FEP O-RINGE | WERKSTOFFE EINFACH ERKLÄRT
Was sind FEP O-Ringe?
FEP O-Ringe bestehen aus einer Kunststoffummantelung und einem Gummikern.
Dabei besteht der Kunststoffmantel aus FEP oder dem etwas höherwertigen PFA und der Gummikern aus schwarzem FKM (Viton) oder rotem Silikon (VMQ). Die Kombination aus hochbeständigem Kunststoffmantel und flexiblen Gummikern macht FEP bzw. PFA O-Ringe zu einer ausgezeichneten Wahl für aggressive Medien und hohe Temperaturen.
In der Artikelbeschreibung wird immer erst einmal der Mantel und dann der Gummikern angegeben.
Beispiel: 10 x 2 FEP/FKM (FEP Mantel mit schwarzem FKM-Kern)
Merkmal | Wert |
|---|---|
ISO Bezeichnung | FEP / PFA |
Handelsnamen | Teflex |
Chemische Bezeichnung | Fluorethylenproplyen (FEP), Perfluorethylenpropylen (PFA) |
Medienbeständigkeit | Nahezu universelle Medienbeständigkeit |
Temperaturbeständigkeit | -60°C bis +205°C (Abhängig vom Kernmaterial) |
Standardfarbe | Schwarz |
Standardhärte | 90 Shore A |
Anwendungsbereich | Chemie, Öl&Gas, Hochtemperatur |
Herstellung | Beständiger Kunststoffmantel + elastischer Gummikern |
Toleranzen | |
Haltbarkeit | 20 Jahre |
Unterschiede im Rohstoffpreis
Material | NBR | EPDM | VMQ | HNBR | FKM | PTFE | FEP | FFKM |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Faktor | 1 | 1,5 | 1,9 | 2,7 | 3,9 | 24 | 51 | 329 |
Korrekte Interpretation: NBR ist im Vergleich zu den anderen O-Ring Werkstoffen das günstigste Material. Der Faktor gibt an, wie viel teurer ein Material im Vergleich zu NBR ist.
Beispiel: FKM ist 3,9x teurer als NBR. FFKM ist 329x teurer als NBR.
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#1 Die 5 wichtigsten Vorteile von FEP O-Ringen
1. Nahezu universelle Medienbeständigkeit
2. Hohe Temperaturbeständigkeit
3. Lange Haltbarkeit
4. Nahezu jede Abmessung lieferbar
5. Kostengünstige Alternative zu FFKM O-Ringen
Ein O-Ring mit elastischen Eigenschaften und gleichförmig ausgeprägter Oberfläche, die auch bei hohen Temperaturen nahezu allen Medien und Temperaturen standhält. Das ist das Ideal vom Dichtungselement für anspruchsvolle Anwendungen.
Diesem Zielbild kommen FEP O-Ringe sehr nahe. Hier bildet FEP die widerstandsfähige Ummantelung, während ein elastischer Kern (z.B. FKM (Viton) oder Silikon) das Rückstellvermögen und die gleichmäßige Anpressung des Dichtungsrings gewährleistet.
So lässt sich bei FEP-ummantelten O-Ringen ein geringer Druckverformungsrest erreichen. Der geringe Reibungskoeffizient erleichtert zudem die Montage.
Die wichtigsten O-Ring Werkstoffe im Vergleich
Werkstoff | Temperaturbeständigkeit | Chemiebeständigkeit | Elastizität |
|---|---|---|---|
NBR | -30°C bis +120°C | Niedrig | Hoch |
HNBR | -30°C bis +150°C | Mittel | Hoch |
EPDM | -45°C bis +150°C | Mittel | Hoch |
SILIKON | -60°C bis +200°C | Niedrig | Hoch |
FKM (VITON) | -25°C bis +200°C | Mittel | Hoch |
FEP ummantelt | -60°C bis +200°C | Hoch | Mittel |
PTFE | -250°C bis +250°C | Hoch | Niedrig |
FFKM | -40°C bis +340°C | Hoch | Hoch |
#2 Die 3 häufigsten Anwendungsbereiche von FEP O-Ringen
Chemieindustrie
Grundsätzlich werden O-Ringe in der Chemieindustrie nach ihrer Medienbeständigkeit ausgewählt.
Da in der Chemieindustrie hoch aggressive Chemikalien eingesetzt werden, die O-Ringe mit einer geringen Beständigkeit sogar zersetzen können, werden FEP O-Ringe dementsprechend gerne für anspruchsvolle Anwendungen eingesetzt.
In Bezug auf die Medienbeständigkeit können ansonsten nur noch FFKM (Ecolast®) und PTFE mit den FEP O-Ringen mithalten.
ÖL und Gasindustrie
Das Besondere an Anwendungen aus der Gasindustrie sind zum einen die extremen Systemdrücke und zum anderen die hohen Temperaturen.
