Bei der Konstruktion von Dichtungen für komplexe Anwendungen muss der O-Ring eine wichtige Rolle spielen. Die Wahl des richtigen O-Rings für raue Umgebungen entscheidet über Erfolg oder Misserfolg der Abdichtung. Es kann schwierig sein, einen gut konzipierten O-Ring aus dem richtigen Material für Ihre Umgebung zu finden, aber Sie können damit beginnen, indem Sie die wichtigsten Faktoren berücksichtigen, die unter anderem Ihre Dichtung beeinflussen werden:
- Temperatur
- Chemische Belastung / Kontamination
- Dampf
- Druck
- Dynamische oder statische Anwendungen
- Verfügbarkeit von Materialien
Sobald diese Parameter festgelegt sind, können Sie die nächste Hürde in Angriff nehmen: die Auswahl des O-Ring-Materials.
AUSWAHL DES O-RING-MATERIALS
Je nach den Parametern und der Anwendung sind bestimmte Gummis oder Kunststoffe für Ihre Bedürfnisse besser geeignet. Wir haben eine Liste mit fünf allgemeinen Ideen zusammengestellt, die für verschiedene Anwendungen und Preisklassen am besten geeignet sind.
PERFLUORELASTOMERE (FFKM)
Perfluorelastomer (auch bekannt als FFKM) wurde erstmals in den 1960er Jahren entwickelt. Es handelt sich um einen fluorierten Synthesekautschuk auf Kohlenstoffbasis. FFKM ist bekannt für seine chemische und thermische Beständigkeit und seine hohe Leistungsfähigkeit. FFKM ist die typische Wahl für viele Anwendungen. Obwohl es teuer sein kann, hält FFKM in der Regel länger als minderwertige Alternativen, so dass es auf lange Sicht kostengünstiger ist.
VORTEILE:
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- Es hat hohe Temperaturen bis zu etwa 330°C und niedrige Temperaturen bis zu -45°C.
- Nahezu universelle chemische Verträglichkeit
- Ausgezeichneter Widerstand gegen die Permeation von Gasen und Flüssigkeiten
- Ausgezeichnete Wetter- und Ozonbeständigkeit
- Selbstverlöschend und nicht brennbar in Luft
- Geringe Ausgasungseigenschaften (wenig extrahierbare Stoffe)
- gute mechanische Eigenschaften, die die Dichtungsleistung verbessern
- Geeignet für explosive Dekompression, CIP (Clean-in-Place), SIP (Steam-in-Place), USP Klasse VI und FDA
NACHTEILE
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- FFKM darf nicht mit geschmolzenen oder gasförmigen Alkalimetallen verwendet werden.
- Höhere Kosten
FÜR WELCHE ANWENDUNGEN IST FFKM AM BESTEN GEEIGNET?
FFKM ist am besten für Hochtemperaturanwendungen geeignet, bei denen andere Materialien versagen würden. Wir sehen FFKM in fast allen Industriezweigen, besonders aber in der Öl- und Gasindustrie (wo seine schnelle Gasdekompression und explosive Dekompression von entscheidender Bedeutung sind), in medizinischen und pharmazeutischen Anwendungen (da es Autoklavieren und Gammastrahlung standhalten kann) und in der Halbleiterindustrie.
Anwendungen
- Flüssigchromatographie-Ausrüstung
- Gleitringdichtungen
- Malerei-Ausrüstung
- Pumpen und Ventile
- Kraftstoffe und Öle für die Luft- und Raumfahrt
Halbleiteranwendungen:
- Chemische Sprühgeräte, Injektoren und Reaktoren
- Steckverbinder, Bedienelemente und Filter
- Petrochemische Ausrüstung, Sauergas
- Geräte zur Handhabung und zum Sprühen von Tinte
- Anorganische und organische Säuren und Alkine
- Ketone, Ester, Ester, Ether, Aldehyde
- Gravur
- LPCVD
- Litho/Spur
- ECP
- Auslassventile
Konfessionen:
FFKM nach der amerikanischen ASTM 1418) ist das Äquivalent zu FFPM nach ISO/DIN 1629).
Einige unserer Produkte:
Isolast® PureFab™ FFKM von Trelleborg eine von Trelleborgs Halbleiteranwendungen
FLUORELASTOMERE (FKM)
Der Begriff FKM steht für Fluorelastomer (Fluor-Kohlenstoff-Monomer). Diese Art von Material wurde während des Zweiten Weltkriegs als Gegenmittel zu den undichten Nitrildichtungen entwickelt, die damals die Flugzeuge plagten. Die fluorierten Polymere, die als Lösung für dieses Problem entwickelt wurden, enthielten chemisch inerte Fluorkohlenstoffverbindungen, die eine Kombination aus hoher Temperaturleistung und hoher chemischer Beständigkeit bieten. Es gibt zwei Haupttypen von FKM:
FKM Typ 1 und Typ 2. Diese Sorten wurden in den 1950er Jahren auf den Markt gebracht. Der Fluorgehalt dieses Materials, der zwischen 26,7 % und 67 % liegt, bietet eine höhere chemische Beständigkeit.
