Flachdichtungen auf PTFE-Basis haben einen großen Nachteil: Der Werkstoff neigt zum Fließen. Beim Dichtungswerkstoff Klinger Top-Chem 2000 konnte dieser Nachteil durch einen Füllgrad jenseits der 50 % beseitigt werden.
Sie sind in Anlagen für die Lebensmittelherstellung weit verbreitet, finden jedoch nur wenig Beachtung: Flachdichtungen, die als statische Bauteile oft nur ein Strich in der Zeichnung sind. Gefertigt sind sie sehr häufig aus Faserweichstoffen. Darunter versteht man mit Elastomer gebundene Mischungen aus synthetischen Fasern und Mineralien, die auf Kalandern zu Platten gewalzt und dann zu Dichtungen weiterverarbeitet werden. Dieses Dichtungsmaterialien haben häufig die Zulassungen für den Trinkwasserbereich. FDA-konform sind sie aber nur in den seltensten Fällen.
Flachdichtungen aus Grafit
Flachdichtungen aus Grafit bestehen üblicherweise aus expandiertem und rückverdichtetem Reingrafit, die oft gute mechanische und thermische Eigenschaften besitzen. Da die Grafitfolie alleine sehr empfindlich und daher unsicher zu verarbeiten ist, wird meist eine Verstärkung aus Metall eingebaut, die als Glattblech, Spießblech oder Streckmetall zu einer handhabbaren Dichtung führt. Allerdings sind die meisten Grafitauflagen heute bewusst mit Zusatzstoffen versehen, die eine höhere Dichtheit, bessere Oberflächeneigenschaften oder sonstige Eigenschaftsverbesserungen herbeiführen sollen. Zusätzlich sind die Versionen mit Glattblech und Streckmetall über Spezialkleber verbunden (zuweilen auch Haftvermittler genannt), sonst wäre keine sichere Verbindung zwischen Grafitfolie und Metallverstärkung möglich. Diese Zusatzstoffe verhindern jedoch einen Einsatz in der Lebensmittelverarbeitung, denn sie sind üblicherweise nicht für diesen Einsatzbereich zugelassen. Lediglich Varianten aus Grafitfolie und Spießblecheinlage ohne Klebstoffeintrag wären z. B. als Reingrafitdichtung mit Edelstahleinlage eine saubere Alternative.
GRAS-Status verloren
Reingrafit wurde auch vor vielen Jahren in der Liste CFR 21 der FDA in einer Fußnote als „GRAS“ geführt, was „Generally Recognised as Safe“ also „generell als sicher anerkannt“ bedeutete. Diese Fußnote ist aber seit einigen Jahren nicht mehr vorhanden, sodass auch Reingrafitdichtungen nicht mehr als FDA-konform geführt werden. Außerdem sind Grafitdichtungen wegen der leichten Ablösbarkeit von Partikeln am Dichtungsrand und der möglichen Verunreinigung der Lebensmittel mit schwarzen Partikeln – auch wenn sie keine schädliche Wirkung haben – nicht akzeptabel.
Dichtungswerkstoffe auf PTFE-Basis
Nun bleibt eine interessante Gruppe von Flachdichtungswerkstoffen übrig: Materialien auf PTFE-Basis. Diese sind aus Sicht der Lebensmittelanwendung hervorragend geeignet, denn PTFE ist so inert, dass keine Reaktionen mit den Lebensmitteln stattfinden können. Gleiches gilt für die Migration von Stoffen in die Lebensmittel.
PTFE kann ohne Weiteres bis zu Temperaturen von bis zu 250 °C eingesetzt werden – einem Temperaturbereich, der den Großteil der Anwendungen in der Lebensmittelverarbeitung abdeckt. Allerdings hat PTFE auch einen Nachteil: Es fließt unter Druck. Und dieser Nachteil verstärkt sich mit steigenden Temperaturen. Für statische Flachdichtungen, die zwischen Dichtflächen gespannt werden, ist das ein klares Ausschlusskriterium. Aus diesem Grund werden für Flachdichtungen besondere Kombinationen aus PTFE und Füllstoffen verwendet, die das Fließen reduzieren. Allerdings sind mit üblichen Fertigungsverfahren nur Füllgrade von maximal 35 bis 38 % erreichbar. Das bedeutet, dass höhere Flächenpressungen oder höhere Temperaturen bei üblichen Flächenpressungen in Standardflanschen zu deutlichen Setzbeträgen führen und damit die Verbindung unsicher wird.
Füllgrad über 50 %
Das PTFE-Plattenmaterial Klinger Top-Chem 2000 erreicht einen Füllgrad von über 50 %. Besonderer Vorteil: Auch unter extremen Prozessbedingungen fließt es nicht. Es kann auch bei hohen Flächenpressungen sicher bis 250 °C eingesetzt werden.
Sind zum Beispiel Mischerantriebe an einem Mischbehälter angeflanscht und nicht über einen Formschluss verbunden, so muss das gesamte Drehmoment über entsprechende Schraubenkräfte des Flansches übertragen werden. Und die Dichtung darunter muss diese extremen Pressungen aushalten und darf nicht nachgeben. Gemäß EN 13555 gilt der PQR-Wert als Maß für das Fließen. Dieser Kennwert berücksichtigt den Relaxationseinfluss auf die Dichtungsbelastung zwischen dem Anziehen der Schrauben und der Langzeiteinwirkung der Betriebstemperatur. Er beschreibt das Verhältnis der Rest-Flächenpressung zur Anfangs-Flächenpressung bei verschiedenen Belastungen und Temperaturen. Das bedeutet, je weniger die Dichtung fließt, desto mehr nähert sich der PQR-Wert der Zahl 1.
Für den Anwender macht sich die hohe mechanische Stabilität von Klinger Top-Chem 2000 bezahlt. Dichtung aus diesem Werkstoff zeichnen sich durch hohe Standzeiten und damit weniger Anlagenstillstandszeiten aus.
Kompromisslos sicher
Für Klinger Top-Chem 2000 liegen folgende Zertifikate und Zulassungen vor: KTW-Leitlinie Kaltwasser/Heißwasser, W270,WRAS, FDA und EU 1935/20004.
Der Werkstoff zeichnet sich durch eine hohe mechanische Stabilität aus, die ihn auch für den Einsatz als schmalrandige Verschraubungsdichtung prädestiniert. Hinzu kommen eine sehr gute chemische Beständigkeit und die Einsetzbarkeit in einem weiten Temperaturbereich bis 250 °C, wobei der Werkstoff selbst bei hohen Temperaturen nicht altert (kein Aushärten und Verspröden).
Außerdem ist Klinger Top-Chem 2000 ein guter elektrischer Isolator.
Den Flachdichtungswerkstoff gibt es in Plattenformaten von 1500 x 1500 mm bei Dicken von 1,0, 1,5, 2,0 und 3,0 mm.
Autor: Norbert Weimer
Unternehmensleitung,
Klinger
