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Fachmagazin DICHT!

DICHT! Ausgabe 1.2007

Jahresabonnement Fachmagazin DICHT! im Inland (4 Ausgaben):

Preis:
ab € 43,30
ISSN:
1863-4699

Fachartikel:

Kommentar:

Um international wettbewerbsfähig zu bleiben, sehen viele Unternehmen die Notwendigkeit, ihre Beschaffungsschwerpunkte von Westeuropa in Low-Cost-Länder zu verlagern. Ehemals waren dies Länder, wie z.B. Ungarn, Tschechien und die Slowakei. Nunmehr werden Hersteller in Bulgarien, Rumänien und der Ukraine gesucht. Aber vor allem chinesische, indische und vietnamesische Unternehmen werden in die Überlegungen einbezogen. Firmen werden über das Web schnell gefunden. Die ersten Anfragen sind englisch übersetzt und Zeichnungen schnell versandt. Die Antwort kommt zu diesem Zeitpunkt zügig und die Preise erscheinen sehr attraktiv. Aber… der Teufel steckt wie immer im Detail! Kennt der potenzielle Lieferant die angeführten Normen? Kann er sie einhalten? Kann er die Teile wirklich in der vorgesehenen Zeit produzieren? Sind seine Produktionsprozesse sicher und konstant? Auf der Zeichnung wurde z.B. der Werkstoff NBR (ölbeständig) verlangt. Wissen Sie, wie viel Anteil an NBR in der angebotenen Mischung ist? Nicht selten werden Mischungen mit gerade mal 30% NBR-Anteil zugrunde gelegt. Jedes Unternehmen, das Serienteile liefern will, ist i.d.R. ISO 9001 und höher zertifiziert. Wird dieses Regelwerk auch gelebt? Bei Betriebsbesichtigungen werden nicht selten Mischungen in den hinteren Regalen gefunden, die – bedingt durch die hohe Luftfeuchtigkeit und Umgebungstemperaturen – nicht mehr verwendet werden dürften. [...]

Karl-Friedrich Berger (ISGATEC GmbH)
Werkstoffe:

Trotz anfänglicher Skepsis gegenüber beschichteten Elastomer-Dichtungen haben sich diese in den letzten Jahren in vielen Applikationen durchgesetzt. Dabei ist die Beschichtung von Dichtungen keineswegs trivial, weshalb man bei der Auswahl
des Lieferanten verschiedene Punkte beachten sollte.

Vorreiter für den Einsatz dieser Dichtungen war zunächst der Bereich Automotive, in dem auch heute noch unter dem immensen Druck zur Kosteneinsparung und
Erhöhung der Betriebssicherheit permanent nach zukunftsweisenden Lösungen gesucht wird. Auch der Anlagenbau, der ständig nach Lösungen sucht, um Stillstandszeiten zu minimieren bzw. Standzeiten zu erhöhen
und Serviceaufwand zu minimieren, setzte früh auf diese Dichtungen. Mittlerweile folgen verschiedenste Industriebereiche bis hin zur Lebensmittelindustrie. Auch hier bieten Beschichtungen Lösungen, die sich bei gesamtwirtschaftlicher Betrachtungsweise schnell amortisieren. [...]

Thomas Adelhelm (Adelhelm Unternehmensgruppe)

Mit der Einführung der Mehrlagenstahldichtung für Zylinderkopfdichtungen wurde die neue Produktgruppe der gummibeschichteten Metallbänder geschaffen. Die Anforderungen an diese Materialien stiegen mit der Leistungssteigerung verschiedener Verbrennungskonzepte. Unterschiedliche Anwendungsgebiete beanspruchen die Beschichtung in vielfältiger Weise. Die frühzeitige Einbindung des Vormateriallieferanten in den Entwicklungsprozess ist für den Erfolg und das Erreichen der Projektziele von elementarer Bedeutung.

Gummibeschichtete Metallbänder werden heute bei allen Anwendungen im Motorenbereich verwendet. Diese komplexen Materialien übernehmen Aufgaben innerhalb der Dichtfläche. Thermische und physikalische Eigenschaften sowie Oberflächeneffekte und unterschiedliche Materialkombinationen werden durch diese Materialien kompensiert und erzielen einen bestmöglichen Abdichteffekt. Die Hauptanwendungsbereiche dieser Dichtungen sind:

• Zylinderkopf

• Ölfilterhalter

• Ölpumpen

• Getriebedeckel

• Ölwannen

• Kettenkasten

• Einspritzpumpe

• Kompressoren [...]

