PTFE-Dichtungen (Polytetrafluorethylen), die einst wegen ihrer chemischen Beständigkeit und geringen Reibung gepriesen wurden, sahen sich in den 1950er und 1960er Jahren mit erheblichen Problemen konfrontiert, die zu einem Rückgang ihrer Beliebtheit führten.Obwohl sie in bestimmten Bereichen hervorragende Leistungen erbrachten, wurden sie aufgrund praktischer Einschränkungen in Bezug auf Leistung, Materialverhalten und aufkommende Alternativen in dieser Zeit für viele industrielle Anwendungen weniger attraktiv.Der Grund für diesen Wandel war eine Kombination aus technischen Mängeln und dem Aufkommen zuverlässigerer Dichtungslösungen.
Die wichtigsten Punkte erklärt:
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Probleme mit Kaltfluss und Kriechen
- PTFE ist aufgrund seiner Molekularstruktur anfällig für Kaltfluss (dauerhafte Verformung unter anhaltendem Druck) und Kriechen (allmähliche Verformung unter Belastung).
- Bei dynamischen Dichtungsanwendungen (z. B. Hydrauliksysteme) führte dies mit der Zeit zum Versagen der Dichtung, da das Material seine Form und Dichtkraft verlor.
- Die Ingenieure beobachteten Leckagen und eine verkürzte Lebensdauer, insbesondere in Hochdruckumgebungen.
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Schlechte Abriebfestigkeit
- Trotz der geringen Reibung von PTFE war seine Abriebfestigkeit für sich wiederholende Bewegungen oder abrasive Medien unzureichend.
- Dichtungen in rotierenden oder sich hin- und herbewegenden Geräten (z. B. Pumpen, Ventile) nutzten sich schneller ab als Alternativen aus Metall oder Verbundwerkstoffen.
- Dadurch erhöhten sich die Wartungskosten und Ausfallzeiten, was PTFE für stark beanspruchte Anwendungen weniger wirtschaftlich machte.
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Temperatureinschränkungen
- PTFE wird bei Temperaturen über 260°C (500°F) weicher und unter -200°C (-328°F) spröde.
- In Branchen wie der Luft- und Raumfahrt oder der chemischen Verarbeitung, in denen Temperaturschwankungen üblich sind, konnten PTFE-Dichtungen ihre Integrität oft nicht aufrechterhalten.
- Konkurrierende Materialien wie Elastomere oder graphitverstärkte Dichtungen boten breitere Einsatzbereiche.
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Probleme beim Druckverformungsrest
- PTFE-Dichtungen hatten Schwierigkeiten, sich nach der Kompression zu erholen, was zu einer dauerhaften Abflachung und einem Verlust der Dichtungsfähigkeit führte.
- Dies war besonders problematisch bei Flanschdichtungen oder statischen Dichtungen, die wechselnden Belastungen ausgesetzt sind.
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Das Aufkommen besserer Alternativen
- In den 1950er-1960er Jahren gab es Fortschritte in der Elastomerchemie (z. B. Viton®, EPDM) und bei Verbundwerkstoffen (z. B. gefülltes PTFE, Thermoplaste).
- Diese Werkstoffe kombinierten die chemische Beständigkeit von PTFE mit besseren mechanischen Eigenschaften, um Kaltfluss und Verschleiß zu verringern.
- Zum Beispiel verbesserte kohlenstoffgefülltes PTFE die Verschleißfestigkeit, während Elastomerdichtungen eine bessere Elastizität boten.
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Branchenspezifische Ausfälle
- In der Automobilindustrie und der Luft- und Raumfahrt wurde festgestellt, dass PTFE-Dichtungen sich unter dem Einfluss von Kraftstoff oder UV-Strahlung zersetzen.
- Chemieanlagen berichteten über Leckagen in Systemen mit zyklischen Druckänderungen aufgrund der Spannungsrelaxation von PTFE.
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Wirtschaftliche und wartungsbedingte Faktoren
- Häufiges Auswechseln und Systemausfallzeiten machten PTFE-Dichtungen trotz ihrer anfänglich niedrigen Materialkosten weniger kosteneffektiv.
- Die Industrie legte den Schwerpunkt auf die Gesamtbetriebskosten und bevorzugte langlebigere Alternativen, auch wenn diese im Vorfeld teurer waren.
Der Niedergang von PTFE-Dichtungen war nicht universell - sie blieben für Anwendungen mit geringer Belastung und Chemikalienbeständigkeit nützlich.Ihre Einschränkungen bei dynamischen und leistungsstarken Anwendungen führten jedoch zu Innovationen in Richtung Hybridlösungen.Heute beheben moderne gefüllte PTFE- oder Multimaterial-Dichtungen viele dieser historischen Unzulänglichkeiten, aber die 1950er bis 1960er Jahre markierten einen entscheidenden Wandel hin zu zuverlässigeren Materialien.
Zusammenfassende Tabelle:
| Ausgabe | Auswirkungen auf PTFE-Dichtungen |
|---|---|
| Kaltfluss und Kriechen | Dauerhafte Verformung unter Druck, die bei dynamischen Anwendungen zum Versagen der Dichtung führt. |
| Schlechte Verschleißbeständigkeit | Rascher Verschleiß in rotierenden/umlaufenden Geräten, wodurch die Wartungskosten steigen. |
| Temperatur-Grenzwerte | Erweichung bei hohen Temperaturen und Sprödigkeit bei niedrigen Temperaturen, was den Einsatzbereich einschränkt. |
| Druckverformung | Konnte sich nach der Kompression nicht erholen und verursachte Lecks in statischen Dichtungen. |
| Aufkommende Alternativen | Fortschrittliche Elastomere und Verbundwerkstoffe haben PTFE in kritischen Anwendungen übertroffen. |
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