum Beispiel besonders geschützte optische Kabel für die industrielle Spektroskopie. Bei diesen langen Faserstrecken werden die hohen Temperaturen nicht gefordert, dafür aber andere Parameter wie einfache Verlegbarkeit, Robustheit, UV-Beständigkeit und insbesondere die Möglichkeit des Einsatzes in explosionsfähiger Atmosphäre (ATEX).

Anwendungen für Hochtemperatur geeignete optische Fasern sind z.B. Laserschneid- und Laserschweiß-Anlagen

Das neue Jacket-Material ist in der Anwendung nicht beschränkt auf die Beschichtung eines Polyimid-Coatings, sondern kann auch auf andere Mantelmaterialien, wie Silikon und  Hochtemperatur-Acrylat, extrudiert werden. Anwendungen für Hochtemperatur geeignete optische Fasern sind z.B. Laserschneid- und Laserschweiß-Anlagen, bei der optische Leistungen von bis zu mehreren Kilowatt durch eine optische Glasfaser von einem Lasergerät zu einem Industrieroboter übertragen werden. Für diese Kabelsysteme werden spezielle Faserstecksysteme verwendet, für deren Konfektion Coating und Jacket entfernt werden müssen. Dies ist mit dem Ultra-Hochtemperatur-Jacket (UHTJ) Material sehr einfach, es zeichnet sich durch eine exzellente Absetzbarkeit aus.

Sprechen Sie uns gern für kundenspezifische Kabel in Verbindung mit dem neuen Ultra-Hochtemperatur-Jacket (UHTJ) an, damit wir eine auf Ihre Anwendung zugeschnittene Lösung finden können.

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