Dipl.-Ing. Ralf Flemming (HÜHOCO Metalloberflächenverarbeitung GmbH)

Anwendungen in der Lebensmitteltechnik sind eine Herausforderung für die Dichtungstechnik – nicht nur die Applikationen, sondern auch die Reinigung der Anlagen. Anforderungen, auf die man mit neuen Polymer-Werkstoffen reagiert – wenn nicht am falschen Ende gespart wird.

Die allgegenwärtige „Geiz-ist-Geil-Mentalität“ ist heute auch in verschiedenen Industriebereichen anzutreffen. „Im Falle der Dichtungsauswahl kann diese schnell nach hinten losgehen, wenn z.B. Großanlagen aufgrund kurzer Wartungsintervalle oder Störungen infolge eines defekten C-Teiles wie Dichtungen still stehen“, weiß Jürgen Reinert, Victrex Europa GmbH – Hersteller und Vertreiber von Victrex PEEK Polymeren. Ein Beispiel aus der Praxis: Bei einer mehrere Mio. E teuren Abfüllanlage waren regelmäßig die herkömmlichen Dichtungen der Drehdurchführungen auszutauschen. Mit dieser Wartung war ein Anlagenstillstand von einem Tag verbunden. Heute setzt man Dichtungen aus Hochleistungs-Polymeren ein. Diese kosten zwar ein Vielfaches – auf der anderen Seite läuft die Anlage aber seit mehreren Monaten problemlos ohne Austausch dieser Dichtungen. Das Beispiel zeigt, dass auch durch die richtige Auswahl von C-Teilen die Anlagenverfügbarkeit deutlich gesteigert werden kann und dass sich deutlich höhere Kosten für Dichtungen in Summe schnell rechnen können. Trotz der hohen Priorität, die heute der Anlagenverfügbarkeit beigemessen wird, gibt es aber nach der Erfahrung von Reinert genügend Fälle, bei denen am falschen Ende gespart wird. [...]

Victrex Europa GmbH

Parallel zu steigenden Mengen an pharmazeutischen Primärprodukten (API) werden die Anforderungen der „Good Manufacturing Practice“ (GMP) an pharmazeutische Anlagen immer strenger. Vermeidung von Toträumen sowie leichte Reinigung und Durchspülung sind die Kriterien für Prozesse, in denen unter allen Umständen hygienische, sterile Bedingungen herrschen müssen.

Noch vor zehn Jahren wurden nur 5% der neu registrierten Wirkstoffe als potent eingestuft. Heute sind es bereits 30% und es wird geschätzt, dass dieser Wert in den nächsten 10 Jahren auf 80% ansteigen wird. Zwangsläufig müssen mit der Containment- Technik, die in der Entwicklung und Herstellung der Wirkstoffe zum Einsatz kommt, immer niedrigere Expositionsgrenzwerte erreichbar sein. Im Verlauf der letzten zehn Jahre fielen die Arbeitsplatzgrenzwerte für manche Prozesse von 100 μg/m3 auf 1 μg/m3 TWA über acht Stunden, Ein-Stunden- Betrieb.

Konstrukteure von pharmazeutischen Anlagen sehen sich einer unübersichtlich breiten Palette verfügbarer Elastomere gegenüber, von denen jedes gegen eine andere Prozessumgebung oder auch gegen mehrere gleichzeitig beständig ist. Die Auswahl umfasst Beständigkeiten gegen hohe und niedrige Temperaturen, Öle und Fette, Treibstoffe, Lösungsmittel, Sauerstoff und Ozon sowie gegen eine breite Palette von Chemikalien und pH-Werten von sauer bis basisch. Unter den betreffenden Prozessbedingungen muss das Elastomer seine Betriebseigenschaften wie Festigkeit, Maßhaltigkeit und Elastizität beibehalten. Je anspruchsvoller der Prozess, desto geringer wird dabei die Auswahl der verfügbaren Elastomere. Die Einhaltung internationaler lebensmittelhygienischer und toxikologischer Standards, wie z.B. der FDA-Bestimmung 21CFR 177.2600 für „Kautschukartikel für wiederholte Verwendung“ im Lebensmittelbereich, der United States Pharmacopeia Klasse VI (USP Class VI) und der Food Contact Notification (FCN), ist ein wichtiger Faktor bei der Wahl der Inhaltsstoffe und ihrer Mengen bei der Entstehung eines Kautschuks. [...]

