Industrielle Bulk & Processing März/April 2004

Viele Anwendungen für FIBC erfordern die Verwendung von elektrostatisch geschützten Beuteln, um die Zündung von brennbaren Pulvern, die in ihnen transportiert werden können, oder von brennbaren Dämpfen, die beim Ablassen vorhanden sein können, zu verhindern. Seit vielen Jahren verwendet die Industrie ein Klassifizierungssystem, das auf vier FIBC-Typen basiert, die nach ihrem Einsatzgebiet und ihrer Schutzmethode unterschieden werden. Typ A sind einfache FIBC ohne jeglichen elektrostatischen Schutz. Sie sind für den Einsatz bestimmt, wenn kein brennbares Pulver oder Dampf vorhanden ist. Typ B ähnelt dem Typ A, muss aber aus Materialien mit einer elektrischen Ausfallfestigkeit von weniger als 4 Kilovolt bestehen. Sie sind für die Verwendung bestimmt, wenn brennbare Pulver vorhanden sein können, aber keine brennbaren Lösungsmittel oder Dämpfe vorhanden sind. Trockenpulver mit minimaler Zündenergie (MIE) von mehr als 3 Millijoule dürfen nur durch sehr energetische Entladungen, sogenannte Propagierender Bürstenentladungen (PBD), entzündet werden. Basierend auf Arbeiten von Maurer et al. erzeugten dünne Filme mit Abbaustärken unter 4 Kilovolt keine PBD. Diese Ergebnisse wurden auf FIBC-Materialien angewendet, daher die Anforderung für Typ B.

Empfindliche Pulver

Wenn empfindlichere Pulver vorhanden sind oder brennbare Gase und Dämpfe vorhanden sind, ist ein zusätzlicher elektrostatischer Schutz erforderlich. Für solche Anwendungen sind Typ C oder Typ D FIBC erforderlich. Typ C sind voll leitfähige Beutel oder Beutel aus Stoff, der ein miteinander verbundenes Gitter aus leitfähigen Garnen oder Bändern enthält. Um einen vollständigen elektrostatischen Schutz typ C Taschen müssen immer mit der Erde verbunden werden, wenn in Gegenwart einer entzündlichen Atmosphäre verwendet werden. Sollte ein Beutel des Typs C von der Erde isoliert werden, bietet er nicht nur keinen Schutz, sondern erhöht die Gefahr, weil die isolierten Leiter hohe Energiefunkenentladungen erzeugen können, die leicht eine brennbare Atmosphäre entzünden können. Typ D FIBC wurde von LINQ Industrial Fabrics Inc als Reaktion auf große industrielle Anwender, die ein höheres Maß an Sicherheit als von Typ C angeboten werden könnte, Pionierarbeit geleistet. FiBC kann naturgemäß nicht immer geerdet werden. Menschliches Eingreifen ist erforderlich, um eine ordnungsgemäße Erdverbindung wiederherzustellen, wenn ein Beutel des Typs C gefüllt oder geleert wird. Menschliches Versagen ist unvermeidlich, und die Folgen können katastrophal sein, wie die explosionsgefährdeten Fälle belegen, die in Brittons Papier von 1993 enthalten sind. Beutel des Typs D eliminieren die Gefahr durch menschliches Versagen, indem sie einen kontinuierlichen elektrostatischen Schutz ohne Erdanschluss bieten. LINQ führte Crohmiq blue™ als erstes wirksames Material ein, das einen kontinuierlichen elektrostatischen Schutz für FIBC ohne Erdung bietet, und der Typ D FIBC war geboren. In den letzten zehn Jahren hat Crohmiq blue™ einen einwandfreien Sicherheitsrekord aufgestellt, mit über 8 Millionen Taschen, die weltweit ohne Zwischenfälle verwendet werden. Über 2 Millionen dieser Säcke wurden nach nasser oder trockener Sanierung wiederverwendet. Man kann mit Fug und A sagen, dass Crohmiq blue™ zum Synonym für Typ D geworden ist.

