Revolutionäres Material

Selbst die gute Barrierewirkung von Rein-PFA mit der üblichen Wanddicke von +/– 3 mm reicht jedoch oft nicht aus, um zufrieden stellende Standzeiten der Aggregate bei besonders diffusionsfreudigen Medien wie Chlor-, Brom- oder Fluorverbindungen zu erreichen.
Die Erfahrung zeigt, dass eine Erhöhung der PFA-Auskleidungswanddicke auf 5 – 6 mm bereits erheblich verlängerte Standzeiten bringt, z.B. bei Kugelhahn- und Stellventilgehäusen.
Bei internen mediumberührten Komponenten wie Absperrelementen, Schalt- und Pumpenwellen, Rotorummantelungen und Spalttöpfen können die Wanddicken jedoch aus funktionsrelevanten Gründen nicht oder allenfalls nur sehr begrenzt erhöht werden. Genau hier liegen dann die Schwachstellen des Aggregates.
Es galt also, einen noch permeationsresistenteren Auskleidungswerkstoff verfügbar zur machen. Die Werkstoffingenieure konzentrierten ihre Bemühungen auf die Schaffung einer thermoplastisch verarbeitbaren PFA-Variante mit einem wesentlich höheren Permeationswiderstand bei gleicher chemischer Resistenz und einer Temperaturbeständigkeit bis 200°C. Mit dem Compound PFA-P (das „–P" steht für „Permeation") steht nun ein Werkstoff zur Verfügung, der diese Rahmenbedingungen erfüllt.
Exemplarisch wurde die Permeation von Chlorgas unter Betriebsbedingungen untersucht. Beim Test wurden unterschiedlich dicke Prüfkörper aus PFA-P und Rein-PFA bei Temperaturen bis 150 °C und Druckdifferenzen bis 7 bar miteinander verglichen. Das Resultat: Über alle Betriebsbereiche wird die Permeation durch PFA-P gegenüber Rein-PFA auf etwa die Hälfte reduziert. Besonders ausgeprägt ist dieser Effekt bei den kritischen höheren Betriebstemperaturen. Auch Tests mit dem äußerst mobilen Helium als Prüfmedium zeigten eine ähnliche Reduzierung der Permeation.

Zusammenfassung

Die außerordentlich gute Eignung für den Einsatz bei stärker permeierenden Medien macht PFA-P-ausgekleidete Pumpen und Armaturen interessant für einen großen Anwenderkreis. Die applikationsrelevanten chemischen und physikalischen Eigenschaften gestatten den Einsatz von PFA-P darüber hinaus überall dort, wo sich Rein-PFA bewährt. In vielen Fällen wird es bereits genügen, einzelne Komponenten mit PFA-P statt mit PFA oder PTFE auszukleiden, während der Hauptteil des Aggregates weiterhin mit standardmäßigem Rein-PFA ausgekleidet bleibt. Eine pauschale „Alles-oder-Nichts"-Politik ist nicht angeraten: Der jeweilige Problemfall entscheidet, ob die PFA-P-Auskleidung für das komplette Aggregat oder nur für kritische Komponenten erforderlich ist.

Beispiele aus der Praxis:

MCA Monochloressigsäure, ca. 150 °C:

Der Kugelhahn KN/F-P, DN 25 mit Auskleidung PFA-P, wurde testweise als Alternative zu Spezialarmaturen aus Sonderwerkstoffen eingesetzt und zeigt auch nach 1,5 Jahren Dauereinsatz keinerlei Ausfallerscheinung, ist aber wesentlich preisgünstiger.

TFA Trifluoressigsäure, 50°C

Die normale Lebensdauer eine PFA-ausgekleideten Magnetkupplungspumpe betrug etwa 3 Monate. Die Pumpe fiel aus, weil die Innenteile durch Permeation stark aufgequollen waren. Der metallische Grundwerkstoff wurde angegriffen, die rotierende Einheit blieb stecken. Die jetzt eingesetzte PFA-P-ausgekleidete MNK läuft seit 12 Monaten ohne Anzeichen einer Werkstoffveränderung.

FKW-H2SO4-HF-Mischung, 180 °C

Nach maximal jeweils 1 Jahr fiel die PFA-ausgekleidete Magnetkupplungspumpe wegen Kernkorrosion an allen mediumberührten Bauteilen aus. Die nun laufende MNK 50-32-160, komplett PFA-P-ausgekleidet, funktioniert auch nach 2 Jahren noch ohne jegliche Reparatur.

H2SO4-HF-Mischung, 125°C

Das Fluid durchwanderte den serienmäßigen Innenspalttopf aus modifiziertem TFM-PTFE und löste Harzanteile aus dem außenliegenden, drucktragenden CFK-Spalttopf der Magnetkupplungspumpe MNK heraus. Dieser Effekt wurde nach einigen Monaten Betriebsdauer hörbar, weil die wieder ausgehärteten Harzpartikel im Antriebsteil der Pumpe herumwirbelten. Der Spalttopf wurde gegen einen Spalttopf aus PFA-P ausgetauscht. Untersuchungen nach weiteren 6 und 12 Monaten zeigten, dass dieses Problem behoben wurde.