Faserwerkstoff erfüllt die Ansprüche für Industrie 4.0

Auf dem Weg zur sprechenden Dichtung

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Mit der Entwicklung der Faserstoffdichtung Novapress 880 stößt Frenzelit die Tür in die Zukunft gleich in verschiedener Hinsicht auf. Einmal ermöglicht die Gasket-Code-Technology eine lückenlose Identifikation selbst kleinster gestanzter Dichtungen. Zweitens ermöglichen optimierte Eigenschaftskombinationen eine deutlich gesteigerte Anpassungsfähigkeit bei gleichzeitig robuster mechanischer Festigkeit. Und drittens sorgen Dichtheit, Praxistauglichkeit und langlebige Zuverlässigkeit für eine gesteigerte Anlagenverfügbarkeit.

Ein Flachdichtungswerkstoff muss ganz unterschiedliche Eigenschaften erfüllen. Dazu gehören:

  • Leckageperformance
  • Chemische Beständigkeit
  • Temperaturbeständigkeit
  • Anpassungsvermögen an Dichtflächen-unebenheiten
  • Mechanische Stabilität auch bei hohen Temperaturen
Einige dieser Eigenschaften stehen im Konflikt miteinander. Vereinfachend kann man feststellen, dass eine hohe Dichtheit, die in der Regel mit einer hohen Anpassungsfähigkeit einhergeht, im Widerspruch zu einer ausgeprägten mechanischen Festigkeit bei Temperaturen von oberhalb ca. 100 °C steht. Zur hohen Kunst eines Dichtungsherstellers gehört es, einen immer besseren Kompromiss zu finden.
Während man früher die Eigenschaften im Wesentlichen mit den Anteilen der Faser und des Bindemittels bestimmte, spielen in modernen Rezepturen die sogenannten Funktionsfüllstoffe eine entscheidende Rolle. Nahezu jede Eigenschaft der Dichtung kann gezielt beeinflusst werden. Darüber hinaus bedarf es hochpräziser Fertigungsverfahren. Frenzelit stellt seine Dichtungsplatten mit modernster Kalandertechnik her. Die Mischungen bestehen ausschließlich aus hochwertigen Rohstoffen. Jede Rohstoffcharge unterliegt dabei nicht nur präzisen Spezifikationen, sondern wird darüber hinaus einer strengen Wareneingangskontrolle unterzogen. Nur geprüfte und freigegebene Ausgangsrohstoffe gelangen in die Produktion.
Ein Prozessleitsystem überwacht und steuert die Zusammenstellung der Rezepturen, das Mischverfahren und schließlich den eigentlichen Kalandrierprozess. Jedes Fertigungslos ist mit einer eindeutigen Identifizierung versehen, die eine lückenlose Rückverfolgbarkeit der Dichtungsplatte ermöglicht.
Die Datenmenge, die durch das Prozessleitsystem im Laufe der Jahre gesammelt und archiviert wurde, bildet auch die Basis für die Forschung und Entwicklung, da man gezielt einzelne Parameter, nicht nur der Rezeptur, sondern auch des hochkomplexen Fertigungsprozesses verändern und auf ihre Wirksamkeit hin untersuchen kann. Auf diese Art und Weise baut der Hersteller umfassendes Know-how auf – die Grundlage für immer bessere Kompromisse in Bezug auf das Eigenschaftsprofil.
Dichtungskennwerte nach DIN EN 13555
Hochwertige Faserstoffdichtungen werden in unzähligen Anwendungen bis zu einer Temperatur von ca. 150 °C eingesetzt. Ein großer Vorteil liegt in der Robustheit dieser Dichtungen. Dadurch ergibt sich ein äußerst zuverlässiges Handling und eine leichte Verarbeitbarkeit. Faserdichtungen sind sowohl für Flansch- als auch für Verschraubungsdichtungen einsetzbar. Die Produkte lassen sich jedoch nicht sehr stark zusammendrücken. Dieser Nachteil setzt Grenzen, wenn Dichtungsauslegungen gemäß DIN EN 1591-1 [5] und VDI 2290 erfolgen sollen. Die Dichtungskennwerte gemäß DIN EN 13555 erfordern relativ hohe Mindestflächenpressungen, die nicht in jedem Flanschsystem problemlos aufgebracht werden können.
Die meisten Anlagen der Prozessindustrie unterliegen der TA Luft. Sie fordert umsetzbare Auslegungen von Dichtverbindungen gemäß der in der VDI-Richtlinie 2290 genannten Dichtheitsklasse L0,01. Dazu ist wiederum eine außergewöhnlich gute Leckageperformance bereits bei relativ geringen Flächenpressungen notwendig. An diesem Kriterium scheiterten bislang klassische Faserdichtungswerkstoffe. Mit der neuen Qualität Novapress 880 sind technisch sinnvolle Dichtsystemauslegungen problemlos möglich, die mehr Sicherheit hinsichtlich der Auslastung der Schrauben und Flansche bieten. Ebenso stellt Novapress 880 für den Montagevorgang eine signifikant höhere Fehlerverzeihlichkeit zur Verfügung. Einfach ausgedrückt: Auch bei manueller Montage inklusive aller systembedingten Anziehtoleranzen arbeitet eine Dichtverbindung mit Novapress 880 innerhalb der von TA Luft und VDI 2290 geforderten Grenzen.