VORTEILE:
- Breiter Temperaturbereich, dem es standhalten kann,
- Chemische Beständigkeit, seine hervorragende
- Witterungs- und Ozonbeständigkeit, ihre
- Höhere Verbrennungsbeständigkeit als nicht fluorierte Kohlenwasserstoffe,
- Hohe Dichte
- Hochwertige Haptik
- Gute mechanische Eigenschaften
NACHTEILE:
- Neigung zum Aufquellen in fluorierten Lösungsmitteln
- Unmöglich bei geschmolzenen oder gasförmigen Alkalimetallen zu verwenden
- Höherer Preis im Vergleich zu anderen nicht fluorierten Kohlenwasserstoffen
- Schnelles Versagen bei der Wahl der falschen Klasse usw.
Anwendungen
FKM-Werkstoffe werden unter anderem in der Automobilindustrie, der chemischen Verarbeitung, der Öl- und Gasproduktion, im Schwermaschinenbau und in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt.
Nicht zu verwechseln:
Die Begriffe FPM, FKM und Viton® führen oft zu Verwechslungen und Fehlinterpretationen. In Wirklichkeit beziehen sich alle diese Bezeichnungen auf ein einziges Grundmaterial: Fluorkautschuk.
FPM ist die internationale Abkürzung nach DIN/ISO, während FPM die internationale Abkürzung nach DIN/ISO ist.
FKM ist die abgekürzte Form der Kategorie der Fluorelastomere nach der amerikanischen ASTM-Norm.
Viton® ist das eingetragene Warenzeichen von DuPont Performance Elastomers.
Der Hauptunterschied zwischen FKM und FFKM besteht darin, dass FKM im Vergleich zu FFKM ein geringeres Maß an Vielseitigkeit bietet. FFKM kann vergleichsweise höheren Temperaturen standhalten als FKM. Darüber hinaus ist FKM widerstandsfähiger gegen Verbrennungen als nicht fluorierte Kohlenwasserstoffverbindungen, während FFKM selbstverlöschend und in Luft nicht brennbar ist. Darüber hinaus wird FKM in der Automobilindustrie, in der chemischen Verarbeitung, in der Öl- und Gasproduktion, im Schwermaschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt usw. eingesetzt, während FFKM als gängiges Zubehör in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie verwendet wird.
POLYTETRAFLUORETHYLEN (PTFE)
Polytetrafluorethylen ist auch als PTFE oder unter seinem Handelsnamen Teflon bekannt. Ähnlich wie FFKM hat PTFE ein hohes Molekulargewicht an Fluor und Kohlenstoff. PTFE ist jedoch ein harter Kunststoff und daher unelastisch und sehr starr, während FFKM extrem flexibel ist.
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VORTEILE:
- Es ist unempfindlich gegen bekannte Säuren, Laugen und Lösungsmittel, was ihm höchste chemische Beständigkeit verleiht.
- Niedriger Reibungskoeffizient, daher eine hervorragende Antihaftoption
- Sehr breiter Temperaturbereich, –200°C bis 250°C
- Chemisch inert
- Selbstreinigend
- Dauerhaft
- Nicht entflammbar
- Gute Korrosionsbeständigkeit
- Hoher elektrischer Widerstand
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NACHTEILE:
- Sehr hart; daher schlechter Druckverformungsrest
- Kann nicht zementiert werden
- Kann nicht geschweißt werden
PTFE-Anwendungen
PTFE eignet sich am besten für Anwendungen, die keinen hohen Druckverformungsrest, aber eine ausgezeichnete chemische und thermische Beständigkeit erfordern. Dazu gehören Medizinprodukte, Beschichtungen und Schädlingsbekämpfung. Es funktioniert auch gut bei extrem niedrigen Temperaturen, wie in der Luft- und Raumfahrt und in der Automobilindustrie.
ETHYLEN-PROPYLEN (EPDM)
Ethylen-Propylen (EPDM) ist ein extrem haltbares Copolymer, das eine der besten verfügbaren Kältebeständigkeiten bietet.
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VORTEILE:
- Ausgezeichnete Ozon-, Sonnenlicht- und Wetterbeständigkeit
- Kann extrem kalten Temperaturen standhalten, mit einer Betriebstemperatur von bis zu -50°C (mit einem Maximum von 150°C).
