Dichtungen und Formteile müssen in den unterschiedlichsten Bauformen speziellen Branchen und Einsatzanforderungen gerecht werden. Sie sind dabei immer weniger standardisiert – und die beste Lösung wird durch Bauform und Werkstoff im Rahmen von Life-Cycle-Betrachtungen definiert. Die beste Lösung erfordert also viel Erfahrung und ein breites Lösungsangebot, denn ob sie ein O-Ring, ein X-Ring oder Gummiformteil aus VQM, FKM oder FFKM ist, entscheidet sich erst im Dialog mit den Anwendern.

Medienübergänge zuverlässig abdichten

In unserer hochtechnisierten Welt gibt es fast keine Maschine, Anlage, Leitung bei der keine Dichtungen, O-Ringe, Elastomerteile die Medienübergänge zuverlässig abdichten. Wie wertvoll diese Teile sind, wird einem Anwender zumeist dann bewusst, wenn sie versagen oder nicht so lange halten wie geplant. Umso wichtiger ist es, bereits bei der Planung, Konstruktion und Entwicklung das Wissen von Anwendungsspezialisten zu nutzen. Aus der Summe der zu erwartenden Einflüsse, Einsatzparameter und der weiteren Forderungen gilt es dabei, aus der großen Auswahl an Werkstoffen, aber auch Geometrien und Bauarten, die beste Lösung zu finden.

Hochwertige Werkstoffe rechnen sich

Mit Dichtungen, Ringen, O-Ringen, X-Ringen aus FFKM (Perfluorelastomer) stehen heute anwendungstechnische Lösungen auf höchstem Leistungsniveau zur Verfügung. Dieser Werkstoff ist universell beständig gegen fast alle Chemikalien. Mit Ausnahme des Kontaktes mit fluorhaltigen Verbindungen und Alkalimetallen kann FFKM in kritischen Bereichen im Umfeld von organischen und anorganischen Säuren, Alkalien, Estern, Alkoholen, Treibstoffen sowie Heißwasser eingesetzt werden. Die hervorragende Beständigkeit gegen Sauerstoff, Ozon, Witterungseinflüsse und Alterung zeigt die Fülle der möglichen Einsatzbereiche.

FFKM hat je nach Typ eine hohe thermische Stabilität, verbunden mit einer Temperaturbeständigkeit bis +250 °C bzw. +320 °C. Bei langfristigen thermischen Belastungen tritt eine Erweichung statt einer typischen Verhärtung ein. Der geringe Gewichtsverlust unter Hochvakuum bei hohen Temperaturen zeichnet FFKM überdies aus. Nachteilig sind die geringe Kältebeständigkeit (-10 °C) und der hohe Verformungsrest, der bei Temperaturen unter +150 °C auftritt. Mit diesem Eigenschaftsprofil kommt FFKM z.B. in der Luft- und Raumfahrt, der Hochvakuum-und Medizintechnik, der chemischen und Erdöl-Industrie, der Analytik, im Pharma- und Lebensmittelbereich, sowie in der Elektronikindustrie in Dichtungen und Formteilen zum Einsatz. Die Mischungen sind in den Farben Schwarz für Standardanwendungen oder Weiß FDA-konform für die Pharma- und Lebensmittelindustrie erhältlich.

Eine weitere Werkstoffalternative sind z.B. Fluorsilikon-Kautschuke, die die gute Quellbeständigkeit der Fluor-Kautschuke (FKM) mit der Tieftemperaturflexibilität (-60 °C bis +200 °C) von Silikon-Kautschuk (VMQ) vereinen und insbesondere eine gute Kraftstoff- und Lösungsmittelbeständigkeit haben.

Gesamtkostenbetrachtung

Und nicht erst in dieser Werkstoffkategorie zeigt sich, dass erst die Gesamtkostenbetrachtung Aufschluss über die wahre Preis-Leistungs-Relation gibt. Bedenkt man, dass Herunterfahren und Neustart einer chemischen Anlage schnell mehr als 250.000 € kosten, relativiert sich der Preis eines kleinen O-Rings sehr schnell. Auch die signifikante Steigerung der Laufzeiten der Anlagen und eine Reduzierung der Risiken von Umweltschäden tragen zu einer positiven Gesamtkostenrechnung bei. Zudem ermöglichen die Produkte, basierend auf diesen Werkstoffen, neue, innovative Gesamtlösungen.

