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Der Konstrukteur 11-12/2021

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Der Konstrukteur 11-12/2021

FLUIDTECHNIK PRODUKTE

FLUIDTECHNIK PRODUKTE UND ANWENDUNGEN WERKSTOFF-AUSWAHL FÜR ELASTOMERDICHTUNGEN Im Maschinenbau verbaute Komponenten müssen effizient, dicht und zuverlässig sein. Das betrifft auch die hier eingesetzten Dichtungen. Anwendungsspezifische Parameter, unzählige unterschiedliche Elastomere und deren Formulierungen machen die Auswahl nicht leicht. Doch worauf kommt es an? Der Beitrag gibt Ihnen Entscheidungshilfen an die Hand und erläutert den besonderen Einsatz in hygienesensiblen Bereichen. Dipl.-Ing. (FH) Michael Krüger ist Leiter der operativen Anwendungstechnik bei der C. Otto Gehrckens GmbH & Co. KG in Pinneberg 52 DER KONSTRUKTEUR 2021/11-12 www.derkonstrukteur.de

FLUIDTECHNIK Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM). Wichtig: ein Dichtungswerkstoff besteht nicht nur aus dem sogenannten Basis- Elastomer oder genauer gesagt Kautschuk, sondern auch aus diversen zusätzlichen Mischungsbestandteilen, z. B. Füllstoffe, Verarbeitungshilfsstoffe, Vernetzer. Der bestimmende Parameter beim Dichtungswerkstoff ist Kautschuk (55 - 65 % Anteil an der Rezeptur). Aber auch die übrigen Mischungsbestandteile können einen wesentlichen Einfluss in der Anwendung haben. WARUM DIE EINSATZTEMPERATUR EINE WESENTLICHE ROLLE SPIELT Um einen geeigneten Elastomerdichtungswerkstoff auswählen zu können, sollte der Einsatztemperaturbereich der Dichtung definiert sein. Kommt ein Elastomer-Werkstoff mit einem anderen Medium in Kontakt – unabhängig, ob flüssig oder gasförmig – können sich die zulässigen Einsatztemperaturen deutlich ändern. Ein Beispiel: Obwohl ein Standard-FKM-Werkstoff eine maximale Einsatztemperatur von 200 °C aufweist, ist dieser Werkstoff bei Abdichtung gegenüber Wasserdampf nur bis zu ca. 120 °C einsetzbar. Oberhalb dieser Temperatur würde dieser Werkstoff über die Dauer chemisch angegriffen und seine Dichtfunktion durch Verhärtung verlieren. Die Auswahl eines geeigneten Dichtungswerkstoffes für ein bestimmtes Einsatzgebiet ist eine sehr komplexe Aufgabe. Die Vielzahl an Lieferanten, die große Produktauswahl für unterschiedliche Anwendungen sind eine Herausforderung, den geeigneten Dichtungswerkstoff zu finden. Neben verschiedenen Elastomer-Typen wie NBR, EPDM oder FKM, gibt es unterschiedliche Härten, Farben oder Merkmale, z. B. für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie oder in punkto Medienbeständigkeit. Nicht immer ist sofort ersichtlich, ob der eingesetzte Dichtungswerkstoff für die Anwendung geeignet ist. Denn Auswirkungen wie Undichtigkeit treten häufig schleichend auf. Das ist ein nicht zu unterschätzendes Problem. Der Beitrag zeigt anhand eines systematischen Leitfadens wie sich ein möglichst optimaler Werkstoff für eine spezielle Anwendung finden lässt. Folgende Parameter sind hierbei von Bedeutung: Dichtungswerkstoff bzw. Elastomertyp, Einsatztemperatur, Medienkontakt, mechanische Eigenschaften, Freigaben/Zulassungen sowie der Einbauraum. TYPISCHE DICHTUNGSWERKSTOFFE IM ÜBERBLICK Typische Elastomer-Werkstoffe, die für Dichtungsaufgaben Verwendung finden sind z. B. Fluor-Kautschuk (FKM), Perfluor-Kautschuk (FFKM), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) sowie WELCHES MEDIUM SOLL ABGEDICHTET WERDEN? Der nächste wichtige Parameter zur Werkstoffauswahl ist das abzudichtende Medium, das sowohl flüssig als auch gasförmig sein kann. Auch ist es wichtig, ob noch weitere Medien mit dem Dichtungswerkstoff in Berührung kommen, z. B. Reinigungsmittel in Produktionsanlagen der Lebensmittelindustrie. Ebenso können dies Medien sein, mit denen der Dichtungswerkstoff vor der Montage gereinigt oder gefettet wird. Häufig ist auch noch eine Angabe über die Medienkonzentration notwendig (z. B. bei Säuren oder Basen) sowie eine Angabe über die Zusammensetzung, beispielsweise bei Hydraulikfluiden. Wichtig ist die Beachtung der auftretenden Temperatur, da mit zunehmender Temperatur meist auch die Aggressivität des Mediums ansteigt. Wasser beispielsweise weist bei Raumtemperatur (20 °C) keine größeren Beständigkeitsprobleme mit den üblichen Dichtungswerkstoffen auf, doch mit ansteigender Temperatur führt es bei einigen Compounds zu starken Problemen. Ein Standard-NBR-Dichtungswerkstoff ist gegenüber Wasser bei 80 °C nicht mehr beständig. LEITFADEN ZUR OPTIMALEN WERKSTOFF-AUSWAHL n Festlegung des Einsatztemperaturbereichs n Benennung der Medien mit ihrer Temperatur, mit denen der Dichtungswerkstoff in Berührung kommen kann n Festlegung, ob und welche mechanischen Eigenschaften notwendig sind n Klärung, ob und welche Freigaben bzw. Zulassungen gefordert werden n Festlegung der richtigen Einbaugeometrie www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2021/11-12 53

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