Moderne Pumpentechnologien, etwa bei der Förderung aggressiver chemischer Medien, sollen gleichsam die Quadratur des Kreises ermöglichen: Höchste Korrosionsbeständigkeit und Robustheit wird ebenso vorausgesetzt wie Zuverlässigkeit und geringer Wartungsaufwand über die gesamte Lebensdauer der Bauteile hinweg – bei gleichzeitiger Kostenoptimierung.
Das Ziel lautet, die Prozess- und Ausfallsicherheit der Anlagen zu erhöhen und die Anlagenverfügbarkeit zu steigern. Um den hohen Anforderungen in der Pumpentechnik gerecht zu werden, bieten sich insbesondere vollfluorierte Kunststoffe sowie Werkstoffe der technischen Keramik wie Siliziumcarbid (SiC) an.
Chemikalienbeständig und korrosionsfrei
Vollfluorierte Kunststoffe wie Polytetrafluorethylen (PTFE), die nächste PTFE-Generation TFM Modified PTFE und Perfluoralkoxy-Polymere (PFA) sowie Siliziumcarbid (SiC) weisen eine sehr hohe Beständigkeit auch gegenüber aggressiven Medien auf.
Sie schützen das Pumpen-Equipment vor korrosiven Medien. Gleichzeitig weisen sie eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit und einen nur geringen Verzug bei thermischer Belastung auf.
Damit sind diese Werkstoffe prädestiniert für Bauteile wie Gehäuse-Auskleidungen, Gleitlager und Gleitringdichtungen. Insbesondere PTFE, TFM Modified PTFE sowie SiC haben sich aufgrund der nahezu universellen Chemikalienbeständigkeit, des breiten Temperatureinsatzbereichs und der Fähigkeit, auch im Einsatz nicht zu altern oder zu verspröden, als geeignete Werkstoffe für Dichtungsanwendungen etabliert.
Produktreinheit in konstanter Güte
Für eine steigende Zahl von Anwendungen stellt Reinheit nicht nur einen Vorteil, sondern ein entscheidendes Erfolgskriterium dar.
Das betrifft die Pharma- und Medizintechnik, Biotechnik sowie die Nanotechnologie. Damit steigen auch die Anforderungen an die Rohstoffe.
Eine konstant hohe Produktgüte erhöht die Sicherheit in der Weiterverarbeitung und trägt zu geringeren Kosten über die gesamte Lieferkette hinweg bei.
Aufgrund der hohen Chargengröße von bis zu 6 Tonnen kann bei den vollfluorierten Kunststoffen eine hohe Konstanz in Bezug auf Qualität und Verarbeitungseigenschaften gewährleistet werden. Diese hohe Produktqualität reduziert das Risiko außerplanmäßiger Stillstände über den Zeitraum des gesamten Wartungszyklus hinweg.
Hohe Anforderungen in der Halbleiterfertigung
Reinheit, Ionenfreiheit und absolute Dichtigkeit sind insbesondere in der Halbleiterindustrie gefragt.
Angesichts des akuten Chip-Mangels und des wachsenden Halbleiterbedarfs der Automobilindustrie bis zum 5G-Ausbau werden aktuell mit Hochdruck neue Chip-Produktionskapazitäten in Europa geschaffen.
Zur Effizienz der Anlagen lässt sich bereits in der Konzeption mit ausfallsicheren Komponenten beitragen. Vollfluorierte Kunststoffe erfüllen die Chemikalienbeständigkeit insbesondere gegen die hier verwendeten Säuren wie Salpetersäure, Flusssäure oder Wasserstoffperoxid.
Diese aggressiven Medien lassen sich mit Fluorpolymer-ausgekleidetem Equipment von der Lagerung über den Transport bis hin zur Anwendung sicher handhaben.
Mit den Anforderungen an die Qualität von Reinstchemikalien und Reinstwasser steigen letztendlich auch die Anforderungen an die Reinheit aller in Medienkontakt stehenden Bauteile der Versorgungsanlagen. Für Pumpenauskleidungen, Pumpenräder sowie weitere Bauteile wie Schläuche und Fittings bieten sich die 3M™ Dyneon™ Ultra High Purity PFA „UHPZ“ Materialien als exzellente Lösung an.
Jede Charge der Dyneon PFA UHPZ Materialien wird nach dem SEMI C90-1015 Standard getestet und erfüllt den Standard, um die geforderte Qualität und Konsistenz für den Einsatz im Halbleiterbereich sicherzustellen.
Anwendungen von Pharma über Lebensmittel bis Agrar
In der Pharma- und Agrartechnik sowie in vielen weiteren industriellen Bereichen kommen Multipurpose-Pumpen in Stahlausführung zum Einsatz.