Unter 20 MPa für den Wert Qmin L0,01 bei 40 bar Innendruck sind eine klare Ansage. Der Qsmin-Wert für die gleiche Dichtheit von 5 MPa überzeugen für Berechnungen nach DIN EN 1591–1. Die Anforderungen des vom VCI herausgegebenen Leitfadens zur Montage von Flanschverbindungen bezüglich der PQR-Werte werden ebenfalls zuverlässig erfüllt.
Eine weitere Besonderheit dieser äußerst anpassungsfähigen Dichtung ist, dass die Performance hinsichtlich der Dichtheit gleichermaßen mit und ohne Innenbördel erreicht wird. Der Anwender hat damit die Freiheit, Novapress 880 einfach aus der Platte gestanzt oder bei nahezu identischen Kennwerten mit einem Edelstahlinnenbördel zu beziehen. Das reduziert Lagerhaltung und Logistik in der Herstellung der Dichtung und eröffnet das damit verbundene Einsparpotenzial.
Je anpassungsfähiger desto dichter
Zahlreiche Leckagemessungen zeigen, dass der überwiegende Anteil der Leckage bei Faserstoffdichtungen über die Oberflächen erfolgt. Daraus ergeben sich zum Teil erhebliche Unterschiede zwischen den im Labor und an der realen Flanschverbindung gemessenen Werten. Besonders bei nicht mehr fabrikneuen Flanschen, die Gebrauchsspuren oder sogar Beschädigungen aufweisen, ergeben sich deutlich höhere Leckagewerte. Die konstruktive Begrenzung der Flächenpressung, die sich durch die verwendeten Flansch-Schrauben-Kombinationen ergibt, erschwert in der praktischen Umsetzung die Einhaltung gesetzlich geforderter Dichtheitskriterien. Dieser Herausforderung lässt sich nur mit einer signifikant höheren Anpassungsfähigkeit der Dichtung an die Flanschunebenheiten erfolgreich begegnen.
Novapress 880 bietet mit ca. 18 % Zusammendrückung nach ASTM F36J eine Verdreifachung der marktüblichen Werte. Damit werden die erwähnten Flanschunebenheiten bereits bei vergleichsweise geringen Flächenpressungen zuverlässig ausgeglichen.Mit verbesserter Verfahrenstechnik und weiterentwickelter Materialzusammensetzung werden bewährte Eigenschaften wie Medienbeständigkeit und mechanische Stabilität unter Temperatur mit hoher Anpassungsfähigkeit kombiniert.
Besonders bemerkenswert an dieser Weiterentwicklung ist die Kombination von wichtigen Eigenschaften. Trotz der signifikant höheren Zusammendrückung bleibt die Druckstandsfestigkeit auf einem zu den wesentlich härteren, klassischen Faserdichtungen vergleichbar hohem Niveau. Ohne den riesigen, durch das Prozessleitsystem gewonnenen Datenpool wäre eine derartige Verbesserung kaum gezielt herbeizuführen gewesen.
Gasket-Code-Technology
Hersteller von hochwertigen Faserdichtwerkstoffen kennzeichnen jede Dichtungsplatte. Bereits nach dem ersten Stanz- oder Schneidvorgang jedoch sind etwaige Identifizierungen nicht mehr auf dem Stanzteil erkennbar. Eine Produktrückverfolgbarkeit der fertigen Dichtung ist somit nicht mehr möglich. Die Gasket-Code-Technology für novapress 880 ermöglicht die Identifikation (Typ, Herstellzeitraum und Fertigungslot) über einen eindeutigen Fingerabdruck des Materials. Damit lässt sich sowohl die Identität des Werkstoffs als auch das entsprechende Fertigungslot exakt auslesen. Die Informationen können nicht nur im Rahmen von Wareneingangskontrollen an neuen Dichtungen enorm hilfreich sein. Auch an kleinsten Dichtungsresten kann der Fingerabdruck sicher nachgewiesen werden. Dies funktioniert auch problemlos an ausgebauten Dichtungen nach beliebiger Temperatur- und Medieneinwirkung. Novapress 880 erfüllt damit die im Rahmen von „Industrie 4.0“ geforderte Transparenz aller Anlagenkomponenten. Dies stellt den wichtigen Schritt zur „sprechenden“ Dichtverbindung dar.

Marco Schildknecht
Leiter Anwendungstechnik Dichtungen,Frenzelit Werke
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