Kälteflexibler FKM-Dichtungswerkstoff für die Armaturenbranche und die Gasindustrie

Armaturenhersteller in der Gasindustrie kennen das Problem, wenn sie einen kälteflexiblen FKM-Dichtungswerkstoff bei tiefen Temperaturen verbauen müssen, der auch noch normkonform nach DIN EN 14141 sein muss.

Es gibt diesen anscheinend nicht und demnach kann auch die Armatur nicht als normkonform verkauft werden. Doch woran liegt das?
Eine der zentralen Branchenforderungen ist seit Jahren nach einem Dichtungswerkstoff mit einer geeigneten Tieftemperaturflexibilität, normkonform nach DIN EN 14141, der zudem auch eine hohe chemische Beständigkeit aufweisen muss. Die in diesen Einsatzgebieten geforderte hohe chemische Beständigkeit kann in der Regel nur von FKM- oder FFKM-Werkstoffen erreicht werden. Sowohl aus wirtschaftlichen Aspekten wird der extrem hochpreisige FFKM vermieden, als auch aufgrund seiner ungünstigen Tieftemperaturflexibilität. Letzteres trifft allerdings auch auf einen FKM-Werkstoff zu, der jedoch in der Beschaffung deutlich kostengünstiger ist als ein FFKM-Werkstoff.
Die Branchenanforderung unterliegt hierbei einem Zielkonflikt, da zur Erreichung der Norm DIN EN 14141 der Dichtungswerkstoff einen guten Druckverformungsrest (DVR) in Tieftemperaturumgebung vorweisen und darüber hinaus eine Tieftemperaturflexibilität von über -40 °C einhalten muss. Die DIN EN 14141 ist eine Basisnorm oder auch übergeordnete Norm für Armaturen, die für den Transport von Erdgas in Fernleitungen eingesetzt wird. Aus dieser ergeben sich die Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit und deren Prüfung auch für die in diesen Armaturen eingesetzten Elastomerdichtungswerkstoffe. Die vorgeschriebenen Tests zur Erfüllung der Norm finden sich in der DVGW DIN EN 682 (Typ GBL). Allerdings setzt diese – entgegen der DIN EN 14141 – nur einen Temperatureinsatzbereich bis -15 °C voraus (DVR Test bei -5 °C und -15 °C), nicht aber eine Tieftemperaturflexibilität von über -40 °C.
Welche Konsequenz hat das für den Anwender? Die Herausforderung für FKM-Werkstoffe ist hier einerseits das Bestehen des besagten Druckverformungsrest-Tests in kalter Temperaturumgebung. Der DVR verschlechtert sich jedoch aus werkstofftechnischen Gründen bei einem Elastomerwerkstoff gravierend bei zunehmender Herunterkühlung der Einsatztemperatur. Gleiches gilt auch für die Tieftemperaturflexibilität. Ein speziell aufgebauter Peroxyd-vernetzter FKM-Werkstoff kann zwar durchaus im Tieftemperaturbereich bestehen, versagt aber bei dem geforderten DVR-Test nach DVGW DIN EN 682 (Typ GBL). Andere FKM Compounds, z. B. Bisphenol-vernetzte FKM-Compounds, bestehen hingegen den DVR Test, können aber mangels Tieftemperaturflexibilität nicht im Tieftemperaturbereich bis -40 °C eingesetzt werden.
Somit ergibt sich folgende, für den Anwender schwerwiegende Konstellation: Es gibt FKM-Werkstoffe, die die DIN EN 682 (Typ GBL) erfüllen, aber nicht gleichzeitig die notwendige Tieftemperaturflexibilität nach DIN EN 14141 aufweisen. Deshalb kann der Anwender keine normkonformen Armaturen nach DIN EN 14141 herstellen, wenn FKM-Werkstoffe verbaut sind – ein gravierendes und nicht zu unterschätzendes Problem für viele Anwender, die auf diese Norm-Anforderungen angewiesen sind, da deren Zielmärkte bzw. Kunden dies schlichtweg verlangen.
Mit der Entwicklung eines neuen Basispolymers und einer aufwändig entwickelten Compoundierung konnte dieser Branchenforderung nach langer Entwicklungsarbeit endlich nachgekommen werden. Der unabhängige Dichtungshersteller C. Otto Gehrckens hat mit dem Compound „Vi 840“ einen kälteflexiblen Spezial-FKM entwickelt, der gleichzeitig auch eine hohe Chemikalienbeständigkeit aufweist. Der FKM-Dichtungswerkstoff ist nach DVGW DIN EN 682 (Typ GBL) erfolgreich getestet. Die Sollwerte beim Druckverformungsrest konnten in diesem anspruchsvollen Test deutlich unterschritten werden. Darüber hinaus hält der Werkstoff aber auch die wichtige Tieftemperaturflexibilität von über -40 °C ein und entspricht damit den Anforderungen zur Erfüllung der DIN EN 14141. Mit einem TR-10 Wert von -40,1 °C eignet sich dieser Hightech-Compound für einen Einsatz bis -46 °C und erfüllt somit auch die wichtigen API 6A & 6D Normen, die für den U.S.A.-Markt von Bedeutung sind. Zusätzlich wird die Beständigkeit dieses FKM Werkstoffes gegenüber Gas (n-Pentan über 72 h bei 23 °C), Schmieröl (IRM über 168 h bei 70 °C) und einem Alterungstest anhand der Norm DIN EN 13787 (Elastomere für Gas-Druckregelgeräte und zugehörige Sicherheitseinrichtungen für Eingangsdrücke bis 100 bar) belegt. Diese Kombination von Eigenschaften ist laut Hersteller für einen FKM-Dichtungswerkstoff im Markt bisher einzigartig und ist gleichbedeutend mit einem großen Fortschritt in der Dichtungstechnik für die Armaturenbranche und Gasindustrie.
Den Anwendern aus der Gas- und Armaturenbranche bietet sich damit eine Lösung nach einem geeigneten FKM-Dichtungswerkstoff mit einer Tieftemperaturflexibilität, normkonform nach DIN EN 14141. Dieser Hochleistungs-FKM-Dichtungswerkstoff eignet sich für den Einsatz z. B. in Kugelhähnen, Molchschleusen, Schiebern, Regelventilen und sonstigen Armaturen gleichermaßen, da er als hochfluorierter Werkstoff als Allround-Compound konzipiert und in der Praxis umfangreich getestet wurde. Die Grenzbereiche der Dichtungstechnik sind mit diesem Werkstoff wieder ein Stück verschoben worden.

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