Dichtungstypen richtig einsetzen – X anstatt O

Auch der gewählte Dichtungstyp hat großen Einfluss auf die Gesamtperformance der Dichtung. X-Ringe sind z.B. eine interessante Alternative zu O-Ringen, auch wenn sie ihnen in den zentralen Merkmalen gleichen. Sie sind leicht und teilweise automatisiert montierbar und benötigen kleine Einbauräume, was konstruktive Freiheitsgrade erhöht. Sie lassen sich als innen- oder außenwirkende Dichtungen und gegen wechselnde Druckrichtungen einsetzen. Seine Dichtwirkung erhält der X-Ring durch Verpressung seines Querschnittes, allerdings ist dieser flexibler als der des O-Rings.

Daraus resultieren auch zentrale Vorteile der X-Ringe gegenüber O-Ringen: Es werden geringere Verformungskräfte benötigt, um eine vergleichbare Dichtwirkung zu erzielen. Dadurch reduziert sich, z.B. beim Einsatz in dynamischen Dichtsystemen, die Reibung – seit Jahren ein aktuelles Thema – und somit der Verschleiß. Die vier Dichtlippen der X-Ringe ergeben eine höhere Dichtungsleistung und bilden gleichzeitig eine Schmiernut, welche verschließhemmend wirkt. Ein wesentlicher Vorteil des X-Rings ist seine Eigenstabilität. Bei dynamischer Anwendung (Kolben-Stangendichtung), bei denen sich ein O-Ring in der Nut rollt und dadurch Torsion ausgesetzt ist, wird sich ein X-Ring nur verschieben.

Dichtungen als Formteil

Neben Dichtungsringen kommen heute immer mehr Gummiformteile/Gummi-Metall-Lösungen für Dichtungsaufgaben in den genannten Branchen zum Einsatz. Entsprechend der Aufgabenstellung reicht das Werkstoffspektrum auch hier vom Naturkautschuk bis zum Fluorelastomer (FPM). Daneben kommen immer mehr Compounds zum Einsatz, weshalb die Zusammenarbeit von Cimaka mit namhaften Compound-Herstellern aus der EU immer mehr an Bedeutung gewinnt. Denn gleichgültig, welche Anforderungen erfüllt werden oder welche branchenspezifischen Freigaben, wie z.B. Lebensmittelzulassung, vorhanden sein müssen – Formteile haben sich in vielen Bereichen als Dichtungen etabliert. Wie die Formteile gefertigt werden, richtet sich dabei nach der Serienmenge und Geometrie der Formteile. Insbesondere die Tendenz zu komplexeren Geometrien sowie der Trend zur Miniaturisierung wirken sich hier aus. Aber egal, ob Klein-, Mittel- oder Großserien, erst im Dialog mit den Anwendern lässt sich projektbezogen die wirtschaftlich und technisch beste Alternative wählen.

Branchenanforderungen und Richtlinien erfüllen

Jede Branche stellt spezielle Anforderungen an die Dichtungstechnik. Die Lebensmitteltechnik, z.B. die Milchproduktion, macht da keine Ausnahme. Hier werden die Anforderungen insbesondere durch hohe Hygienestandards, aber auch durch die Reinigung der Anlagen (CIP und SIP) definiert. So wird z.B. die Milchrohrverschraubung nach DIN 11851 – ursprünglich für die Verbindung von Milchschlauch und Milchrohr (Milchleitung) entwickelt – sowohl in der gesamten Nahrungsmittelindustrie, als auch in der chemischen und pharmazeutischen Industrie verwendet. Dies liegt in den Werkstoffen der Armaturen und Dichtungen begründet, die in der richtigen Kombination allen Anforderungen gerecht werden können. Die Milchrohr-Verschraubung besteht im Allgemeinen aus Edelstählen (V2A 1.4301 oder V4A 1.4404), deren Unterscheidung nur bei extremen Einsatzzwecken angebracht ist. Für die Dichtungen kommen vor allem vier verschiedene Materialien zum Einsatz (Nitril, EPDM, Silikon, FPM und PTFE). Hier ist das zu transportierende Medium entscheidend bei der Auswahl des Dichtungswerkstoffes. Entscheidend ist aber auch, dass die Milchverschraubungsdichtungen nach DIN 11851, die aus verschiedenen Werkstoffen gefertigt sein können, auch FDA konform sind.

Fazit

Die beste Lösung ergibt sich immer aus einer ganzheitlichen Betrachtung verschiedener Faktoren und Aspekte. Mit wachsenden Anforderungen an Dichtungen gibt es auch immer weniger Standard. Hier tragen dann breite Lösungskompetenz und Anwendungserfahrung quer durch alle Branchen letztendlich zu schnellen und wirtschaftlichen Dichtungslösungen bei. Denn die beste Lösung muss sich immer rechnen – im Rahmen einer Gesamtkostenbetrachtung und nicht über den Beschaffungspreis.