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Rohstoffe / Mischungen / Halbzeuge

Rohstoffe / Mischungen / Halbzeuge

Hier lesen Sie Fachartikel aus dem Fachmagazin DICHT! 2.2018 >> Bereich Rohstoffe / Mischungen / Halbzeuge

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Seitdem das Umweltbundesamt (UBA) 2011 die Leitlinie zur hygienischen Beurteilung von Elastomeren im Kontakt mit Trinkwasser (kurz Elastomerleitlinie) beschlossen hat, gibt es eine klare, aber bisher noch nicht gemeisterte Herausforderung: Wie produziert man ein Elastomer, das nach der UBA-Elastomerleitlinie für Trinkwasser zugelassen wird?

Die Elastomerleitlinie enthält eine Positivliste mit zugelassenen Ausgangsstoffen, die man zukünftig nur noch für eine Mischung verwenden darf. Um der Industrie einen reibungslosen Übergang zu ermöglichen, gibt es einen 2. Teil der Positivliste mit noch nicht vollständig bewerteten Substanzen, die man aber unbedingt für die Herstellung eines Elastomers benötigt. Ziel des UBA ist, bis Ende 2021 eine erforderliche Anzahl an Rohstoffen toxikologisch zu bewerten,  um die Positivliste ausreichend zu ergänzen.

Noch keinen Schritt weiter
Seit der Veröffentlichung der Elastomerleitlinie wurde aber bisher noch kein einziger Ausgangsstoff aus dem 2. Teil der Positivliste in den Teil 1 überführt. Nach heutigem Stand kann man noch keine Elastomere aus den Substanzen der Positivliste Teil 1 herstellen. Ursprünglich war eine Übergangsfrist von fünf Jahren – also bis Ende 2016 – vorgesehen, nach der dann nur noch Substanzen aus der Positivliste 1 verwendet werden dürfen. Diese Übergangsfrist wurde aber bereits bis Ende 2021 verlängert. Über die Gründe für diese Entwicklung kann man nur spekulieren – allerdings scheint derzeit das Interesse bzw. die Bereitschaft der Industrie, für die Bewertung eines Rohstoffes Entwicklungs- und Prüfungsaufwände im hohen sechsstelligen Bereich zu investieren, nicht besonders groß. [...]

René de Beer (F.W. Breidenbach GmbH & Co. KG)
ISGATEC: Media - Fachartikel 1

Mit den wachsenden Anforderungen in der Chemie, Lebensmittelverarbeitung und Pharmaindustrie können für Dichtungslösungen immer weniger Standardelastomere eingesetzt werden. Das ist allerdings kein allzu großes Problem, da sich Anbieter auf diesen Lösungsbedarf eingestellt haben.

Steigende Anforderungen sind ein Thema, das heute quer durch alle Branchen gilt. Für Lösungssuchende in den Prozessindustrien kommt erschwerend hinzu, dass der  Mengenbedarf an Material für Dichtungen beileibe nicht mit dem anderer Branchen, z.B. der Automobilindustrie, vergleichbar ist. Dies führt zwangsläufig zu einem eingeschränkten Angebot an Lösungsanbietern und somit geeigneten Lieferanten, die nur schwer zu finden sind. Dazu kommt, dass einerseits der Aufwand für die optimale Lösung der gleiche ist wie der für Großprojekte, andererseits die Kosten nicht explodieren dürfen. Die Tec Joint AG hat sich auf diesen schmalen Grat spezialisiert und analysiert bei jedem Projekt die Einsatzbedingungen sorgfältig und erarbeitet dann in enger Zusammenarbeit mit den Kunden passgenaue Lösungen »1. Eine Lösung auf Basis der Rohstoffgruppe EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) verdeutlicht die Vorgehensweise.

Wenn Standard keine Lösung ist
EPDM ist nicht gleich EPDM und Dichtungen und Folien aus diesem Werkstoff können sich je nach Einsatzbedingungen sehr unterschiedlich verhalten. So haben handelsübliche EPDM einen Ethylengehalt zwischen 45 und 75 Gew.%, wobei die Polymere mit einem Ethylengehalt von 45 bis 55% die beste Kälteflexibilität und gute kautschuktechnologische Eigenschaften haben. Bei Kautschuktypen mit höherem Ethylengehalt nimmt der Druckverformungsrest in Kälte zu. Ein höherer Dien-Gehalt bewirkt eine höhere Vernetzungsgeschwindigkeit, Vernetzungsdichte und Festigkeit sowie eine geringere bleibende Verformung. Die Alterungs-, Witterungs-, und Ozonbeständigkeit nimmt dagegen mit steigendem Diengehalt ab. [...]

