Dampfbeständiges Fluorelastomer widersteht hohen Temperaturen in Reinigungszyklen

Richtig vernetzt

Dichtungen von PPE aus peroxidvernetztem Fluorpolymer widerstehen hohen Temperaturen in Dampf-Reinigungsprozessen sowie Lösemitteln während des Produktionsprozesses
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Elastomerdichtungen in pharmazeutischen Anlagen müssen beständig sein gegen Chemikalien und Lösemittel, die bei der Herstellung von Roh- und Wirkstoffen verwendet werden. Genauso wichtig ist auch ihre Beständigkeit gegen wiederholte Reinigungszyklen mit Wasser und Dampf bei hohen Temperaturen. All dies mit einem einzigen Elastomerwerkstoff abzudecken war bisher schwierig, wenn man nicht auf ein kostenintensives Perfluorelastomer zurückgreifen wollte. Jetzt gibt es ein peroxidvernetztes Fluorelastomer, das dies kann.

In pharmazeutischen Anlagen kommen die verschiedensten Typen von FDA- und USP Class VI-konformen Dichtungswerkstoffen zum Einsatz. Wasserbeständiges EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Elastomer der M-Klasse) zum Beispiel wird häufig eingesetzt in Anlagen, die wasserbasierte Produkte verarbeiten. Bei Kontakt mit Chemikalien wird häufig ein hydrierter Nitril-Butadien-Kautschuk (HNBR) verwendet. Beide Werkstoffe haben jedoch auch ihre Schwächen. EPDM ist nicht ausreichend chemikalienbeständig und HNBR quillt in Wasserdampf auf. Beide sind nicht beständig gegen hohe Temperaturen ab +150 °C.

Dichtungen aus Fluorelastomeren (FPM) dagegen sind beständiger gegen hohe Temperaturen sowie gegen zahlreiche Chemikalien und Lösemittel. Leider ist diese Elastomergruppe aber empfindlich gegenüber Heißwasser und Dampf. Bisher mussten Prozessingenieure FPM-Dichtungen in sehr kurzen Abständen austauschen, um ein Versagen der Dichtung während der Produktion zu vermeiden. Als Alternative zu den FPM-Dichtungen könnten von Anfang an Dichtungen aus Perfluorelastomer (FFPM) eingesetzt werden, die gegen pharmazeutische Produkte und Dampfreinigungsverfahren weitgehend unempfindlich sind. In den meisten Fällen aber würden die Kosten dieses leistungsstarken Elastomers seine Produktivitätsvorteile überwiegen.
Kondensation kontra Peroxid
Die Entwicklungen zur Verbesserung der Wasser- und Dampfbeständigkeit von FPM konzentrieren sich auf die Herstellungsweise des Elastomers. In der Werkstofffamilie der FPM gibt es verschiedene Vernetzungssysteme. Das ist die Vulkanisierung genannte chemische Reaktion, in der die Polymerketten miteinander verbunden werden. Die meisten FPM-Dichtungswerkstoffe gehören zu einer von zwei Gruppen: Copolymere und Terpolymere. Die weit verbreiteten, herkömmlichen Copolymer-Fluorelastomere mit Bisphenolvernetzung werden in einer Kondensationsreaktion vulkanisiert; bei dieser fällt Wasser als Reaktionsprodukt an. Wenn das Fluorelastomer einer Hochtemperatur-Wasser- oder Dampfumgebung ausgesetzt ist, kehrt sich die Vernetzungsreaktion um, wodurch die Struktur des Werkstoffs aufgebrochen wird und die Dichtung versagt.
Peroxidvernetzte Terpolymer-Fluorelastomere unterliegen nicht dieser Kondensationsumkehr. Die Peroxidvernetzung beruht auf einer Reaktion unter Beteiligung freier Radikale und führt dadurch zu einer besseren Wasser- und Dampfbeständigkeit. Dadurch und dank neuer Compoundierungstechniken können FPM-Elastomere heute Dampfreinigungsprozessen mit Temperaturen bis zu +200 °C standhalten.
Kürzlich wurde ein peroxidvernetztes Fluorelastomer nach FDA zugelassen, wodurch das Elastomer auch in pharmazeutischen Prozessanlagen Einsatz finden kann. Das dampfbeständige Fluorelastomer wurde bereits in Anwendungen wie Steril-Rohrleitungskupplungen und Kugelsegmentventilen als Dichtung eingesetzt. In beiden Fällen überstanden die FPM-Dichtungen sehr viel mehr Dampfreinigungszyklen als herkömmliche FPM-Dichtungen, bevor sie ausgetauscht werden mussten.
Hält mehr Zyklen stand
Die Entwicklung dampfbeständiger, peroxidvernetzter Fluorelastomere erspart Prozessingenieuren in Zukunft die Entscheidung zwischen herkömmlichen FPM-Dichtungen mit ihren schlechten Dichtungseigenschaften in Wasser und Dampf und den EPDM-Werkstoffen, die in Wasser und Dampf gut arbeiten, aber nicht so chemikalien- und hochtemperaturbeständig sind wie FPM. Darüber hinaus bietet dieses Fluorelastomer noch den Vorteil einer erheblichen Produktivitätssteigerung, weil dieselbe FPM-Dichtung länger und in mehr Dampfreinigungszyklen eingesetzt werden kann, bevor sie ausgetauscht werden muss.
Online-Info www.cav.de/0310419
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