„Wir wollten einen ‚lesbaren‘ Werkstoff schaffen“

Rückverfolgbare Faserstoffdichtungen für die Chemieindustrie

16.08.2018 Informationen wie Werkstofftyp, Herstellungszeitraum und Fertigungsslot einer Dichtung sind bei der Gasket Code Technology nicht nur aufgedruckt, sondern in den Werkstoff integriert. Sie lassen sich jederzeit auch an kleinen Materialstücken auslesen und ermöglichen damit vollständiges Rückverfolgen jeder Dichtung.

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Zur Person

Bertram Axmann, Leiter des Geschäftsbereichs Dichtungen, Frenzelit

Nach seinem Studium der Betriebswirtschaft in Bayreuth war Bertram Axmann ab 1994 in leitender Funktion in Unternehmen tätig, die sich mit Entwicklung, Produktion und Projektierung von komplexen Sicherheits- und Abrechnungssystemen auf Basis von Transponder- und Vernetzungstechnologien beschäftigen. Ab 2004 trug er als Business-Unit-Leiter die internationale Verantwortung im Bereich Flächenheizung / -kühlung bei Rehau. Seit 2013 leitet er den Geschäftsbereich Dichtungen bei Frenzelit.

Der Dichtungswerkstoff Novapress 880 erfüllt mit dieser Technologie als weltweit erster Dichtungswerkstoff auch „Industrie 4.0“- Transparenzkriterien, die für Anlagenkomponenten aller Art gelten – ein erster Schritt auf dem Weg zur „intelligenten“ Dichtung. Bertram Axmann, Leiter des Geschäftsbereichs Dichtungen beim Entwickler und Anbieter Frenzelit, erklärt die Bedeutung der Rückverfolgbarkeit von Dichtungen und Dichtungswerkstoffen.

CT: Warum ist Rückverfolgbarkeit auch für Dichtungsmaterialien ein wichtiges Kriterium?
Axmann: Rückverfolgbarkeit ist immer dann von großer Bedeutung, wenn in einer Anwendung hohe Folgeschadensrisiken drohen. Das kennen wir aus der Pharmabranche, aber auch zum Beispiel aus dem Automotive-Bereich und der Luftfahrt. Für Dichtungen gibt es mitunter Anforderungen an die Kennzeichnung, etwa bei Gasanwendungen nach DIN 30690, die wohl auch sehr stark durch den Wunsch der Rückverfolgbarkeit geprägt sind.

CT: Was war der Hintergrund für die Entwicklung dieses Dichtungsmaterials?
Axmann: Bislang hat es bei Dichtungsmaterialien keine Möglichkeit gegeben, den Werkstoff selbst zu erkennen; und zwar unabhängig davon, ob er neu, gealtert oder schon in Benutzung ist, oder in welchem Stadium der Bearbeitung er sich befindet, also ob als Platte, Rolle, Dichtung oder Stanzrest. Im Rahmen der Entwicklung von Novapress 880 wollten wir also einen Werkstoff schaffen, der, unabhängig von Alter, thermischer Belastung und Umwelteinwirkung, hinsichtlich Werkstoffbezeichnung, Produktionslot und Produktionsdatum „lesbar“ ist.
Das zweite und gleichwertige Entwicklungsziel bestand darin, einen Faserweichstoff mit exzellenter Leckageperformance zu schaffen, der die normativen Anforderungen der TA Luft und der VDI-Richtlinie 2290 extrem zuverlässig und problemlos realisierbar erfüllt.

CT: Gab es konkrete Anlässe oder Anwendungsfälle, für die bestehende Lösungen nicht ausreichten?
Axmann: Ja, insbesondere in der Chemie bzw. Prozessindustrie. Anlagen der modernen Prozessindustrie unterliegen den Anforderungen der TA Luft. Gefordert werden umsetzbare Dichtverbindungen der Dichtheitsklasse L0,01 gemäß VDI-Richtlinie 2290. Ein Dichtungswerkstoff muss also schon bei niedrigen Flächenpressungen eine sehr gute Leckageperformance aufweisen.
Bislang war es nicht möglich, nach DIN EN 1591-1 sinnvolle Dichtsysteme mit Faserweichstoffdichtungen auf Basis ihrer Kennwerte gemäß DIN EN 13555 zu berechnen, die den normativen Anforderungen mit und ohne Innenbördel entsprechen. Auch ohne Innenbördel bewegt sich die Performance der herkömmlichen Dichtungswerkstoffe häufig im Grenzbereich. Mit dem Material Novapress 880, das nach ASTM F36J eine rund 3-fach höhere Zusammendrückung gegenüber vielen marktüblichen Faserweichstoffen aufweist, ist die normative Anforderung nun erstmals zuverlässig erfüllbar. Das ist in der Tat ein völlig neues Niveau für Faserweichstoffdichtungen!

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Mit dem zugehörigen Lesegerät lassen sich alle wichtigen Informationen aus dem Werkstoff selbst bestimmen und rückverfolgen.

