Sprengt Anwendungsgrenzen

Hochwertige FKM-Werkstoffe sind aus anspruchsvollen Dichtungsaufgaben nicht mehr wegzudenken. Sie werden in Rohre, Leitungen, Ventile, Pumpen, Motoren, Gleitringdichtungen, Rührwerke, Kupplungen und Vakuumpumpen, Motoren, Kessel, Autoklaven, Anlagen der Lackindustrie u. v. a. m. verbaut. Die Einsatzgebiete erstrecken sich von der chemischen Industrie über den gesamten Maschinenbau, sprich alle Einsatzgebiete, wo neben einer hohen thermischen auch eine hohe chemische Beständigkeit erforderlich ist. Die Einsatzbereiche für FKM-Compounds sind dementsprechend vielseitig. Dennoch haben auch moderne FKM-Dichtungswerkstoffe gravierende Probleme bei bestimmten Anwendungen. Sie können zwar bei den unterschiedlichen aggressiven Medien eingesetzt werden, aber kaum ein anderes Betriebsmedium verursacht bei Elastomerdichtungen mehr Probleme als Wasser oder Wasserdampf, insbesondere bei hohen Temperaturen. Neben einer chemischen Beeinträchtigung kommt es hier zu teilweise sehr starken Volumenquellungen und damit zu Beschädigungen der Dichtungen und infolgedessen zu Leckagen. Daher war man bisher meist auf hochpreisige FFKM-Werkstoffe angewiesen.

Damit Elastomerdichtungen, z. B. O-Ringe, ihrer Dichtfunktion entsprechen können, ist es notwendig, dass die Einbauräume, die sogenannten Nuten, optimal ausgelegt sind. Die Nuttiefe muss dabei so ausgelegt sein, dass eine ausreichende Verpressung des Dichtungswerkstoffes stattfindet. Gleichzeitig muss ein ausreichender Freiraum bei der Festlegung der Nutbreite gewährleistet sein. Bei der Bemessung der Nutbreite ist das wichtigste Kriterium, eine Nutüberfüllung zu vermeiden. Deshalb wird üblicherweise bei der Konzeption einer Nut davon ausgegangen, dass der O-Ring diese bis zu maximal 85 % ausfüllen sollte, damit er noch Platz hat, sich im Falle einer Volumenzunahme (Quellung, thermische Ausdehnung) noch ausdehnen zu können. Doch selbst wenn die Nutauslegung korrekt durchgeführt worden ist, gibt es beim Einsatz mit FKM Compounds mit Heißwasser oder Wasserdampf meistens gravierende Schwierigkeiten, da die Werkstoffquellung größer ist als der Nutfreiraum. Da Elastomere sich wie Flüssigkeiten verhalten und nicht verdichtbar/komprimierbar sind, kommt es bei einer zu starken Volumenquellung unweigerlich zur Spaltextrusion. D. h., der Dichtungswerkstoff wandert in den abzudichtenden Spalt der Maschinenteile, was zur Zerstörung der Dichtung führt.

Der Spezial-FKM-Werkstoff Vi 480 von C. Otto Gehrckens (COG) besitzt die chemische Beständigkeit eines Hochleistungs-FKM-Compounds und eignet sich zudem auch für die bisher nicht zufriedenstellenden Einsätze in Heißwasser- oder Wasserdampfanwendungen. In der Praxis und hier insbesondere in der chemischen Prozessindustrie kommt es häufig zu starken Wechselwirkungen zwischen aggressiven Medien, wässrigen Verbindungen oder Heißwasser. In jedem Fall bisher ein Ausschlusskriterium für den Einsatz von herkömmlichen FKM-Dichtungswerkstoffen.

Die bisher allgemeingültige Aussage: „Generell ist FKM nicht Heißwasser oder Wasserdampfbeständig“, muss mit dem Spezialwerkstoff Vi 480 revidiert werden. Vi 480 wurde speziell für Anwendungen entwickelt, in denen neben einer sehr guten Chemikalienbeständigkeit gleichzeitig auch eine gute Heißwasser- oder Wasserdampfbeständigkeit gefordert wird. Bei diesen Bedingungen versagen die meisten FKM-Werkstoffe aufgrund der chemischen Beeinträchtigung oder durch die beschriebene extreme Volumenquellung. Der für diese Einsatzzwecke konzipierte FKM Compound Vi 480 mit einer Härte von 80 Shore A weist darüber hinaus selbst unter diesen schwierigen Einsatzbedingungen einen sehr niedrigen Druckverformungsrest auf (Druckverformungsrest 20 % nach DIN ISO 815 bei 22 h/200 °C). Der Werkstoff wurde extern bereits ausgiebig in Realanwendungen und in einem akkreditierten Labor getestet. Die Auszüge aus den Testergebnissen sind sehr überzeugend und stellen daher eine hervorragende Basis für einen langfristigen, leckagefreien Einsatz dar.

