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Das Wenn und Aber derBeständigkeiten.
Ein Leitfaden für O-Ring-Anwender!
10.11.2016
Webinar
Inhalt
• Beständigkeit von Dichtungswerkstoffen
• Beständigkeitsaussage
• Beständigkeitskriterien
• Zusammenfassung
Beständigkeit Dichtungswerkstoff
• Dichtsysteme sind hoch beanspruchte Bestandteile einer Maschine/Apparatur
• entscheidend für deren Funktionsfähigkeit
• Nutzungsdauer liegt meist unterhalb der der Gesamtkomponente einer Maschine/Apparatur
• ist ein Verschleißteil
• vorzeitiger Dichtungswechsel unerwünscht
• Dichtungswerkstoff muss beständig sein
→ was bedeutet der Begriff Beständigkeit überhaupt?
Beständigkeit
• keine Leckage (z. B. Mobilhydraulik)
• keine Wechselwirkung zwischen Inhaltsstoffen der Dichtung und dem abzudichtenden Fluid (z. B. Pharma)
• Keine Abgabe von Partikeln (z. B. Lebensmittelbereich)
• Zuverlässige Erfüllung seiner Funktion (z. B. Vakuum)
→ keine eindeutige Definition des Begriffs Beständigkeit,
ist abhängig von der jeweiligen Anwendung!
Beständigkeit
Welche Kriterien der Beständigkeit können grundsätzlich unterschieden werden?
Beständigkeitskriterien
• Temperaturbeständigkeit
• Druckbeständigkeit
• Mechanische Beständigkeit
• Medienbeständigkeit
Temperaturbeständigkeit
Werkstoffminimale
Temperaturmaximale
TemperaturStandard-NBR -25 °C 120 °Ckälteflexibler NBR -40 °C 120 °CStandard-HNBR -20 °C 150 °CEPDM -40 °C 150 °CStandard-FKM -15 °C 200 °Ckälteflexibler FKM -40 °C 200 °CETP (FEPM) -10 °C 200 °CTFE/P (FEPM) 0 °C 230 °CStandard-FFKM -15 °C 260 °Ckälteflexibler FFKM -46 °C 260 °CHochtemperatur-FFKM -15 °C 325 °CAU/EU -30 °C 120 °CCR -40 °C 100 °CACM -20 °C 150 °CHochtemperatur-ACM -20 °C 175 °CVMQ -60 °C 180 °CFVMQ -55 °C 180 °C
→ bezogen auf das Medium Luft !
Temperaturbeständigkeit
Bild 1
Auswahlkriterien
• Angabe der Einsatztemperatur im Werkstoff-Datenblatt
Werkstoff-Datenblatt
Druckbeständigkeit
g = Spaltmaß
Bild 2 & 3
Druckbeständigkeit
Bild 4
Auswahlkriterien
• Verwendung harter Dichtungswerkstoffe (90 °IRHD)
• Kleines Spaltmaß „g“
• Ggf. Verwendung von Stützringen
Mechanische Beständigkeit
Bild 5
Auswahlkriterien
• Verwendung von Dichtungswerkstoffe mit sehr hohen Festigkeitswerten
• Geprüfte Werkstoffe verwenden
AED-Prüfungen
MerkmalNORSOK M-
710 7.3 Anhang B
NACE TM 0297-2002
NACE TM 0192-2003
TOTAL GS EP PVV
142 03/01
Shell DODEP 02.01B.03.02
Probekörper O-Ring 325 O-Ring 325 O-Ring 325d1 = 113,67
d2 = 5,33O-Ring 329
Bauraum Flanschfrei oder
gekammertfrei Flansch Flansch
Verpressung 20 % optional -- 13,5 % 14 %
Füllgrad keiner optional -- 73 % 83 %
Anzahl Proben 3 6 3 5nicht
spezifiziert
Gas CO2, CH4 100 % CO2 100 % CO280/20 % CH4/CO2
CO2, CH4, KWS-Gas
Temperatur100, 150,
200°C50, 100,
150, 230°C R.T. 75°C 100°C
Druck15, 20, 30
MPa7, 17, 28, 38 MPa
5,2 MPa 19 MPa 13,8 MPa
Entspannungs-rate
2-4 MPa/ min 7 MPa/ min < 1 min19 zu 0,1
MPa in 90 ssofort
Zyklen 10 min. 1 1 4 20
Medienbeständigkeit
• Physikalische Wechselwirkung
• Chemische Wechselwirkung
Volumenzunahme (Quellung)
Bild 6
Volumenzunahme (Quellung)
Aseptik Rohrverschraubung nach DIN 11864-1
Bild 7
Bild 8
Chemischer Angriff
Bild 9
Auswahlkriterien
• Verwendung von geeigneten bzw. beständigen Dichtungswerkstoffen
→ Wie kann diese Eignung/Beständigkeit festgestellt
werden?