Gegen diese beiden Faktoren sind FEP O-Ringe gut ausgerüstet. Denn sie besitzen eine vergleichsweise hohe Shorehärte von 85-90° Shore A und halten Temperaturen von bis zu +200°C locker aus.
Des Weiteren kann bei Temperaturen über 200°C die höherwertige PFA-Ummantelung verwendet werden. Diese hält sogar Temperaturen bis +260° stand.
LebensmittelIndustrie
In der Biomedizin- und Lebensmittelindustrie stellt die Biokompatibilität eine unverzichtbare Eigenschaft von Dichtungswerkstoffen dar.
Da ist es äußerst praktisch, dass alle FEP und PFA Ummantelungen grundsätzlich konform mit den FDA-Richtlinien (Lebensmittelzulassung) sind. Zusätzlich besitzen alle FEP O-Ringe mit Silikon oder EPDM-Kernen ebenfalls eine FDA-Zulassung.
Dadurch wird sichergestellt, dass Lebensmittel oder pharmazeutische Produkte von den O-Ringen nicht verunreinigt werden können.
#3 Wie ist die Medienbeständigkeit von FEP O-Ringen?
FEP und PFA Ummantelung sind gegen nahezu alle Chemikalien ausgezeichnet beständig.
FEP ist beständig gegen
- Mineralöle und -fette
- Pflanzliche und tierische Öle und Fette
- Aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe
- Kraftstoffe (Diesel, Benzin, methanolhaltige Kraftstoffe)
- Chlorierte Kohlenwasserstoffe
- Silikonöle und -schmierstoff
FEP ist nicht beständig gegen
- Hoch fluorisierte Stoffe
- Alkalien
An diese umfassende Medienbeständigkeit kommen alternativ nur noch FFKM oder PTFE O-Ringe heran. Allerdings sind PTFE O-Ringe aufgrund ihrer Härte starr und FFKM O-Ringe sind zwar elastisch, aber extrem kostenintensiv.
Dementsprechend sind FEP O-Ringe eine wunderbare Alternative zu PTFE oder FFKM O-Ringen und haben zu Recht eine wichtige Rolle in der O-Ring Welt eingenommen.
Ein weiterer Vorteil ist, dass FEP O-Ringe sowohl gegen Montagefette auf Mineralöl- und Silikonölbasis beständig sind. Demzufolge kann jedes beliebige Fett oder Öl verwendet werden.
#4 Wie ist die Temperaturbeständigkeit von FEP O-Ringen?
Wichtig zu wissen ist, dass die Temperaturbeständigkeit von der Wahl der Ummantelung und des Kernmaterials abhängig ist.
FEP/Silikon: -60°C bis +205°C
FEP/FKM: -25°C bis +205°C
PFA/Silikon: -60°C bis +260°C
PFA/FKM: -25°C bis +260°C
Jedoch ist immer zu beachten, dass die angegebenen Temperaturgrenzen vom jeweiligen Kontaktmedium abhängig sind. Steht nichts dabei, dann wird immer von Luft als Medium ausgegangen.
Genauso wie FFKM O-Ringe können FEP O-Ringe bei Anwendungen mit überhitzten Wasserdampf eingesetzt werden. Insbesondere bei Anwendungen in der Hygienebranchen interessant, da hier bei aggressiven CIP-Prozesse die Produktionslinien gereinigt und sterilisiert werden.
#5 Wie sind die mechanische Eigenschaften von FEP O-Ringen?
1. FEP O-Ringe sollten nicht dynamisch belastet werden
2. Kein abrasives (reibendes) Medium
3. Keine hohe Aufdehnung bei der Montage
Grundsätzlich gilt: Die FEP Ummantelung darf unter keinen Umständen beschädigt werden.
Denn die Medienbeständigkeit entsteht durch den Kunststoffmantel. Wird dieser so stark beschädigt, dass ein aggressives Medium den FKM oder Silikon-Kern angreifen kann, dann fällt der FEP O-Ring nach kurzer Zeit aus.
Dementsprechend sollten FEP O-Ringe zum einen nicht bei abrasiven (reibenden) Medien und zum anderen bei dynamischen Anwendungen eingesetzt werden. Denn in beiden Fällen ist das Risiko zu hoch, dass die FEP Ummantelung beschädigt wird und der O-Ring ausfällt.
Darüber hinaus dürfen FEP O-Ringe bei der Montage nicht zu weit auf gedehnt werden, da sonst der Mantel beschädigt werden kann.
#6 Was muss ich bei der Auslegung eines FEP O-Rings beachten?
1. Sie haben höhere Fertigungstoleranzen als Standard O-Ringe gemäß ISO 3601
2. Sie sollten nicht als Kolbendichtung und Stangendichtung verwendet werden
3. Insbesondere bei FEP O-Ringen dürfen keine scharfen Kanten vorhanden sein
Die korrekte Montage ist entscheidend dafür, dass sich die sorgfältige Auslegung des gesamten Dichtungssystems in Form einer langen Standzeit auszahlt.