Eberhard Erb (Precision Polymer Engineering)

Die Dichtungstechnik ist kein Trendsetter, also keine Technik, die die Grundrichtung einer Entwicklung vorgibt. Die Dichtungstechnik reagiert, sie wird gefordert. Die aktuellen Trends zu höherer Leistung bei geringerem Preis und Energieverbrauch sowie zu null Fehlertoleranz führen in der Technik zu höheren Drehzahlen, höheren Drücken, höheren Temperaturen, aggressiveren Fluiden (Schmierstoffen) und sich stärker verformenden Strukturen. Diese sind von den Dichtungen dann zu beherrschen: bei gleichzeitig höherer Dichtgüte – Leckage, pfui Spinne! – Lebensdauer und Zuverlässigkeit.

Diese Forderungen spiegeln sich in den dichtungstechnischen Forschungsaktivitäten wider. An den meisten der nachfolgenden Forschungstrends ist das Institut für Maschinenelemente mit seinen modernen Forschungseinrichtungen und seiner umfassenden Erfahrung aus fast fünf Jahrzehnten Dichtungsforschung mit zentralen Forschungsprojekten beteiligt.

Nachdem über Jahrzehnte hinweg meist nur das Dichtelement als Dichtung verstanden wurde, setzt sich mittlerweile der richtige Systemgedanke durch. Dichtungen sind komplexe tribologische Systeme, wie in Bild 1 am Beispiel einer Lagerabdichtung gezeigt wird. Alle Systempartner (1 – 6) und deren Zusammenspiel sind wichtig für gute Abdichtergebnisse. [...]

Prof. Dr. Ing. habil. Werner Haas (Institut für Maschinenelemente)
Statische Dichtungen:

Emaillierte Auslaufventile werden überall dort eingesetzt, wo höchste Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit von Armaturen gestellt werden. Neben der Korrosionsbeständigkeit gibt es aber noch eine ganze Reihe weiterer Aspekte, die ein Hersteller bei der Auslegung, Herstellung und Prüfung der Ventile berücksichtigen muss, vor allem da die Übergangsfrist der TA Luft am 30. Oktober dieses Jahres endet. Auf der anderen Seite hat diese Verordnung auch zu einer Reihe von Produktentwicklungen geführt.

Die aktuelle Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) trat zum 1. Oktober 2002 in Kraft. Auch bestehende Altanlagen müssen bis zum 30. Oktober 2007 den Stand der Technik erreichen und den Schadstoffausstoß reduzieren. Diese Technische Anleitung dient dem Schutz vor und der Vorsorge gegen schädliche Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen. Im Umfeld emaillierter Behälter geht es hauptsächlich darum, gasförmige Emissionen beim Verarbeiten, Fördern, Umfüllen oder Lagern von flüssigen organischen Stoffen so gering wie möglich zu halten. Der Abschnitt 5.2.6 der TA Luft 2002 beschäftigt sich in diesem Zusammenhang u. a. mit Pumpen, Verdichtern, Flanschverbindungen und Absperrorganen. Eine besondere Bedeutung kommt der Festlegung von spezifischen Leckageraten an Flanschverbindungen und Spindeldurchführungen von Absperr- und Regelorganen zu. Die Einhaltung der spezifischen Leckageraten muss der Hersteller durch eine Bauartprüfung der Produkte, entsprechend der Richtlinie VDI 2440, nachweisen. [...]

Michael Theilig (Pfaudler Werke GmbH)

Die Industrie wird in den nächsten Jahren ihre Umweltbelastungen weiterhin reduzieren, damit unsere Umwelt für künftige Generationen erhalten bleibt. Neue und überarbeitete Richtlinien wie die EN 1591 und die VDI 2200 geben hierzu die Ziele vor. Ob diese Ziele erreicht werden, hängt auch von der Dichtheit der Millionen von Flanschen der Industrieanlagen ab. Dass diese dichter sein könnten, geht auch auf das Konto der Montage.

Nach einer offiziellen Untersuchung der UKOOA (United Kingdom Offshore Operators Association) in chemischen und petrochemischen Betrieben Englands sind rd. 25% aller Flansche bereits bei der Druckprobe undicht. Die Ergebnisse zeigen weiter, dass 70% dieser Undichtigkeiten auf zu geringe Vorspannkräfte zurückzuführen sind, die über den Umfang gesehen, noch sehr stark streuen. Gefordert wird in der EN 1591, das Gesamtsystem Flansch-Schraube-Dichtung zu betrachten, wobei allerdings nicht nur die Kriterien der Festigkeitsbetrachtung zu sehen sind, sondern auch das gesamte Verformungsverhalten und die Dichtigkeit. Um Leckagen zu verhindern, kommt der schnellen, aber sicheren Montage von Flanschverbindungen eine immer größere Bedeutung zu – dies gilt insbesondere für Hochdruckflansche. [...]

