Ralph Schöpflin
Seit über 15 Jahren setzt Endress+Hauser verstärkt auf keramische Messzellen. Das Unternehmen zählt heute zu den bedeutendsten Herstellern von keramischen Drucksensoren. In enger Zusammenarbeit mit den Anwendern entstehen kapazitive Keramiksensoren aus Aluminiumoxid (Al2O3) für Absolut- und Überdruckmessungen sowie Differenzdruckzellen für die DP-Messung. Die keramischen Messzellen setzt Endress + Hauser in seinen Druckmess-gerätebaureihen Cerabar und Deltabar ein.
Selbstverständlich steht die Hygiene und somit die Sicherstellung der Produktqualität in der Lebensmittelindustrie im Vordergrund. Daher gewinnen auch die Empfehlungen der amerikanischen FDA-Behörde in Europa immer mehr an Bedeutung. Die FDA erlässt Richtlinien und erstellt Positivlisten von Komponenten, die Werkstoffe wie Elastomere u.a. enthalten dürfen. Es obliegt dann dem Hersteller der Materialien, sich an diese Positivlisten zu halten und zum Beispiel in einer Herstellererklärung zu bestätigen. Die FDA hat keramische Werkstoffe generell als unbedenklich eingestuft, sie sind damit sehr gut für hygienische Anwendungen geeignet. Die FDA empfiehlt also Materialien, erstellt aber keine Zertifikate für Messzellen. Ein dennoch wichtiges Maß für die Güte einer Messzelle ist die Oberflächenrauigkeit Ra der Keramik, die bei Endress + Hauser einen Wert von 0,3 mm nicht überschreitet. Ein weiteres entscheidendes Kriterium für die Qualität bzw. die Beständigkeit ist die Reinheit der Keramik. Wichtig ist hier vor allem die Korrosionsfestigkeit gegenüber Laugen, die häufig bei der CIP-Reinigung zum Einsatz kommen.
Die Verunreinigungen einer Al2O3-Keramik bestehen aus Sinterhilfsmitteln bzw. natürlichen Verunreinigungen an den Korngrenzen der Keramik. Diese werden durch das Korrosionsmedium, beispielsweise Natronlauge, herausgelöst. Die Folge: Ein mechanisch stark geschwächtes Al2O3-Gerüst bleibt zurück. Versuche zeigen, das die Korrosionsfestigkeit erst dann signifikant ansteigt, wenn die Reinheit der Aluminiumoxidkeramik mindestens 99,9% beträgt. Bemerkenswert ist, dass der Unterschied im Korrosionsverhalten zwischen 96 und 99,5 %iger Keramik trotz des großen Unterschieds im Al2O3-Gehalt nur unbedeutend ist. Dies lässt den Eindruck entstehen, dass alle Keramiken mit einer Reinheit von 99,9% hoch korrosionsbeständig sind. Wie jedoch die Erfahrung zeigt und wie in Versuchen nachgewiesen werden konnte, ist es von immenser Bedeutung, welcher Art die Verunreinigung in den verbleibenden 1000 ppm (0,1%) ist. So würde zum Beispiel ein SiO2-Anteil von größer 200 ppm dazu führen, dass die Beständigkeit gegen Laugen nicht mehr gewährleistet ist. Um diese Parameter zu beherrschen, arbeitet Endress + Hauser eng mit Forschungsinstituten und externen Partnern zusammen. Auf diese Weise entstehen Sensoren, die auch unter härtesten Bedingungen zuverlässig arbeiten. So verwendet das Unternehmen nur Keramikqualitäten, bei denen der SiO2-Anteil unter 100 ppm liegt. Des Weiteren sind alle Festigkeitswerte genau definiert und werden permanent überprüft.