Denn oft erhält der O-Ring bereits beim Einbau eine Vorschädigung, die seine Lebensdauer reduziert. Doch auch die korrekte Gestaltung des Einbauraums entscheidet mit über die Leistungsfähigkeit des Dichtungssystems.
Generell gilt: Wegen der fehlenden Elastizität des Mantels sollten FEP-ummantelte O-Ringe nur sehr vorsichtig verformt werden. Sie sind im Vergleich zu Elastomer-O-Ringen begrenzt dehn- und stauchbar.
Den Austausch eines FEP-ummantelten O-Rings können Konstrukteure deutlich einfacher gestalten, wenn sie axial zugängliche Einbauräume vorsehen. Geteilte Nuten sind also zu bevorzugen. Ist das nicht möglich, sollte der Monteur unbedingt einen Einbaukegel verwenden. Das sorgt für eine gleichmäßige und kontrollierte Dehnung.
Profi-Tipp: Es hilft, den O-Ring vor der Montage einige Minuten in heißem Wasser zu temperieren.
Alle beteiligten Bauteile müssen gratfrei ausgeführt sein. Wie bei allen Dichtelementen gilt die Herstellung schmutzfreier Oberflächen als unverzichtbare Vorbereitung für die Montage. Zudem sollte der Techniker auf die Rückverformung.
#7 Weitere wichtige Informationen zu FEP O-Ringen
Zum Abschluss möchten wir noch einige Fragen beantworten, die uns im Alltag häufiger gestellt werden.
#7.1 Was ist ein eindeutiges Qualitätsmerkmal von FEP O-Ringen?
Damit sie zuverlässig funktionieren, erfordern mit FEP oder PFA umspritzte Einlegeteile besonders kontrollierte Herstellungsbedingungen.
Da es sich um Hybridbauteile handelt, bei denen sich die Materialeigenschaften von Kern und Mantel deutlich unterscheiden, ist der dichte Verbund beider Materialien besonders wichtig.
Daher arbeitet die Industrie immer weiter daran, beim Spritzgussprozess Lufteinschlüsse zwischen Kern und Hülle zu minimieren. Um einen optimalen Materialverbund zu erzielen, arbeiten die Spritzgussmaschinen unter Vakuumbedingungen.
#7.2 Was ist FEP für ein Material?
Bei FEP (Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer) handelt es sich um ein thermoplastisches Fluorpolymer.
Genau wie der bekanntesten Vertreter der Gruppe der Fluorpolymere, PTFE (Polytetrafluorethylen), erhält auch FEP seine herausragende Medienbeständigkeit durch die mehrfachen Kohlenstoff-Fluorverbindungen.
Fluor ersetzt hier alle oder zumindest einen Teil der Wasserstoffbindungen am Kohlenstoffgerüst der Moleküle. Das steigert zudem die Temperaturbeständigkeit dieser Werkstoffe. PFA (Perfluoralkoxy-Polymere) sind vollständig fluorierte Kunststoffe, die wie FEP ebenfalls thermoplastisch verarbeitet werden können.
Was ihre Medienbeständigkeit angeht, sind alle 3 Werkstoffe als Hülle für einen O-Ring mit Elastomerkern geeignet.
#7.3 Ist FEP Teflon?
Nein, FEP ist kein Teflon. Teflon ist ein Handelsname und steht für den PTFE Werkstoff.
FEP und PTFE sind von ihren Eigenschaften sehr ähnlich, aber es gibt einen gravierenden Unterschied: Während PTFE nur gesintert werden kann, können FEP und PFA im Heißformgebungsverfahren (z.B. Spritzgießen) hergestellt werden.
Grundsätzlich macht die thermoplastische Fähigkeit von FEP und PFA es uns erst möglich, Elastomer-Kerne (FKM und Silikon) mit FEP oder PFA nahtlos zu Ummanteln.
#7.4 Was bedeutet FEP?
Bei FEP (Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer) handelt es sich um ein thermoplastisches Fluorpolymer.
Es kann im Spritzgussverfahren als Ummantelung für Elastomer O-Ringe verwendet werden, um die Temperatur- und Medienbeständigkeit des O-Rings zu optimieren.
#7.5 Welche Kombinationsmöglichkeiten von Ummantelung und Kern gibt es?
FEP/Silikon: -60°C bis +205°C
FEP/FKM: -25°C bis +205°C
FEP/EPDM: -40°C bis +150°C
PFA/Silikon: -60°C bis +260°C
PFA/FKM: -25°C bis +260°C
Hinweis: Bei Anwendungen mit einer geringen Verpressungsmöglichkeit kann der Gummikern auch als hohle Variante hergestellt werden.
„Ich bin überzeugt davon, dass wir unser Wissen mit der Welt teilen sollten. Ich hoffe, dass ich alle Ihre Fragen beantworten konnte. Sollten Sie noch Fragen haben, dann können Sie sich jederzeit gerne bei uns melden. Wir helfen Ihnen gerne weiter.“
Herr der O-Ringe
Autor der Dichtungsakademie
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