Jörg Lindemann (devotec GmbH)

Ob in der Mikroelektronik, in Geräten für den Office-Bereich, der Geldausgabe oder in Filmentwicklungsmaschinen – mehrlagige Dichtungen sind sehr individuell und flexibel einsetzbar. Ihren Erfolg verdanken sie den technischen Vorteilen und der hohen Flexibilität des Baukastenprinzips.

Mehrlagige Dichtungen bestehen aus verschiedenen Schichten mit unterschiedlichen Funktionseigenschaften. So kann man die Dichtungen individuell auf die Anwendung anpassen und die Schichten der Dichtung optimal kombinieren. Das Baukastenprinzip ermöglicht es die einzusetzenden Materialien in Art, Form und Farbe spezifisch zu definieren.

Bei einer Neuteile-Besprechung eines Elektronik- Herstellers sollte – wie so oft – scheinbar Unmögliches möglich gemacht werden. Es wurde die Anforderung gestellt, ein Teil zu produzieren, das Dehnungen ausgleicht, Spannung ableitet, Verspannungen dämpft und die bauteilbedingten Abstände ausgleicht. Die Herausforderung war, ein Produkt für minimalen Einbauraum zu realisieren. Diese Anforderung wurde nach zahlreichen Versuchen und Gesprächen durch ein solches mehrlagiges Dichtsystem gelöst.

Diese Dichtungen besitzen als erste Lage i.d.R. eine klebende Schicht, die aus PSA (Pressure Sensitive Adhesive) Klebebändern besteht. PSA-Verbindungen haben den Vorteil, dass eine Dichtung repositionierbar und wieder ablösbar ist. Die nächste Lage ist die eigentliche Funktionsschicht, von denen mehrere unterschiedlich übereinander eingesetzt werden können. Die einzelnen Schichten werden über dünne PSA-Klebebänder miteinander verbunden, die ebenfalls mit der Funktion dienlichen Eigenschaften versehen sein können. [...]

Ten Cate Enbi GmbH
Dynamische Dichtungen:

Im Zuge von TA Luft und ATEX gab und gibt es immer wieder Dichtungslösungen, die nicht auf dem aktuellen Stand der Technik sind und den Richtlinien nicht entsprechen. In der Praxis werden hierfür aber i.d.R. Lösungen gefunden – ein Beispiel.

Bei der geschilderten Aufgabenstellung ging es darum, die Wellen in einer Destillationsapparatur gemäß TA Luft und ATEX abzudichten. In dem hier vorgestellten Prozessschritt wird ein hoch siedendes, giftiges Produkt in einer Destillationsblase aus Stahl des Herstellers Chema Prozess- und Systemtechnik GmbH durch Verdampfen vom Rückstand abgetrennt. Die Destillationsblase wird diskontinuierlich im Batch-Verfahren betrieben. Das heißt, am Anfang des Prozesses wird der Behälter befüllt und auf die Betriebstemperatur aufgeheizt. Das Produkt wird dann aufgrund unterschiedlicher Siedepunkte durch Destillation abgetrennt. Nach Abkühlen des Behälters wird der Rückstand aus diesem entfernt und danach wieder befüllt. Die Betriebsbedingungen sind: eine Betriebstemperatur von 250 bis 280° C, eine max. Temperatur von 300° C, ein Betriebsdruck von 0,005 bis 1,8 bar absolut (Vakuum) und eine Drehzahl von 41 min-1. [...]

Rudolf Lapajne (Burgmann Industries GmbH & Co. KG)
Klebetechnik:

Der weltweite Markt für Kleb- und Dichtstoffe wird auf ca. 28 Mrd. US-Dollar p.a. geschätzt. Dabei gilt der überwiegende Teil dieses Industriesektors (74%) mit durchschnittlichen Wachstumsraten von 2,1% für Kleb- und 3,1% für Dichtstoffe als gesättigt. Wachstum wird zukünftig vornehmlich von Haftklebstoffen (PSA) und Strukturklebstoffen ausgehen, für die die ChemQuest Group für den Zeitraum von 2004 bis 2009 Wachstumsraten von 4,8 bzw. 6% voraussagt.