- Gut komprimierbar
- Hochgradig reiß-, abrieb- und wasserdampfbeständig
- Haftet sehr gut auf Metall
- Funktioniert gut mit Klebstoffen
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NACHTEILE
- verträgt sich nicht gut mit Kraftstoffen, Ölen und unpolaren Lösungsmitteln
EPDM-Anwendungen
EPDM ist eine der vielseitigsten Gummisorten und am besten für Außenanwendungen geeignet. Es ist sehr alterungsbeständig, selbst wenn es aggressivsten äußeren Bedingungen ausgesetzt ist: Dampf, UV-Strahlen, Ozon, Salpeter oder extremen Witterungsbedingungen. EPDM-Platten behalten ihre Eigenschaften auch bei großen Temperaturunterschieden. Daher wird es in der allgemeinen Industrie, im Bauwesen, in der Automobilindustrie, in der Schifffahrt und im Außenbereich und sogar in Lebensmittelsortimenten wie dem FoodPro von Trelleborg eingesetzt.
NITRYL-BUTADIEN-Kautschuk (NBR) oder Buna-N
Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR) oder Buna-N ist eines der beliebtesten Elastomere auf dem Markt. Erfunden in den 1930er Jahren in Deutschland von BASF. Aufgrund seiner geringen Kosten und seiner umfassenden Vorteile ist er in vielen Anwendungen sehr verbreitet. NBR kann eine mögliche Lösung für raue Umgebungen sein, z. B. für extrem abrasive Anwendungen.
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VORTEILE:
- Ausgezeichnete Abriebfestigkeit.
- Gute Kompression
- Gute Reißfestigkeit
- Gute Beständigkeit gegen unpolare Lösungsmittel
- Gute Wasserbeständigkeit
- Gute Ölbeständigkeit
- Billiger als Fluorelastomere
- Gute Beständigkeit gegen niedrige Temperaturen bis zu -54°C
- Gute Beständigkeit gegen Öle und Kraftstoffe
- Geringe Kosten
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NACHTEILE:
- Geringe Beständigkeit gegen Ozon, Sonnenlicht und Witterungseinflüsse
- Begrenzte Beständigkeit gegen hohe Temperaturen
- Geringe Flammbeständigkeit
NBR-Anwendungen
NBR (Nitrilkautschuk) oder Buna-N wird allgemein für einfache Dichtungsanwendungen verwendet, da es kostengünstig ist und neben seinen physikalischen Eigenschaften viele Vorteile bietet. Wir sehen sie häufig in der Automobilindustrie, bei der Wasseraufbereitung und -filtration sowie in Schwimmbädern und Spas.
In rauen Umgebungen eignet sich NBR hervorragend für die Luft- und Raumfahrt und andere Anwendungen bei niedrigen Temperaturen. Es funktioniert auch gut in dynamischen Anwendungen, wo andere Polymere versagen würden.
Und wie würde die Entscheidung ausfallen?
In rauen Umgebungen kommt es in erster Linie darauf an, das richtige Material für Ihren O-Ring zu wählen, aber es gibt noch viele andere Überlegungen. Möglicherweise benötigen Sie eine andere Form oder Größe als ursprünglich geplant. Selbst wenn Sie zunächst wegen des Preises an NBR gedacht haben, kann es sein, dass es so oft versagt, dass Sie mit einem FFKM-O-Ring von Anfang an Geld sparen könnten, selbst bei einer höheren Anfangsinvestition.
Das Beste, was Sie tun können, um die endgültige Entscheidung zu treffen, ist die Zusammenarbeit mit einem Abdichtungsexperten, der Fachwissen und maßgeschneiderte Lösungen anbieten kann. Ein Beispiel: Ein Hersteller von Hochdruckbehältern wandte sich an unsere Ingenieure von Marco Rubber, um eine Lösung zu finden.
Sie benötigten eine Dichtung für einen Hochdruck- und Hochtemperaturbehälter, der 20.000 PSI und Temperaturen bis zu 550°F standhalten musste. Als zusätzliche Schwierigkeit musste er in eine normale O-Ring-Nut ohne Stützringe passen.
Unser Team war in der Lage, eine unserer geschützten Hochtemperatur-Perfluorelastomermischungen, Markez Z1028, zu identifizieren, die Temperaturen von bis zu 600 °F standhalten kann. Unsere Experten haben auch einige Konstruktionskomponenten identifiziert, die verbessert werden könnten, um die Bildung eines Extrusionsspalts in den Metallverbindungen bei hohen Temperaturen zu vermeiden.
Durch diese Änderungen und die Verwendung der empfohlenen Markez-Mischung erhielt der Hersteller eine funktionsfähige Verbindung, die alle erforderlichen Prüfungen bestand und in Betrieb genommen wurde.
Unsere FFKM-Linie von Trelleborg ist die Lösung für viele Hersteller. Wir haben Mischungen für fast jeden Bedarf, darunter auch eine, die in einem Reinraum für ultrareine Anforderungen hergestellt, gereinigt und verpackt wird. Es ist zu einem Bruchteil der Kosten und Vorlaufzeiten anderer FFKM-Formulierungen erhältlich, mit einer durchschnittlichen Vorlaufzeit von 6-8 Wochen.