Der Stahl ist korrosionsanfällig und muss deshalb gegen eine Vielzahl von Chemikalien geschützt sein. Auch hier schaffen vollfluorierte Kunststoffe die nötige Zuverlässigkeit und Dichtigkeit.
Falls gleichzeitig eine elektrostatische Ableitbarkeit gefordert ist, wird die Zugabe von Ruß notwendig. Alle genannten Fluor-Kunststoffe PTFE, TFM Modified PTFE und PFA sind dazu in entsprechenden ESD-Einstellungen (Electrostatic Dissipative) verfügbar.
Zusätzlich bestehen hohe Reinheitsanforderungen an Prozesse und Produkte in der pharmazeutischen Industrie.
Dies erfordert Dichtungslösungen, die über ihre Medienbeständigkeit hinaus zuverlässig Prozessverunreinigungen vermeiden. 3M hat vollfluorierte Kunststoffe und keramische Werkstoffe für Pumpen und Chemie-Equipment entwickelt, die sowohl den anspruchsvollen Betriebsbedingungen genügen als auch die hygienischen Prozesse unterstützen.
In der Pharmaindustrie findet die Synthese von Arzneimitteln aus Grundchemikalien statt. Diese müssen besonders rein sein, damit bei der Synthese keine unerwünschten Nebenprodukte entstehen.
In der Regel erfolgt die Produktion in Chargen, um im Falle von Qualitätsproblemen eine Rückverfolgung vom Rohstofflieferanten bis hin zum Patienten gewährleisten zu können. 3M vollfluorierte Kunststoffe und SiC-Materialien für Inliner, Dichtungen und Gleitringdichtungen als medienberührende Komponenten erfüllen die FDA „Food and Drug Administration“, Biokompatibilität sowie strenge Umweltrichtlinien und Verordnungen.
Anwendungen: Wasserversorgung und industrielles Abwasser
Für die Wasserversorgungsindustrie stellen zahlreiche zertifizierte und qualifizierte 3M vollfluorierte Kunststoffe und SiC Materialen eine sichere und kontaminationsfreie Bauteilelösung bei der Konstruktion von Pumpen und Wasserbehandlungsequipment dar.
Die Materialen werden auch in Abwasser- und Klärwerkspumpen eingesetzt, verbunden mit speziellen Einsatzbedingungen und Betriebsanforderungen, die durch die verunreinigten und häufig mit Feststoffen beladenen Fluide bedingt sind.
Erzeugung von klimaneutralem Wasserstoff
Ein Zukunftsfeld für komplexe Pumpentechnologien dürfte sich mit der Erzeugung von klimaneutralem Wasserstoff („Green Hydrogen“) verbinden.
Hier dienen Pumpen und Kompressoren zur Verdichtung von Wasserstoff, womit sich neue Anforderungen auch an Dichtungen und die dafür verwendeten Kunststoffe ergeben.
Den Schwerpunkt der Anwendung vollfluorierter Kunststoffe stellen dabei Elektrolysezellen dar, in denen aus Wasser durch die Verwendung von Energie aus Wind- und Solarkraft die Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff erfolgt.
Als Bauteile kommen insbesondere Ionen-permeable Fluormembranen und zu deren Fixierung Rahmendichtungen aus TFM Modified PTFE zum Einsatz. Aufgrund der großen Dimensionen dieser Dichtungen ist eine wirtschaftliche Fertigung insbesondere durch Anwendungen der Schweißtechnologie möglich. Dafür eignet sich 3M Dyneon TFM Modified Granules TFM 1600 in besonderem Maße.
Umfassender Support und Kompetenz aus einer Hand
Vollfluorierte Kunststoffe und technische Keramiken tragen auf vielfältige Weise zu ausfallsicheren Pumpenanlagen und zu einer effizienten Fertigung bei.
3M unterstützt dabei umfassend: von der technischen Beratung über die individuelle Lösungsfindung bis hin zur Lieferung der Materialien in hoher Güte. Dank der hoch automatisierten Fertigungsprozesse kann ein konstantes Qualitätsniveau über die gesamte Prozesskette hinweg gewährleistet werden. Das schafft Vorteile und Mehrwerte gleich in vielfältiger Hinsicht – der Steigerung der Mitarbeitersicherheit zählt ebenso dazu wie eine verbesserte Umweltsicherheit, mehr Prozesssicherheit und damit verbundene Kostenreduktionen.
Anfragen richten Sie bitte an specialmarkets@mmm.com
Autoren:
Dr. Lahbib Abahmane
Global Application Engineer
3M Deutschland GmbH
Maximilian Zinser, M. Sc.
Application Engineer PTFE Compounds & Fluoroplastics
Advanced Materials Division
Dyneon GmbH
Tochtergesellschaft der 3M Deutschland GmbH
Dr. Michael Schlipf
Geschäftsführer FPS GmbH
