Werkstoffoberflächen/ Werkstoffe

Moderator: Matthias Balley

PTFE Dichtungen für die Lebensmittelindustrie

Kategorie: | Werkstoffoberflächen/ Werkstoffe » Polymere
Dieser Artikel wurde eingestellt von: Maico Ludwig

Aufgrund der stetig wachsenden und erhöhten Anforderungen in der Lebensmittel-, Chemie- und Pharmaindustrie sowie der Biotechnologie ist ein Einsatz von reinen Elastomerwerkstoffen nicht mehr denkbar.
Hier findet der Techniker schnell den Zugang zum Werkstoff Polytetrafluorethylen (PTFE).

Wobei sich PTFE aufgrund seiner Temperaturbeständigkeit von minus 200°C bis hin zu plus 260°C, der guten Antihafteigenschaften und der nahezu universellen Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Ölen oder Additiven besonders eignet.
Daher liegt es nahe, PTFE als Werkstoff für die Dichtungsentwicklung einzusetzen.

Abhängig von der speziellen Dichtungsanwendung sind jedoch die Anforderungsprofile sehr unterschiedlich. Wobei im Wesentlichen die Dichtheit bzw. die Leckagefreiheit der Dichtung im Vordergrund steht.

Während bei statischen Dichtungen häufig Eigenschaften wie Rückstellverhalten bzw. Druckverformungsrest, Druckbeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit oder die wechselnde Temperaturbelastung im Vordergrund steht, überwiegen bei dynamischen Dichtungsanwendungen mehr die Eigenschaften von minimalen Eigenabrieb, der Reibungskoeffizient, die Elastizität des Dichtungswerkstoffes, und die Biegewechseleigenschaften.

Die drei wesentlichen Einflußgrößen, wie PTFE Aufbau, die Einmischung von Füllstoffen und das Design, definieren das Eigenschaftsprofil der Dichtung im Wesentlichen.

Der PTFE Werkstoff kann in weiten Bereichen entweder durch chemische Modifizierung oder durch spezielle Verarbeitungsvarianten in seinen Eigenschaften stark beeinflusst werden.

Die Beständigkeit gegenüber Druckbeanspruchung, die Elastizität oder die Wechselbiegeeigenschaften lassen sich damit gezielt den Anforderungen anpassen. Wobei gerade die Wechselbiegeeigenschaften mit der Dicke des Werkstoffes abnehmen.

Die Individualität des PTFE’s wird durch den Lieferanten mithilfe des Füllstoffes entscheidet bestimmt. Wobei der Füllstoff die Festigkeit bzw. Druckbeständigkeit, den Verschleiß, die Wärmedehnung, die Biegefestigkeit, die thermische Leitfähigkeit und im Wesentlichen die Kriechneigung positiv beeinflusst.

Die Materialeigenschaften des jeweiligen Füllstoffes, wie Glasfaser, Kohlefaser, Grafit oder Hochleistungsthermoplat in Kombination mit dem PTFE Ausgangsmaterial, ergibt ein PTFE Compound der in seinen Eigenschaften dem herkömmlichen PTFE übertrifft.
Wobei auch herkömmliche PTFE Compounds bei translatorischer Beanspruchung den heutigen Anforderungen nicht 100%tig gerecht werden.

Die Kombination von einem PTFE- Compound und einem Elastomer und gegebenenfalls einer Stützfolie kann heute die Anforderungen im Markt bewältigen.
Wobei hier zumeist ein Elastomer mit einem PTFE- Schild versehen wird. Indem das PTFE- Compound der Produktseite zugewandt und das Elastomer vom Produkt abgeschirmt wird.
Im Zusammenspiel bewältigt das Elastomer das Rückstellverhalten und sorgt für eine definierte Dichtungsverpressung an der Einspannstelle.
Wobei Elastomere wie EPDM, NBR und HNBR Verwendung finden.

Grundsätzlich ist ein Dichtungskonzept, das auf eine Funktionstrennung der einzelnen Teilfunktionen des Dichtungssystems beruht, eine sehr gute Lösung.

Beispiele hierfür findet man im Handel, wie den PTFE ummantelten O-Ring, die Membrandichtung bei Absperrorganen und Lippendichtungen in Hydraulikzylindern, Radialwellendichtringe, Manschettenverpackungen und noch viele weitere Dichtungen werden aus gefüllten PTFE in Kombination mit Elastomer hergestellt.