Im Dauertest

Limitierende Größe für die Stand- und Betriebszeit einer Dichtung bei Temperaturen über 100 °C ist neben der Medien- und Temperaturbeständigkeit in erster Linie die Druckstandfestigkeit. Sie ist für die Flächenpressung verantwortlich, die eine Dichtungsqualität unter Betriebsbedingungen aufrecht zu erhalten vermag.

Auf die Verhältnisse im Rohrleitungsbau und in der Verfahrenstechnik der chemischen Industrie bezogen, liegen die Leistungsparameter für eine Dichtung in der Regel im Temperaturbereich von 160 bis 200 °C bei Wechselbelastungen zwischen 10 und 15 bar. Auf den ersten Blick eine „einfache Übung“ für die dort zumeist eingesetzten faserverstärkten Flachdichtungsqualitäten, müsste man angesichts der in den meisten technischen Datenblättern angegebenen Leistungswerte meinen. Doch sollte man sich nicht allein auf diese Angaben verlassen. Bei einer Dichtung PN 25/DN 50/Schrauben 5.6, die mit einer Flächenpressung von 27 N/mm2 bei Montage eingebaut wurde, wurden beispielsweise bereits nach einer Standzeit von einigen Wochen nur noch 9 N/mm2 gemessen.

Der Grund für derartige Leistungsabfälle von Flachdichtungen liegt in der Abnahme der Flächenpressung, was sich infolge des Ausvulkanisierens (Setzverhalten) beim Hochfahren der Produktion auf die Betriebstemperatur ergibt. Wie hoch diese Leistungsminderung ausfällt, hängt unmittelbar mit der Materialzusammensetzung des Werkstoffes zusammen. Bei faserverstärkten Flachdichtungswerkstoffen werden das Setzverhalten und die Druckstandfestigkeit vor allem vom Verhältnis der darin eingesetzten Elastomere, Füllstoffe und Binder beeinflusst. Die Druckstandfestigkeit nimmt dabei in dem Maße zu, in dem der Füllstoffanteil höher und der Anteil des Elastomers niedriger ist. Mit höherem Füllstoffanteil nimmt jedoch die Gasleckage zu. Je höher wiederum der Anteil des Binders, desto schlechter fällt die Temperaturbelastbarkeit aus. Das Endergebnis ist daher häufig nur ein Kompromiss.

Novatec Premium mit Kevlar ist ein Dichtungsmaterial auf Basis von Graphit. Dieser Grundwerkstoff verfügt von Natur aus über eine sehr hohe Temperatur- und Medienbeständigkeit. In Kombination mit der zugfesten Kevlar-Faser wurde ein Werkstoffmix entwickelt, bei dem der Anteil von Binder auf ca. 5% gedrückt werden konnte. Neben einer hohen Medienbeständigkeit und Temperaturfestigkeit verfügt Novatec Premium mit Kevlar über eine relativ hohe Druckstandfestigkeit, was wiederum die Standzeiten verlängert.

Die Leistungsfähigkeit von Novatec Premium mit Kevlar wurde in einer Reihe von Tests nachgewiesen. Neben umfassenden Prüfungen nach DIN 28090-3 und ASTM F-146 zur Ermittlung der Medienbeständigkeit wurde der Werkstoff auch mehreren Tests zur Überprüfung der Druckstandfestigkeit nach einem praxisorientierten Testverfahren unterzogen.

Beim Druckstandfestigkeitstest nach der DIN 52913 wurde das 2 mm dicke Dichtungsmaterial mit einer Ausgangsflächenpressung von 50 N/mm2 beaufschlagt, bei Temperaturen von 175 °C und 300 °C über einen Zeitraum von 16 Stunden belassen und anschließend die verbleibende Restflächenpressung gemessen. Für Novatec Premium mit Kevlar erbrachte der Test eine Restflächenpressung von ca. 35 N/mm2 bei 175 °C sowie ca. 28 N/mm2 bei 300 °C. Diese Werte können gegenüber den für Dichtungen aus konventionellen FA-Qualitäten (17 bis 22 N/mm2 bei 175 °C) sowie von IT-Dichtungen (ca 25 N/mm2 bei 175 °C) bekannten Werten als Quantensprung bezeichnet werden.

Um dem Anwender noch mehr Sicherheit zu geben, wurde der Werkstoff zudem einem speziellen Langzeithärtetest zur Ermittlung der Kriech-Relaxation unterzogen. Getestet wurde ein Prüfling von 1,5 mm Dicke, der mit einer Ausgangsflächenpressung von 50 N/mm2 versehen und dann mit einer Temperatur von 300 °C über einen Zeitraum von 10 000 Stunden beaufschlagt wurde. Der von der MPA Materialprüfungsanstalt Stuttgart durchgeführte Test wurde vom Dichtungswerkstoff ohne Versagen überstanden und erbrachte nach Ablauf der über 400tägigen Marathonbelastung für Novatec Premium mit Kevlar eine Restflächenpressung von 42 N/mm2. Aufgrund der erbrachten Leistungsdaten konnte von der MPA eine Extrapolation der Druckstandfestigkeit auf 10 Jahre vorgenommen werden, die einen Wert von 39,5 N/mm2 erwarten lässt.

Halle 8.0, Stand F4-F7

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