Der Temperatureinsatzbereich ist von -15 bis +200 °C sehr breit ausgelegt und reicht für die meisten Anwendungsgebiete völlig aus. Ein weiterer Vorteil ist die sehr gute Beständigkeit gegenüber biogenen als auch herkömmlichen Kraftstoffen, sowie gegenüber Lösemitteln. Gute mechanische Eigenschaften runden das Leistungsprofil für diesen universell einsetzbaren Hochleistungswerkstoff ab. Der FKM- Sonderwerkstoff Vi 480 ermöglicht überall dort den Einsatz, wo die Dichtungsmaterialien mit Heißwasser oder Wasserdampf oder auch gleichzeitig mit aggressiven Medien, z. B. Säuren oder Laugen, in Kontakt kommen.

High-quality FKM materials are in use today wherever seal materials come into contact with aggressive media such as strong acids or alkalis. Fittings, lines, valves, pumps, engines, mechanical seals, pipework, couplings and vacuum pumps, motors, boilers, autoclaves, paint industry equipment, etc. are among the many potential applications. Special FKM compounds are also ideally suited for use with fuels. They are found in multiple branches of industry from chemicals through engineering to process technology – in short, any field in which good resistance to chemicals is required alongside high thermal resistance. However, despite this versatility, FKM seal materials experience significant difficulties in certain situations.

Although the latest FKM seal materials are now suitable for use with a variety of aggres-sive media, few operating media cause quite as many problems for elastomer seals as water or steam, especially at high temperatures. In addition to chemical deterioration, there can sometimes be very significant expansion, damaging the seals and resulting in leakages.

In order for elastomer seals such as O-rings to perform their sealing function correctly, they must be inserted in installation spaces – grooves – designed for this purpose. The groove depth must be such that the seal material is adequately compressed. At the same time, sufficient free space needs to be allowed when determining the width of the groove. The most important criterion when selecting the width is to avoid any possibility of it being overfilled. As a result, it is common to let the O-ring occupy up to 85 % of the groove, so that it has room to expand if the volume increases (swelling, thermal expansion). Yet even if the groove has been optimally designed, using FKM compounds in the presence of hot water or steam tends to cause severe problems because the swelling of the material is greater than the available free space in the groove. Since elastomers behave like fluids and cannot be compressed, too big an increase in volume inevitably leads to gap extrusion. The seal material migrates into the gaps in the machine parts that are intended to be sealed and the seal itself is destroyed.

In addition to providing the chemical resistance of a high-performance FKM compound, C. Otto Gehrckens‘ (COG) special FKM material Vi 480 is also ideally suited for what have traditionally been sub-optimal applications in the presence of hot water or steam. In practice, there is often significant interaction between aggressive media, aqueous compounds and hot water, which would hitherto have automatically excluded conventional FKM seal materials.

The previously universally held belief, that “FKM generally has poor resistance to hot water or steam” will have to be amended as a result of COG’s special Vi 480 material. Vi 480 was explicitly developed for applications in which good resistance to hot water or steam is required alongside very good resistance to chemicals. In such conditions, the majority of FKM materials fail either due to chemical deterioration or because of the extreme volume increase described above. Vi 480, as an FKM compound with a hardness rating of 80 Shore A designed precisely for such applications, moreover has a very low compression set (20 % at 22 h/200 °C in accordance with DIN ISO 815) even in such sensitive environments. The material has al-ready been extensively tested externally in real applications by an accredited laboratory. The conclusions drawn from the test results are persuasive, presenting an excellent basis for long-term, leakage-free use.

The operating temperature range is very wide – from -15 to +200 °C – and sufficient for the majority of applications. A further advantage is the outstanding resistance to both biofuels and conventional fuels as well as solvents. Good mechanical properties round off the performance profile of this universal high-performance material. Vi 480 is suitable for use wherever seal materials come into contact with hot water or steam and possibly also with aggressive media such as strong acids or alkalis, for example in fittings, pipes, lines, valves, pumps, drives or other applications in power plant and process engineering.

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