Viel Potenzial

Dichtungen aus neuen FFKM-Werkstoffen – eine Lösung für wachsende Dichtungsanforderungen (Bild: Dyneon GmbH)

19.09.2016 Viel Potenzial

Trends bei Dichtungswerkstoffen und -compounds – ein Überblick

von Brecht Koebrugge (3M Deutschland GmbH), Dr. Michael Schlipf (FPS GmbH)

Viele der steigenden Anforderungen an Dichtungen – seien sie markt- oder normengetrieben – werden heute über weiterentwickelte Werkstoffe und Compounds erfüllt. Hier gibt es noch viel Potenzial, wie die nachfolgenden Beispiele zeigen. Das darf allerdings nicht den Blick auf die Grenzen der Physik und Chemie verstellen, die auch für Werkstoffe und Compounds gelten.

Ein zentraler Trend ist, die Einsatzgrenzen einzelner Werkstoffe immer weiter zu erhöhen. Polytetrafluorethylen (PTFE) ist hier ein gutes Beispiel. Durch seine universelle Chemikalienbeständigkeit, seinen breiten Temperatureinsatzbereich von -200 °C bis +250 °C und durch seine exzellenten elektrischen und dielektrischen Eigenschaften ist PTFE aus vielen Anwendungen des täglichen Lebens nicht mehr wegzudenken. Im Dichtungseinsatz ist allerdings der Kaltfluss von PTFE, der sich bei Druckbelastung als hoher Druckverformungsrest manifestiert, nachteilig. Hier konnte – durch den Einbau von ebenfalls perfluorierten, kristallinitätsmindernden Monomeren in das Polytetrafluorethylenmolekül zur Erhöhung der Kettenflexibilität und durch die Möglichkeit der Vernetzung über weitere spezielle Monomere – Abhilfe geschaffen werden. Mit diesen Cure Site Monomers (CSM) ist es gelungen, das PTFE-Eigenschaftsprofil in den  Produktbereich der Elastomere zu transferieren. Diese weisen – durch die Kombination hoher Flexibilität und hoher Rückstelleigenschaften – spezielle PTFE-Eigenschaften auf. Das breite Anwendungsspektrum dieser erfluorelastomere (FFKM) macht es nun erforderlich, die Grenzen der Anwendung ständig den steigenden Anforderungen der Kunden anzupassen. Eine höhere Dauergebrauchstemperatur bis weit über 300 °C ermöglicht das eigens dafür entwickelte Triazin-Netzwerk, das im Rahmen der Vulkanisation aus den Perfluoralkyl-Nitrilgruppen der CSM-Monomere gebildet wird. Durch diese Vernetzungschemie ist es gelungen, die für PTFE bei 250 °C schon sehr hohe Dauergebrauchstemperatur um weitere 60 °C anzuheben – ein Meilenstein in der FFKM-Entwicklung.

Mit 3M Dyneon Perfluoroelastomer PFE 7301BZ HeatShield steht auch ein FFKM-Hochtemperaturwerkstoff zur Verfügung, der die Anforderungen der zukünftigen
Triebwerksgeneration in der Luftfahrtindustrie erfüllt. Auch neue Anwendungen im Kontakt mit aggressiven Chemikalien können diesem HT-Elastomer mit PTFE-Eigenschaften nichts anhaben. Liegt hingegen der Anforderungsschwerpunkt auf der Seite der Chemikalienbeständigkeit, so ist 3M Dyneon Perfluoroelastomer PFE 7502BZ ChemShield vorzuziehen. Dieses Compound bietet bei nur wenig reduzierter Dauergebrauchstemperatur auf 275 °C eine nochmals erhöhte Chemikalienresistenz und aufgrund minimalster Extraktions- und Migrationswerte erfüllt es die Anforderungen der USP Class VI für Anwendungen in Pharma
und Biotechnologie sowie die Vorgaben der FDA für den wiederholten Kontakt mit Lebensmitteln. Dieses Eigenschaftsspektrum macht es zum „Universalprodukt“ in der FFKM-Klasse. Und die Entwicklung geht weiter. Mit neuen verfügbaren Monomerbausteinen für das Perfluorpolymergerüst und neuen Ideen zur Vernetzungschemie werden auch in Zukunft die Einsatzgrenzen für Perfluorelastomere noch erweitert werden.

Brecht Koebrugge, Marketing Manager Transportation, Dyneon GmbH
„Neue FFKM-Hochleistungswerkstoffe bieten ein großes Potenzial, Dichtungen an die steigenden Anforderungen anzupassen.“ Brecht Koebrugge, Marketing Manager Transportation, Dyneon GmbH
Dr. Michael Schlipf, Consultant der Dyneon GmbH
„Neue FFKM-Hochleistungswerkstoffe bieten ein großes Potenzial, Dichtungen an die steigenden Anforderungen anzupassen.“ Dr. Michael Schlipf, Consultant der Dyneon GmbH