Mit hoher Lebensdauer

Dipl.-Ing. Joachim Öhrle

PTFE-Verbundmembranen (Abb. 1), mit einer zum Medium geschlossenen Fläche, setzen sich aus vier Hauptkomponenten zusammen. Die medienberührte Fläche bildet eine geschlossene PTFE-Folie, bei der die Folienstärke abhängig von der Membrangröße zwischen 0,5 mm und 1,5 mm variieren kann. Sie ist chemisch mit einem Trägerelastomer verbunden. Als Standardqualitäten haben sich hierbei NBR- oder EPDM-Elastomere durchgesetzt. Bei besonderen Anforderungen, wie zum Beispiel dem Pumpeneinsatz im Ex- geschützten Bereich, können die Verbundmembranen jedoch jederzeit auch in Sonderqualitäten ausgeführt werden.

Um ein Aufblasen der Membrane im Betrieb zu verhindern, wird in das Trägerelastomer zusätzlich ein Gewebe zur Verstärkung eingebettet. Die im Pumpbetrieb auf die Membrane einwirkenden Kräfte werden nahezu vollständig durch das Gewebe aufgenommen und zur Einspannstelle, dem Pumpengehäuse, übertragen.

Ebenfalls in das Trägerelastomer ist der so genannte Membrankern integriert. Hierbei handelt es sich um ein Aluminium-, (Edel-) Stahl- oder Messingteil, das mit einem Anschlussgewinde versehen ist, so dass die direkte Ankopplung der Pumpenwelle problemlos erfolgen kann.

In sich geschlossene PTFE-Verbundmembranen bieten zahlreiche Vorteile:

Die Pumpenreinigung (CIP) wird nicht durch Spalte und Übergangsbereiche beeinträchtigt wie sie bei einem Membransystem mit Spanntellermontage existieren. Die Membranmontage gestaltet sich sehr einfach, da die Membrane nicht im inneren Einspannbereich mittels zwei Tellern und unter Einwirkung von hohen Spannkräften gehalten und abgedichtet werden muss. Zur Montage sind keinerlei Hilfsmittel oder Montagewerkzeuge notwendig. Mediumsleckage können bei einem geschlossenen Membransystem gänzlich ausgeschlossen werden.

Im Vergleich zu den Elastomeren besitzt PTFE eine sehr geringe Elastizität. Bei hohen dynamischen Massenkräften und insbesondere bei ungünstigen Membrangeometrien kommt es immer wieder zu unerwünschten Dehneffekten in der PTFE-Folie. Diese wirken sich negativ auf die Abrolleigenschaften und damit auf die Lebensdauer der Membranen aus. Der biegsame Bereich der Membrane, auch als Rollschlaufe bezeichnet, knickt aus, die Membrane arbeitet instabil, so dass mittelfristig ein Membranversagen nicht auszuschließen ist.

Um die Abrolleigenschaften von PTFE-Verbundmembranen zu verbessern, entwickelte Ulman Dichtungstechnik eine neue PTFE-Membranstruktur (Abb. 2). Der biegsame Bereich der Membrane weist dazu eine Vielzahl von Erhebungen in der PTFE-Auflage auf. Durch diese Noppen mit einer kreisförmigen oder elliptischen Grundfläche erhält der biegsame Membranabschnitt Versteifungszonen, die für eine gleichmäßige Belastungsverteilung in der Rollschlaufe sorgen und beim Abrollen der Membrane wesentlich zur definierten Formgebung beitragen. Die Verbundmembrane führt durch die Versteifungszonen eine definierte und stabile Rollbewegung aus.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Technologie ist ferner, dass der Abroll- bzw. der Eigenwiderstand der Membrane nicht erhöht wird. Durch die flexiblen Bereiche zwischen den Noppen lässt sich der biegsame Membranabschnitt leicht und schon mit geringem Druck umstülpen.

Die Noppenstruktur der Verbundmembrane auf der Produktseite bewirkt überdies einen besseren Verbund zwischen der PTFE-Folie und dem Trägerelastomer. Begründet ist diese Haftungszunahme durch den Verzahnungseffekt der Noppen, sowie auf die größere Bindungsfläche durch die noppenförmigen Ausprägungen.

Die Membranen können mit dem klassischen – nicht modifizierten – PTFE ausgestattet werden, dessen typische Werkstoffeigenschaften die sehr gute Chemikalienbeständigkeit (pH 0 bis 14), der breite Temperatureinsatz sowie die ausbleibende Werkstoffalterung sind.

Der Einsatz von TFM, dem PTFE der zweiten Generation, bietet sich vor allem für die Anwendungsfälle an, wo hinsichtlich Sicherheit und Zuverlässigkeit hohe Anforderungen gelten. Mit TFM steht der Membrantechnologie ein hochflexibler Werkstoff zu Verfügung, dessen Eigenschaftsprofil vergleichbar dem des klassischen PTFE ist. Darüber hinaus zeichnet sich das TFM noch aus durch bessere Werkstoffkennwerte, wie die geringe Deformation unter Last oder das dichte Polymergefüge, die im Vergleich zum klassischen PTFE äußerst geringe Gasdurchlässigkeit und die glattere Oberfläche.

Halle 8.0, Stand S46-S51