Der Vorteil von PCTFE bei der Verwendung von Dichtungen für LNG

In Bezug auf kryogene Abdichtungen werden auf dem Markt hauptsächlich zwei Polymere verwendet: : PCTFE oder PTFCE – Polychlortrifluorethylen – und PTFE – Polytetrafluorethylen – und genauer gesagt MPTFE, d.h. modifiziertes PTFE (TFM® oder NXT®).

Diese Polymere werden aufgrund ihrer Eigenschaften bei sehr niedrigen Temperaturen besonders in kryogenen Dichtungssystemen stark beansprucht. Sie bieten eine bessere Duktilität und auch wichtige tragende Eigenschaften in Umgebungen, in denen alle anderen Materialien, einschließlich Metalle, sehr spröde sind.

Hinsichtlich der Wahl des Dichtungsmaterials für Tieftemperaturventile sind viele Eigenschaften erforderlich, nämlich :

• Steifigkeitseigenschaften, die so angepasst sind, dass eine effektive Abdichtung bei sehr niedrigen und Umgebungstemperaturen erreicht wird,
• schnelle Erholung nach dem Entfernen der Last,
• hohe Verschleißfestigkeit und geringe Reibung,
• Zähigkeit und Festigkeit je nach Anwendung,
• geringe thermische Ausdehnung, um thermische Fehlanpassungen mit benachbarten Metallkomponenten zu vermeiden,
• hohe Wärmeleitfähigkeit, um einen schnellen Temperaturausgleich mit allen umgebenden Komponenten zu ermöglichen.
• den größtmöglichen Betriebsbereich von Temperatur und Druck.

LNG – Liquefied Natural Gas oder LNG – ist eine Mischung von Kohlenwasserstoffen, die hauptsächlich aus Methan besteht, aber mit unterschiedlichen Anteilen von Ethan, Propan, Butan und anderen Gasen, die im Erdgas enthalten sind. Im Allgemeinen hat LNG bei atmosphärischem Druck eine Siedetemperatur zwischen -166°C und -57°C.

In der Praxis wird jedoch bei sinkenden Temperaturen häufig immer eine Abnahme der Resistenz beobachtet. Der Grund dafür ist, dass niedrige Temperaturen einen Flexibilitätsverlust verursachen, der zu Sprödbruch führen kann, bevor die Elastizitätsschwelle erreicht ist.

Eine chemische Umgebung kann auch einen signifikanten Einfluss auf die Eigenschaften des bei niedrigen Temperaturen ausgesetzten Polymers haben, so wie Lösungsmittel die Rissbildung von Polymeren bei hohen Temperaturen fördern können.

Niedrigere Temperaturen bewirken einen progressiven Anstieg der Zug- und Biegefestigkeit und -steifigkeit, der Kriech- und Ermüdungsfestigkeit sowie der dielektrischen Festigkeit und Steifigkeit. Auf der anderen Seite gibt es auch eine progressive Abnahme der Dehnung, Schlagzähigkeit, Zugfestigkeit, Druckfestigkeit, CLTE oder des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten und der Permittivität/des dielektrischen Verlustfaktors.

Im Laufe der Jahre wurden viele Werkstoffe, darunter verschiedene Stähle und andere Nichteisenlegierungen, so entwickelt, dass ihre Festigkeit und alle ihre Eigenschaften nicht verändert werden und bei extrem niedrigen Temperaturen erhalten bleiben. Im Falle von Polymeren und Elastomeren wird ihr Verhalten durch die Positionen der wichtigsten thermischen Übergänge und die damit verbundenen Molekularbewegungen/-drehungen bestimmt. Unter den in diesem Bereich am häufigsten verwendeten Polymeren finden wir häufig fluorierte Polymere wie PTFE, PCTFE, FEP), aber auch verschiedene Elastomere und Polymere, die spezifische Formeln haben, so dass sie ihre Duktilität bei sehr niedrigen Temperaturen beibehalten können. Aber viele andere Materialien wurden speziell für solche extremen Bedingungen formuliert, wobei PCTFE und MPTFE die am häufigsten verwendeten Materialien sind.