Grünes Licht für FFKM bei Extremtemperaturen

Der Autor: Ulrich Fenner Produktmanager Perlast, C. Otto Gehrckens

Für Anwendungen im Tieftemperaturbereich bis -46 °C oder gar darunter bieten sich nur wenige Elastomerwerkstoffe an. Silikon (VMQ) kann durch die gute Tieftemperaturflexibilität in diesen Bereichen bis -60 °C überzeugen, zeigt aber Schwächen in der chemischen Beständigkeit oder auch im Hochtemperaturbereich. Alternativ gibt es bisher nur spezielle FKM-Werkstoffe, die bezüglich der chemischen Resistenz gegenüber unterschiedlichen Medien eingegrenzt oder bei Temperaturen über +200 °C nicht einsetzbar sind.

FFKM-Elastomerwerkstoffe weisen zwar die größte Beständigkeit gegenüber chemischen Medien auf und sind darüber hinaus zudem extrem hochtemperaturstabil teilweise bis zu +327 °C, allerdings hat diese Werkstoffgruppe Schwächen im Tieftemperaturbereich und kann normalerweise nur bis maximal -15 °C eingesetzt werden. Darunter fanden nur sehr spezielle FFKM-Werkstoffe Verwendung. Deren Tieftemperaturflexibilität wurde mittels Zusätzen wie Weichmachern erreicht. Problematisch ist, dass Weichmacher bei Temperatur- oder Druckwechseln aus dem Werkstoff diffundieren. Dieser verhärtet dann, gibt den Stoff an das Produkt oder die Umgebung ab und verliert die Tieftemperaturflexibilität und dadurch seine Dichtungseigenschaft.

Für diese Anforderungen bietet C. Otto Gehrckens (COG) die FFKM-Werkstoffgruppe Perlast ICE an. Dazu gehören zwei Werkstoffe, die bei extrem tiefen Temperaturen und überall dort anwendbar sind, wo hohe und/oder tiefe Temperaturen vorhanden sind und gleichzeitig aggressive chemische Einflüsse herrschen. Auch bei Temperaturschwankungen treten keinerlei Probleme auf. Sehr gute mechanische und elastische Eigenschaften garantieren eine problemlose Montage auch bei Tieftemperaturen und runden das enorme Leistungsprofil ab. Die Perlast-ICE-Werkstoffe wurden für den Einsatz unter extremen Bedingungen und einen Tieftemperatureinsatz auch über einen langen Zeitraum entwickelt. Dabei genügte es nicht, die Additive zu verändern. Es bedarf eines sehr viel tieferen Know-hows der Polymerchemie. Die Perlast-Forschungsabteilung konnte durch die gezielte Veränderung der molekularen Polymerstruktur eine langanhaltende Tieftemperaturbeständigkeit bis -46 °C bei gleichzeitig geringem Druckverformungsrest von Perlast ICE G75LT und G90LT erreichen und so eine dauerhafte Dichtungsleistung im Tieftemperatureinsatz überhaupt erst ermöglichen. Die Compounds weisen zudem durch ihre kleine Durchlässigkeit (Permeabilität) ein äußerst geringes Quellungsverhalten auf und ermöglichen daher eine längere Lebensdauer beispielsweise in Ventilen, Pumpen und Gleitringdichtungen. Beide Werkstoffe eignen sich darüber hinaus für den Einsatz in Bauteilen oder Baugruppen mit API 6A & 6D der Ventil- und Armaturenindustrie.

Die Perlast ICE Compounds wurden speziell für die extremen Anforderungen im Tieftemperatureinsatz entwickelt und umfangreichen Tests unterzogen. Die Tests belegen, dass diese FFKM-Werkstoffe selbst unter Extrembedingungen überzeugen. Der zweite Werkstoff Perlast ICE G90LT erfüllt dabei die Anforderungen des Norsok Standards M-710 zur Beständigkeit gegen „Explosive Dekompression“ (AED), die bei plötzlichem Druckabfall die Elastomerdichtungen beschädigen können und die Anwender als auch Konstrukteure in der Gasindustrie immer wieder vor große Probleme stellt. Perlast ICE G90LT hat zudem auch den Norsok M-710 gegen Sauergas erfolgreich bestanden.

Für die Tieftemperaturtests wurde eigens eine realistische Testapparatur aufgebaut. Der Test lief dann wie folgt ab: Ein Kolben im Zylinder wurde mit einem O-Ring aus dem FFKM-Werkstoff Perlast ICE G75LT abgedichtet. Zunächst wurde die Apparatur auf 246 bar (3.574 PSI) unter Druck gesetzt und kontrolliert heruntergekühlt. Der erste Druckabfall und damit der Ausfall der Dichtung wurde bei -60 °C registriert. Es erfolgte daraufhin eine Selbstabdichtung des O-Rings durch einen geringen Temperaturanstieg, womit der Dichtungswerkstoff wieder ausreichend flexibel wurde. Im weiteren Testverlauf wurde die Apparatur weiter heruntergekühlt und der nächste und endgültige Ausfall der Dichtung bei -100 °C festgestellt. Der Tieftemperaturtest für den zweiten Perlast ICE Werkstoff G90LT war im Wesentlichen identisch. Das Testdiagramm zeigt deutlich, dass Tieftemperatureigenschaften sich mit zunehmendem Druck verbessern und dieser FFKM-Werkstoff bei Drücken von 600 bar sogar bis -80 °C eingesetzt werden kann.

Die neuen FFKM-Compounds verfügen damit neben einer hohen thermischen und chemischen Beständigkeit auch über eine sehr gute Kältebeständigkeit. Die beiden Werkstoffe sind darüber hinaus im Hochtemperaturbereich einsetzbar und eignen sich auch für Anwendungen mit extremen Temperaturbandbreiten. Die Compounds sind beständig gegen Gasodor S-Free gem. EN 549 Nr. 6.2 und äußerst resistent gegenüber Säuren und Amine. Die guten mechanischen und elastischen Eigenschaften garantieren eine problemlose Montage.

Perlast ICE eignet sich für statische und dynamische Anwendungen und kann zu O-Ringen – in beliebigen Größen bis 2,5 m Außendurchmesser und in kundenspezifischen Formen – verarbeitet werden. Unter bestimmten Umständen können diese Werkstoffe auch weit unterhalb des vom Hersteller angegebenen Tieftemperaturbereichs von -46 °C problemlos eingesetzt werden. Die beiden FFKM-Werkstoffe können auch bei Anforderungen nach API 6A & 6D eingesetzt werden.

Halle 4, Stand G21

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