CT: Welche technischen Herausforderungen gab es zu überwinden, und wie konnten sie gelöst werden?
Axmann: Man kann sich sicher gut vorstellen, dass es bei einem Produkt mit so vielen neuen, herausragenden Eigenschaften eine Vielzahl von technischen Herausforderungen gab. Neben der richtigen Rezeptur war das insbesondere die verfahrenstechnische Umsetzung. Hier kann Frenzelit zum Glück auf die langjährige Expertise, den „Innovationshunger“ und den Fleiß unserer Mitarbeiter in Entwicklung, Produktion und Anwendungstechnik zählen.
Bei der Gasket-Code-Technology war vieles anders. Hier gab es kein existentes Verfahren, kein Branchen-Know-how und keine eigenen Erfahrungswerte. Und diese „Technology“ durfte die Dichtungseigenschaften des Werkstoffs nicht beeinträchtigen. Nach langer Analyse und Suche haben wir schließlich ein physikalisch-chemisches Codierungs-Verfahren entwickelt und eine Codierungs-Logik erarbeitet. Beides muss für die Nutzung über einen sehr langen Zeitraum ausgelegt sein. Und das ist wirklich komplex!

CT: Welche zukünftigen Entwicklungen erwarten Sie für Dichtungswerkstoffe im Allgemeinen und im Bereich „Intelligente Dichtungen“ im Besonderen?
Axmann: Ich bin der Meinung, dass bei Dichtungswerkstoffen in der Zukunft viel stärker in den Fokus rücken wird, dass sie auch unter sehr anspruchsvollen Bedingungen normkonforme, wirtschaftlich sinnvolle Dichtsysteme ermöglichen müssen. Das wird den zunehmenden Emissionsschutz, die Kostenbetrachtung bei Medienverlust, die erhöhte Medienbeständigkeit oder auch den Einsatz bei stetig steigenden Prozesstemperaturen betreffen.
Von der „intelligenten Dichtung“ wird in Zukunft vermutlich erwartet werden, dass sie Auskunft darüber gibt, wer sie ist, wo sie herkommt, wann sie hergestellt wurde und in welchem Zustand sie sich befindet. Über ein vernetztes IT-System ließen sich dann auch weitere Informationen abrufen, etwa Einbaudaten, Montageanweisungen, Instandhaltungsintervalle usw. Also quasi wie ein Transponder, allerdings ohne Mikroelektronik.

CT: Was sollte die Industrie bei der Entwicklung und auch beim Einsatz zukünftiger Dichtungen berücksichtigen?
Axmann: Aus meiner Sicht ist es wichtig, dass in der breiten Fläche im Sinne der aktuell gültigen Normen und der Zukunftsthemen gehandelt wird. „Dicht“ ist ja nicht gleichermaßen „dicht“ und Rückverfolgbarkeit kann eine Dichtung alleine auch nicht sicherstellen. Leider wird oft im Sinne der Trägheit lieber das getan, „was man schon immer getan hat“, anstatt schnell an der Zukunftsfähigkeit und Sicherheit des Unternehmens, der Fabrik und der eigenen Produkte zu arbeiten. Denn das lohnt sich wirtschaftlich ganz bestimmt und für die Umwelt allemal.

Zum Produkt

Industrie-4.0-ready mit Gasket-Code-Technology

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Auch mit Edelstahl-Innenbördel bleibt der Faserdichtungswerkstoff leistungsfähig. Bilder: Frenzelit

Das Faserstoff-Dichtungsmaterial Novapress 880 erreicht bei einer Zusammendrückung von ca. 18 % eine etwa dreimal höhere Anpassungsfähigkeit als im Markt üblich. Auf diese Weise gleichen Dichtungen aus dem Werkstoff bereits bei geringer Flächenpressung Flanschunebenheiten aus. Leckagetests gemäß DIN EN 13555 haben gezeigt, dass der Werkstoff bei einem Innendruck von 40 bar und knapp 20 MPa Flächenpressung den von der TA Luft geforderten Leckagewert von 0,01 mg/s/m erreicht. Er ermöglicht Berechnungskennwerte, die eine sichere Auslegung der Flansche und Schrauben nach den Vorgaben der VDI 2290 zulassen.
Der Dichtungswerkstoff besteht aus ca. 20 verschiedenen Komponenten, die durch ein Elastomer gebunden werden. Der Materialmix wird Schicht für Schicht im Hochdruck-Kalandrierverfahren aufgebaut. Am Ende des Herstellungsprozesses liegt schließlich ein homogenes Produkt vor – eine wesentliche Voraussetzung für die effiziente Leckage-Performance.Diese Leistung erreicht das Faserstoff-Material auch mit dem in der Industrie oft eingesetzten Innenbördel, welcher die erforderliche Mindestflächenpressung deutlich erhöht. Der Grund: Das Bördelmaterial – idealerweise aus 0,1 mm dickem Edelstahl – und der anpassungsfähige Werkstoff gehen eine hochkompakte Verbindung ein, die fast genauso dicht ist wie eine Dichtung ohne Innenbördel.
Neben den branchenüblich aufgebrachten Chargennummern auf der Dichtungsplatte ermöglicht es die Gasket-Code-Technology, zu jeder Zeit Werkstofftyp, Herstellungszeitraum und Fertigungsslot einer Dichtung auszulesen. Diese Informationen lassen sich mit einem speziellen Lesegerät selbst an kleinsten Materialresten bestimmen. Der individuelle Fingerabdruck lässt sich über den gesamten Produktlebenszyklus – von der Halbzeug-Herstellung, über die Weiterverarbeitung bis zur Montage und Inbetriebnahme – nachvollziehen und nachverfolgen.

Heftausgabe: August/2018
Die Fragen stellte Ansgar Kretschmer, Redaktion

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Die Fragen stellte Ansgar Kretschmer, Redaktion
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