Richard Gisler (Tec Joint AG)
ISGATEC: Media - Fachartikel 1

Die Integration verschiedener Funktionen in Bauteile oder Baugruppen ist eine der wichtigsten Maßnahmen für hohe Zuverlässigkeit in der Anwendung sowie Wirtschaftlichkeit in der Problemlösung. Denn mit jeder integrierten Funktion vermindert sich die Anzahl der erforderlichen Bauteile. Dadurch verringert sich das Risiko der Fehlfunktion, der Komplexizität der Fertigungsverfahren und das Risiko des Ausfalls im Einsatz. Signifikant erhöht sich hingegen die Wirtschaftlichkeit der Gesamtlösung. Am Beispiel funktionsintegrierter Dichtungen aus expandiertem PTFE (ePTFE) lässt sich dies gut zeigen.

PTFE bietet zusätzlich zu den bekannten Vorteilen wie der universellen Beständigkeit gegenüber fast allen Medien, der breiten Dauergebrauchstemperatur von -250 °C bis +250 °C, den exzellenten Antihaft-Eigenschaften und der Fähigkeit, nicht zu altern oder spröde zu werden, weitere außergewöhnliche Eigenschaften, die sich aus dem extrem hohen Molekulargewicht dieses Hochleistungspolymers ableiten. Hierzu zählt die Fähigkeit der Fibrillenbildung unter Zugbelastung: Sie entstehen durch lineare Anordnung der PTFE-Molekülketten und zeichnen sich durch einen nahezu idealen Ordnungszustand aus. Dieser wird z.B. über das DSC-Messverfahren (Differential Scanning Calorimetrie) quantifizierbar. Während im teilkristallinen Aufbau des gesinterten PTFE die amorphen Bereiche schon durch vergleichsweise geringen Energieeintrag bei 142 °C schmelzen, tritt dies beim Kristallinanteil erst bei 327 °C auf. Die Kristallinanteile des ungesinterten PTFE schmelzen sogar erst bei 342 °C – ein Indiz für die besonders geordnete und defektarme Kristallitstruktur des direkt aus der Polymerisation ausgefällten hochkristallinen Polymers. Nochmals 30 °C mehr, also ca. 372 °C, sind erforderlich, um die in Fibrillen organisierten Makromoleküle in Bewegung zu versetzen, also aufzuschmelzen. Diese insgesamt vier verschiedenen „Aggregatszustände“ des expandierten PTFE, vereint in einem einzigen Polymersubstrat, ermöglichen neuartige Eigenschaftsprofile, neue Verarbeitungsprozesse und Anwendungen mit Eigenschaftsprofilen, die bisher in dieser Art nicht möglich waren. [...]

Dr. Michael Schlipf (FPS GmbH), Dipl.-Ing. (FH) Detlef Reichl (FluorTex GmbH)
ISGATEC: Media - Fachartikel 1

Die Hygiene ist in unserem Gesundheitssystem ein permanentes Thema. Ohne moderne und dichte Verschlüsse, Membranen und Leitungen aus TPE und ihre prozesssichere Produktion wären die Probleme wahrscheinlich noch größer.

Medizinische Teile »1 unterliegen den strengsten Qualitätstests – von der Entwicklungsphase bis zur Produktion in hohen Stückzahlen. So ist auch für Konnektoren, Ventil- oder  Verschlussmembranen, Infusionsleitungen, Ports, Stopfen oder Überleitungssysteme – kurz, für alle Arten von pharmazeutischen Verschlüssen, eine Vielzahl von Ansprüchen zu erfüllen. Das hierfür eingesetzte Material muss – neben anderen wichtigen Eigenschaften – die Fähigkeit des vollständigen Wiederverschlusses aufweisen und alle gängigen Arten von Sterilisationsverfahren ohne signifikante Veränderungen des Eigenschaftsprofils bestehen. Darüber hinaus muss die Partikelkontamination vermieden werden, d.h. es darf kein Material aus dem Kunststoff des Stopfens an der Kanüle haften bleiben.

Auch das Anforderungsprofil an das Dichtungsmaterial für Spritzenkolben »2 oder an die Dichtelemente von Katheterkupplungen ist äußerst umfangreich: Funktionalität, Sterilität und Migrationsarmut sind nur einige Stichworte. Ein entscheidendes Kriterium bei Spritzenkolben ist einerseits, eine konstante Dichtigkeit des Kolbens zu erhalten, andererseits, durch die Elastizität der Dichtung ein leichtes Gleiten des Spritzenzylinders für exaktes Dosieren ohne Slip-Stick-Effekt zu gewährleisten. Das Material muss den Anforderungen der EN ISO 7886 Norm zur Feststellung der Gleiteigenschaften, Dichtigkeit und Mechanik entsprechen. Der weiche Teil einer Katheterkupplung muss auf der einen Seite spezifizierten Zugkräften standhalten können, darf andererseits weder gequetscht noch sonst wie beschädigt werden. Darüber hinaus ist Sterilität gefordert. Wird dafür Gamma-Bestrahlung eingesetzt, darf dies nicht zu Undichtigkeiten, Funktionsstörungen oder Alterungserscheinungen führen. [...]

Florian Schindler (ACTEGA DS)
ISGATEC: Media - Fachartikel 1
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