Neueste Technologie

Bis vor kurzem war das Typklassifizierungssystem, obwohl allgemein bekannt, in keiner Art von Norm formalisiert worden. Verhaltenskodizes wie BS 5958 und ZH1/200 enthielten zwar Leitlinien für die Verwendung von FIBC, unterschieden aber weder zwischen FIBC mit dem Typklassifizierungssystem, noch befassten sie sich mit der sicheren Verwendung von FIBC, die nicht mit der Erde verbunden sind. Als Folge des Sicherheitsprotokolls, das Crohmiq blue™ für Typ D FIBC erstellt hat, hat CENELEC den Typ D in den neuesten Verhaltenskodex aufgenommen, der in Europa veröffentlicht werden soll: CLC TR 50404:2003 Elektrostatik – Verhaltenskodex zur Vermeidung von Gefahren durch statische Elektrizität. Zum ersten Mal legt dieser Verhaltenskodex formale Definitionen für die Typen A, B, C und D fest und gibt den Benutzern ebenso wichtig, wann und wie die einzelnen Typen verwendet werden. Die Leitlinien sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Bulk-Produkt in FIBC
(MIE des Pulvers)		 Stoffe in der Umgebungsatmosphäre
Keine brennbare Atmosphäre Entzündbare Staubatmosphäre Explosives Gas/Dampf
(Gruppe IIA oder IIB)
Größer als 1000 mJ Typ A, B, C oder D Typ B, C oder D Typ C oder D
3 mJ bis 1000 mJ Typ B, C oder D Typ B, C oder D Typ C oder D
Weniger als 3 mJ Typ C oder D Typ C oder D Typ C oder D

Tabelle 1. Anleitung, wann verschiedene FIBC-Typen verwendet werden sollten (aus CLC TR 50404:2003)

Wie die Tabelle zeigt, ist für die gefährlichsten Situationen, wenn empfindliche brennbare Pulver innerhalb von FIBC vorhanden sein können oder wenn empfindliche Stäube, Gase oder Dämpfe außerhalb von FIBC vorhanden sind, ein vollständiger elektrostatischer Schutz erforderlich. In diesen Situationen kann die Sicherheit gleichermaßen durch die Verwendung von Typ C oder Typ D erreicht werden. Der Verhaltenskodex betont, wie wichtig es ist, für fiBC vom Typ C bei befüllt oder entleert einen ordnungsgemäßen Erdanschluss bereitzustellen, und dass die elektrische Kontinuität zwischen allen leitfähigen Elementen innerhalb des Beutels durch geeignete Konstruktionsanforderungen aufrechterhalten werden muss. Der Widerstand zwischen allen leitfähigen Elementen muss kleiner als 10×8 sein. Es gibt keine besonderen Konstruktionsanforderungen für Typ D. Nach CLC TR 50404:2003 muss jedoch ein FIBC typ D als sicher für den Einsatz in einer brennbaren Atmosphäre qualifiziert sein, indem nachgewiesen wird, dass er keine Brandeinleitungen erzeugt. Die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) entwickelt derzeit einen internationalen Standard zur Bewertung des elektrostatischen Schutzes von FIBC für den Einsatz in brennbaren Atmosphären. Für FIBC, die geerdet werden müssen (d.h. Typ C), erfolgt die Auswertung in Form einer einfachen Widerstandsmessung, um die elektrische Kontinuität im gesamten Beutel und an seinem Erdungspunkt zu gewährleisten. Es gibt keinen einzigen messbaren Parameter für FIBC, der nicht geerdet werden muss.