Dicht- und Klebstoffe sind eine vielseitige und von ständiger Erneuerung getriebene Produktgruppe, die in verschiedensten industriellen und gewerblichen Bereichen zum Einsatz kommt. Zu den größten Anwendungsbereichen zählen die Papier- und Verpackungsindustrie, das Bauwesen, die Holz verarbeitende Industrie und der Fahrzeugbau. Ständig steigende Anforderungen an Produkteigenschaften, Design und Fertigungstechniken, die Substitution traditioneller Werkstoffe sowie die Entwicklung der Umweltgesetzgebung – z.B. die Reduzierung flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) oder recyclingfähiges Design – machen das Segment Dicht- und Klebstoffe zu einem höchst innovativen Sektor. [...]

Robert Jung (Accenture Dienstleistungen GmbH)

Seit mehreren Jahrzehnten sind elastische, chemisch vernetzende Dichtstoffsysteme auf der Basis von Siliconen, Polysulfiden und Polyurethanen im Markt. Zusätzlich nun haben sich silanhärtende Produkte wie MS-Polymer-Formulierungen in vielen Einsatzbereichen als Problemlöser erwiesen – und ein Ende ist noch nicht in Sicht.

In der metallverarbeitenden Industrie werden MS-Produkte zur Abdichtung und Verklebung von rohem Metall (z.B. Aluminium und seine Legierungen, Edelstähle, auch Messing, Kupfer) und vorbehandeltem Stahl (grundiert, lackiert, pulverlackiert) eingesetzt. Die Spanne reicht vom klassischen Fassadenbau über Anwendungen im Apparatebau bis zur Transportindustrie. Letztere entwickelte sich über die Jahre zu einer Domäne, da die elastischen Produkte Schwingungen aufnehmen, Relativbewegungen ausgleichen, Maßabweichungen kaschieren und durch mechanische Entkoppelung oder Dämpfung die damit abgedichteten Transportmittel „leiser“ machen. Viele moderne, gekühlte oder begaste Überseecontainer sind mittlerweile mit MS-Produkten abgedichtet oder teilweise verklebt. Im Sonderfahrzeugbau oder bei Omnibussen werden oft Bleche (die Außenhaut) auf ein Traggerüst elastisch aufgeklebt. Dies ist wesentlich zeit- und geldsparender als Nieten und hat auch optische Vorteile. Da die großen Seitenflächen von Bussen fast immer zu Werbezwecken verwendet werden, würden zudem lange Nietreihen optisch unschön aussehen. [...]

Dr. Manfred Pröbster (Henkel KGaA)
Mess- und Prüftechnik:

In vielen Bereichen werden nationale Richtlinien in europäische überführt – mit dem Ziel, die Systeme in Europa zu harmonisieren und Handelsbarrieren abzubauen. Für die Auslegung von Druckbehältern auf Basis der
Richtlinie 97/23/EG ist dabei einiges zu beachten.

Die Richtlinie 97/23/EG, die häufig auch als Druckgeräterichtlinie oder PED bezeichnet wird, regelt die Handhabung von Risiken, die mit der Druckbeaufschlagung von Behältern verbunden sind. In der EU vertriebene Druckbehälter müssen der PED entsprechen. Umgekehrt darf der Handel von PED–konformen Geräten nicht durch nationale Organisationen behindert werden.Zunächst erscheint der Aufwand, die jeweiligen Produkte gemäß dieser Richtline herzustellen, immens. Jedoch kann man bei
näherer Betrachtung schnell erkennen, dass die PED von vielen Herstellern ohne großen Aufwand umgesetzt werden kann. Viele Hersteller in Deutschland haben die meisten Forderungen der PED bereits vor
dem Inkrafttreten der Richtline ohnehin erfüllt.

Doch was ist für den Anwender zu beachten? Ein entscheidender Punkt bei der Umsetzung der Richtlinie ist, dass nicht alle Druckbehälter gleich behandelt werden. So sind alle „weichwandigen“ Behälter wie z.B. Reifen, Schläuche, etc. ausgenommen.
Aber auch alle Geräte, die z.B. auf einer Bohrinsel, oder als Wasserleitung eingesetzt werden, sind von der PED ausdrücklich ausgenommen. Einteilung der Fluide Für die Bewertung der Konformität zu der PED muss der Gerätehersteller zunächst festlegen, welche Fluide er in seinem Gerät zulassen will.

Dr. Gaida (Dr. Gaida Planungsbüro)
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