Pas de deux von Schmierstoff und Dichtung

Autoren: Christine Riebesell, Produktmanagerin, Freudenberg Process Seals Jürgen Fett-Schudnagis, Marktmanager Gummi- und Kunststoffindustrie, Klüber Lubrication Helga Thomas, Marktmanagerin Pharma- und Chemieindustrie, Klüber Lubrication

Da chemisch betrachtet Dichtungselastomere und Schmierstoffe zwei verschiedene Welten sind, mündet die Abdichtung von Anlagen der Prozesstechnik meist in einem sehr komplexen tribologischen System. Dabei liegt der Fokus auf dem Einfluss des Schmierstoffs auf das Elastomer, wobei zusätzlich die Prozessmedien mit berücksichtigt werden. Zudem kommt es darauf an, die hohen Anforderungen wie gute Verträglichkeit, niedrige Reibung, möglichst geringen Verschleiß und viele weitere Aufgaben miteinander zu vereinbaren.

Für Entwicklung und Beschaffung sind Dichtung und Schmierstoff lediglich C-Teile. Betrachtet man jedoch die Bedeutung dieses tribologischen Systems für Gesamtfunktion und Lebensdauer von Anlagen oder Anlagenkomponenten, z. B Ventilen, so wird klar, dass diese C-Teile eine hochkarätige A-Funktion haben.

Der Hersteller von Spezial-Dichtungen Freudenberg Process Seals und Klüber Lubrication, Spezialist für die Entwicklung und Herstellung von Schmierstoffen, haben mit Lube & Seal das jeweils spezifische Know-how zu einer umfassenden Technologiekompetenz zusammengeführt. Sie bieten Anlagen-, Komponenten- und Maschinenherstellern eine Entwicklungspartnerschaft für Tribo-Komplettlösungen mit optimal aufeinander abgestimmten Dichtung-Schmierstoff-Kombinationen aus einer Hand. Durch Lube & Seal werden dank einer optimal abgestimmten Verträglichkeit von Dichtung und Schmierstoff, einer Reduzierung von Reibung und damit · auch einer Verschleißminimierung die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer von Maschinen und Anlagen wesentlich verbessert.

Somit haben Beschaffungsspezialisten, Konstrukteure und Entwickler mit dem Lube & Seal-Team nur noch einen verantwortlichen Ansprechpartner, mit dem sie eine geprüfte Lösung erarbeiten. Dabei umfasst das Angebot nicht nur Beratung und Entwicklung, sondern auch Funktionsprüfungen im Prüflabor und am Kundenaggregat, neuartige Dichtungsbauformen und -werkstoffe sowie Spezialschmierstoffe.

Es gibt eine Vielzahl von Gesetzen und Regelwerken (z. B. FDA, EG 1935/2004, USP Class VI), die sich mit den Anforderungen an Dichtungswerkstoffen für den Kontakt mit Lebensmitteln, Getränken, Kosmetika, Pharmazeutika und anderen gesundheitlich relevanten Produkten beschäftigen. Und es gibt dementsprechend zahlreiche Elastomere, die diese und andere relevanten Richtlinien erfüllen und für bestimmte Produkte und Reinigungsprozeduren geeignet sind.

Der Trend bei den Dichtungswerkstoffen geht eindeutig weiter in Richtung helle Werkstoffe für hochsensible reine Prozesse. Das zuletzt entwickelte und auf den Markt gebrachte Produkt aus dem Hause Freudenberg ist der weiße EPDM-Werkstoff 70 EPDM 253815. Rußpartikel waren bisher in Elastomeren für eine sehr gute mechanische und chemische Beständigkeit unumgänglich. Doch das weiße EPDM zeichnet sich trotz der mineralischen Füllstoffe durch sehr gute Werkstoffeigenschaften auf dem Niveau seines schwarzen Pendants aus. 70 EPDM 253815 bietet ideale Voraussetzungen für Dichtungslösungen im Hygienic Design mit anspruchsvollen Zulassungsvoraussetzungen. Es hat bereits in umfangreichen Tests seine mechanische und chemische Belastbarkeit unter Beweis gestellt und sich insbesondere bei CIP-/SIP-Prozessen bewährt. Das weiße EPDM ist ADI-free und entspricht den Vorgaben von FDA und EG 1935/2004. Es ist als Dichtungsartikel in Form von O-Ring und kundenspezifischem Formteil erhältlich.