Dichtungswerkstoffe
Kurzzeichen(ISO 1629)
chemische Bezeichnungtypische Handelsbezeichung
NBR Acrylnitril-Butadien-Kautschuk Perbunan®
HNBR Hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk Therban®
EPDM Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk Keltan®
FKM Fluor-Kautschuk Viton®
FFKM Perfluor-Kautschuk Kalrez®, Perlast®
TFE/P (FEPM) Tetrafluor-Ethylen-Kautschuk Aflas®
ETP (FEPM) Ethylen-Tetrafluorethylen-PMVE-Kautschuk Viton® Extreme™
CR Chloropren-Kautschuk Neoprene®
AU/EU Polyurethan-Kautschuk
ACM Acrylat-Kautschuk
AEM Ethylen-Acrylat-Kautschuk Vamac®
VMQ Vinyl-Methyl-Polysiloxan-Kautschuk Elastosil®
FVMQ Fluor- Vinyl-Methyl-Polysiloxan-Kautschuk
Compound-Bestandteile
Inhaltsstoff Anteil in %
Kautschuk (Polymer, z. B. EPDM) 55 - 65
Füllstoff (Carbon Black, Kieselsäure) 35 - 45
Weichmacher (mineralisch oder synthetisch) 0 - 30
Vernetzungsmittel (z. B. Peroxid, Schwefel) 1 - 5
Verarbeitungshilfsstoffe (z. B. Stearinsäure) 0 - 2
sonstige (z. B. Metalloxide, Farbpigmente) 0 - 10
Angaben über Beständigkeiten
• Beständigkeitstabellen
• Datenbanken bei Herstellern/Lieferanten
• Labortests
• Erfahrungswerte
• Feldversuche
• Literatur (z. B. Chemical Resistance Guide)
• Untersuchungen von Instituten (z. B. Universitäten)
• Simulation
• Spezifikationen oder Normen (z. B. VW, DIN-Normen)
• Datenblattangaben
Hydraulikfluid HEES
Hydraulikfluid HEES
Beständigkeitsuntersuchungen
• DIN ISO 1817 (für Fluide)
• Änderungen von Masse, Volumen, Abmessung
• Änderung von Härte, Reißfestigkeit und Reißdehnung
• nach Einwirkung im Medium
• in Abhängigkeit von Zeit und Temperatur
Beständigkeit HEES
Werkstoff Zeit Temp. ΔH ΔRF ΔRD ΔV Δm
NBR 70, Standard 168 h 100 °C -6 +3 -10 +9,2 +6,0
HNBR 70, Peroxid 168 h 100 °C -8 -17 -6 +18,3 +15,0
FKM 70, Standard 168 h 100 °C -2 -19 0 +4,2 +1,9
FKM 75, Peroxid 168 h 100 °C -1 -5 +11 +1,5 +0,8
ΔH = Änderung der Härte
ΔRF = Änderung der Reißfestigkeit
ΔRD = Änderung der Reißdehnung
ΔV = Änderung des Volumens
Δm = Änderung der Masse
Beständigkeitskriterien nach ISO 15380
Parameter Einheit Wert
Härte-Änderung °IRHD ±10
Volumen-Änderung % -3 bis +10
Änderung Reißfestigkeit % max. 30
Änderung Reißdehnung % max. 30
Beständigkeitstabelle
A
Medium NR/BR IIR EPDM NBR HNBR CR CSM AU ACM VMQ FVMQ TFE/P FKM
Abwasser B B B A A B A D D B A E A
Acetamid D A A A A B B D D B A A B
Aceton C A A D D C B D D C D D D
Nomenklatur: A = gut beständig, B = beständig, C = bedingt beständig, D = unbeständig, E = keine Daten
→ meist bezogen auf Raumtemperatur (20 °C)
Beständigkeitsvergleich in H2SO4
Bild 10
Einflüsse auf Dichtungswerkstoff
• Medium (Art, Aufbau, Beimengungen, Alterungs-und/oder Zersetzungsprodukte)
• Temperaturen
• Polymer (FKM, NBR, HNBR)
• Mischungsbestandteile (z. B. Metalloxide, Weichmacher)
• Vernetzungssystem (z. B. Schwefel, Peroxid)
Fazit
• Begriff Beständigkeit ist nicht eindeutig definiert
• Hängt von der jeweiligen Anwendung bzw. Betrachtungsweise ab
• Anwender entscheidet über die Einsatzbedingungen und gibt Beständigkeitskriterium vor
• Ist verantwortlich für die Funktionsfähigkeit seiner Anlage/Bauteil
• Erfährt Hilfestellung durch kompetenten Dichtungslieferanten
Weiterführende Informationen
• COG Broschüre „Elastomerdichtungen für höchste Anforderungen“
• COG Broschüre „O-Ring 1x1“
• COG Anwendungstechnik
QuellenangabeBild Nr. Quelle
1-6 C. Otto Gehrkchens GmbH & Co. KG
7 Sanofi Aventis
8-9 C. Otto Gehrkchens GmbH & Co. KG
10 DuPont Performance Elastomers
Eine Präsentation der C. Otto Gehrckens GmbH & Co. KGGehrstücken 925421 Pinneberg, Deutschland
Kontakt: E-Mail: [email protected].: +49 (0)4101 5002-0Fax: +49 (0)4101 5002-83
Sollten Sie darüber hinaus Fragen zu diesem Webinar oder den dazugehörigen Unterlagenhaben, dann wenden Sie sich gerne an:
Referent, Dipl.-Ing. (FH) Michael Krüger, Leiter der COG AnwendungstechnikE-Mail: [email protected]: +49 4101 5002-964
© 2016 C. Otto Gehrckens GmbH & Co. KGIrrtümer und Änderungen vorbehalten.Urheberrechtshinweis siehe nachfolgende Folie.
© 2016 C. Otto Gehrckens GmbH & Co. KG
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