(d. h. Typ D). Stattdessen verwendet der Entwurf der IEC-Norm ein Prüfverfahren, das auf dem Einsatz einer Gassonde beruht. Eine Gassonde ist eine Vorrichtung, die ein brennbares Gasgemisch um eine geerdete kugelförmige Elektrode strömt. Wenn die Sonde auf eine elektrostatisch geladene Oberfläche gebracht wird, kann die geerdete Kugel einen Funken- oder Bürstenausfluss durch das brennbare Gasgemisch initiieren (siehe Abbildung 1). Um als sicher eingestuft zu werden, dürfen Funken- oder Bürstenentladungen, die von der FIBC-Oberfläche erzeugt werden, die brennbare Atmosphäre nicht entzünden, wenn sie unter Bedingungen aufgeladen werden, die während des normalen Betriebs erwartet werden.

Gründliche Tests erforderlich

Die zu prüfende FIBC muss so berechnet werden, dass sie genau simuliert, wie sie in der Praxis belastet wird, sowohl in Bezug auf die Laderate als auch auf die Verteilung der Gebühr. Im Einsatz werden FIBC aufgrund des Zu- und Abflusses von geladenem Pulver aufgeladen. Dies wird im IEC-Verfahren durch die Verwendung von Polypropylenpellets simuliert. Die Pellets werden natürlich durch ihre Interaktion mit Transportrohren und Rutschen aufgeladen, ein Prozess, der als Tribocharging bekannt ist. Die Art der Tests verlangt jedoch, dass die Gebührenrate repräsentativ für den schlimmsten Fall sein sollte, der in der Praxis wahrscheinlich zu finden ist. Aus diesem Grund wird die natürliche Pelletladung durch die Einspritzung von Ladung aus einer Hochspannungskorona verbessert. Wie zu erwarten, werden solche Tests nicht nur einmal durchgeführt. Um sicher zu sein, dass eine FIBC keine Brandentladungen erzeugt, müssen mindestens 200 Ansätze mit der Gassonde gemacht werden, die alle Komponenten der FIBC umfassen. Darüber hinaus müssen die Testbedingungen so schwerwiegend oder schwerwiegend sein, als in der Praxis erwartet werden kann. Der Schweregrad des Tests wird durch

Die Ladeströme variieren je nach Prozess und liegen im schlimmsten Fall zwischen 1 und 3 mA. Als Mindestsicherheitsanforderung muss typ D FIBC mindestens unter diesen Bedingungen geprüft werden. Jede FIBC, die nicht in der Lage ist, dieses Prüfverfahren unter realistischen Schwerebedingungen abzuschließen, ohne eine einzige Zündung zu erzeugen, kann nicht als Typ D qualifiziert werden. Neben der wegweisenden Typ-D-Technologie hat LINQ Industrial Fabrics eine aktive Rolle bei der Entwicklung geeigneter Prüfmethoden gespielt. Die Testanlage am Hauptsitz von LINQ in South Carolina entspricht vollumfänglich dem Entwurf der Internationalen Norm, und die technischen Experten von LINQ sind Mitglieder der gemeinsamen IEC/ISO-Arbeitsgruppe.

Internationale Normung

Die internationale Normung ist für jede Branche von entscheidender Bedeutung. Aus dem Leitbild der IEC heißt es: „Die multilateralen Konformitätsbewertungssysteme der IEC, die auf ihren internationalen Standards basieren, sind in Konzept und Praxis wirklich global, reduzieren Handelshemmnisse, die durch unterschiedliche Zertifizierungskriterien in verschiedenen Ländern verursacht werden, und helfen der Industrie, neue Märkte zu erschließen. Die Beseitigung der erheblichen Verzögerungen und Kosten mehrerer Tests und Zulassungen ermöglicht es der Industrie, mit ihren Produkten schneller und billiger zu vermarkten.“ Mit der Veröffentlichung von CLC TR 50404 im Jahr 2003 und der Entwicklung des IEC-Prüfstandards wird die Industrie über ein formalisiertes Bewertungssystem verfügen, das die elektrostatische Sicherheit von FIBC gewährleistet und Leitlinien für die Auswahl und sichere Verwendung von FIBC für verschiedene Anwendungen liefern wird.