Schmierstoffe für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie sollten international zugelassen, geschmacks-, geruchs- und farbneutral sowie in einem mikrobiologisch guten Zustand sein. Die FDA hat für diese Schmierstoffe die Produktkategorie H1 geschaffen, wobei H1 für den technisch unvermeidbaren Produktkontakt steht. Hier dürfen nur Inhaltsstoffe eingesetzt werden, die in der Sektion FDA 21 CFR 178.3570 aufgeführt sind. Darüber hinaus sollten die Herstellprozesse von H1-Schmierstoffen auch nach der internationalen Norm ISO 21469 durch die NSF zertifiziert sein, um den hohen Hygieneanforderungen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie zu genügen.

Die synthetischen H1-Schmierstoffe von Klüber Lubrication zeichnen sich durch eine besonders hohe Leistungsfähigkeit aus, sodass sich die erforderliche Schmierstoffmenge auf ein Minimum reduzieren lässt. Die Minimalmengenschmierung wie auch eine exakte Dosierung des Schmierstoffs unterstützen zusätzlich die Einhaltung der Hygiene-Richtlinien in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie.

Um dem steigenden Kostendruck in der Herstellung pharmazeutischer Produkte gerecht zu werden, ist zudem ein Konzept gefragt, das systematisch und individuell für einen Produzenten erstellt wird. Ziel ist es dabei, mit einer möglichst geringen Anzahl von Schmierstofftypen, optimierten Nachschmierintervallen sowie leistungsstarken H1-Schmierstoffen die Zuverlässigkeit der Prozesse und gleichzeitig die Produktivität der Fertigungsanlagen zu steigern. Durch Sortenreduzierung der Schmierstoffe, Schmierpläne, Verlängerung der Nachschmierintervalle sowie durch Energiekosteneinsparung lassen sich die Herstellkosten meist deutlich senken. Zudem führt auch der durchgängige Einsatz von H1-Schmierstoffen im Herstellbetrieb zu mehr Transparenz und damit zu mehr Zuverlässigkeit in den Produktionsprozessen.

Für die Dichtungsschmierung in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie hat Klüber Lubrication eigens Schmierstoffe konzipiert, die auch auf die Verträglichkeit mit den Dichtungselastomeren geprüft sind. Paraliq GTE 703, ein Spezialschmierstoff auf Silikonöl/PTFE-Basis, ist ein wahrer Alleskönner: Er ist mit vielen Elastomertypen verträglich, weist eine sehr hohe Medienbeständigkeit auf und hat neben der NSF-H1-Registrierung und der ISO 21469-Zertifizierung auch noch die Zulassung für den Trinkwasserbereich. Darüber hinaus ist Paraliq GTE 703 auf Bierschaumstabilität getestet und wird mit großem Erfolg in Bierschankarmaturen eingesetzt.

Klüber Lubrication bietet ein umfassendes Portfolio an Armaturenschmierstoffen mit geprüfter Elastomerverträglichkeit, beispielsweise Klüberfood NH1 87-703 Hyg für sterile Anwendungen wie die sterile Kaltabfüllung von Getränken. Für diese Schmierstoffe liegen, je nach Anwendungszweck, zahlreiche Materialnachweise und Zulassungen vor: H1-Registrierung, ISO 21469-Zertifizierung, Trinkwasserzulassung, Bierschaumstabilität, Konformität mit BSE-Leitlinie EMEA/410/01, Halal- und Kosher-Zertifizierung. Auf Anfrage werden auch Tests zum mikrobiologischen Status erstellt.

Die Elastomerverträglichkeit beschreibt, inwieweit das Elastomer der Dichtung unter Einfluss oder Kontakt mit dem Schmierstoff seine physikalischen Werte verändert. Um dies testen und beschreiben zu können, werden statische Elastomerproben in einen mit dem relevanten Schmierstoff gefüllten Glasbehälter über eine bestimmte Zeit und unter einer festgelegten Temperatur eingelagert (DIN ISO 1817). Anschließend werden die Änderungen von Volumen, Gewicht und der mechanischen Werte bestimmt.

Die Ergebnisse eines solchen Beständigkeitstests zeigen bei +100 °C über eine Lagerungszeit von 1000 Stunden, dass Massen- und Volumenänderungen sehr gering waren bzw. gar nicht auftraten. Die mechanischen Änderungen bewegen sich mit etwa 15 % auf einem so niedrigen Niveau, dass eine besonders hohe Beständigkeit bescheinigt werden kann.