Die Korrosionsbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit und Dichtungslebensdauer eines Membranventils hängen hauptsächlich von der Materialkonfiguration von drei Teilen ab: dem Gehäuse und der Auskleidung, der Membran und internen Komponenten wie Schaft und Wehr. Dabei stehen die Membran und die Auskleidung in direktem Kontakt mit der Prozessflüssigkeit und sind daher die kritischsten Teile bei der Auswahl.
I. Körper- und Futtermaterialien
Zu den gängigen Gehäusematerialien gehören Gusseisen, Stahlguss, Edelstahl 304/316L, PP, UPVC, PVDF und PFA. Gusseisen und Stahlguss bieten geringere Kosten und bessere Druckwerte, sind jedoch im Allgemeinen nicht für den direkten Kontakt mit stark korrosiven Medien geeignet und werden häufig mit Gummi- oder Fluorpolymerauskleidungen verwendet. Edelstahl 304/316L bietet eine gute Korrosionsbeständigkeit und Hygieneleistung und eignet sich für Wasser, schwache Säuren und Laugen, Lebensmittel, Pharmazeutika und allgemeine chemische Anwendungen. PP und UPVC sind kostengünstig und für Niederdruck-, schwach korrosive Medien- und Wasseraufbereitungssysteme geeignet. PVDF und PFA bieten eine starke Korrosionsbeständigkeit und hohe Reinheit und werden häufig für stark korrosive Medien und hochreine Flüssigkeitssysteme verwendet.
Bei Auskleidungen bietet die Gummiauskleidung eine gute Verschleißfestigkeit und Beständigkeit gegenüber allgemeinen Säuren und Laugen und ist für Abwasser, Schlämme und schwach korrosive Medien geeignet. Fluorpolymer-Auskleidungen wie PTFE, FEP, PFA und PVDF bieten eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und sind für starke Säuren, starke Laugen und organische Lösungsmittel geeignet.
II. Membranmaterialien
Die Membran ist die wichtigste Dichtungskomponente in einem Membranventil, und ihre Materialauswahl wirkt sich direkt auf die Lebensdauer des Ventils aus.
Naturkautschuk NR bietet eine gute Elastizität und Verschleißfestigkeit und eignet sich für Wasser, verdünnte Säuren und Laugen sowie Schlämme, ist jedoch nicht beständig gegen starke Säuren, starke Laugen oder organische Lösungsmittel. Nitrilkautschuk NBR bietet eine gute Ölbeständigkeit und Verschleißfestigkeit und eignet sich für Öle, Kraftstoffe sowie schwache Säuren und Laugen, ist jedoch nicht beständig gegen Ketone und starke Oxidationsmittel. Neopren CR bietet Ölbeständigkeit, Witterungsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit und kann für Abwasser, Erdölprodukte sowie schwache Säuren und Laugen verwendet werden.
EPDM bietet eine hervorragende Beständigkeit gegen Dampf, heißes Wasser und Laugen und wird häufig in Pharma-, Lebensmittel- und Dampfsterilisationsanwendungen verwendet, ist jedoch im Allgemeinen nicht für den Einsatz in Öl geeignet. Butylkautschuk IIR weist eine gute Gasdichtheit auf und eignet sich für Gase, Säuren, Laugen, Alkohole und Dampfsterilisationsumgebungen. Fluorkautschuk FPM/FKM bietet hohe Temperaturbeständigkeit, Ölbeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit und ist für Öle, Lösungsmittel und bestimmte Hochtemperaturanwendungen geeignet, obwohl die Kosten relativ höher sind.
Silikonkautschuk bietet hohe Reinheit und gute Biokompatibilität und eignet sich für biopharmazeutische, Lebensmittel- und hochreine Medien. PTFE bietet eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und kann für starke Säuren, starke Laugen und organische Lösungsmittel verwendet werden, seine Elastizität ist jedoch begrenzt, weshalb es häufig in Verbundmembranen verwendet wird. FEP und PFA bieten eine gute Korrosionsbeständigkeit und hohe Reinheit und eignen sich für hochreine Chemikalien, die Reinigung von Halbleitern und stark korrosive Medien. PTFE/FEP/Gummi-Verbundmembranen kombinieren Korrosionsbeständigkeit mit Elastizität und eignen sich für Anwendungen mit starker Korrosion und häufigen Zyklen.
III. Schaft, Wehr und andere interne Komponenten
Zu den gängigen Materialien für interne Komponenten gehören verchromter Kohlenstoffstahl, 2Cr13, 304 und 316L. Für stark korrosive oder hochbeanspruchte Anwendungen können Duplex-Edelstahl, Hastelloy und Titanlegierungen ausgewählt werden.
IV. Auswahlhilfe
Für starke Säuren, starke Laugen oder organische Lösungsmittel wird ein mit Fluorpolymer ausgekleidetes Gehäuse mit PTFE-, FEP- oder PFA-Membran bevorzugt. Für den Ölbetrieb werden NBR-, FKM- oder Fluorpolymer-Verbundmembranen empfohlen. Für Dampf-, Heißwasser- und Hygieneanwendungen werden hygienische Konstruktionen aus EPDM, Silikonkautschuk oder Edelstahl bevorzugt. Für Abwasser, Schlamm und abrasive Medien können NR-, CR- oder gummierte Gehäuse gewählt werden. Für hochreine Flüssigkeiten, Halbleiter- und Pharmaanwendungen werden die Hygienekonfigurationen PFA, PVDF und 316L empfohlen.
Bei der eigentlichen Auswahl wird empfohlen, die Flüssigkeitszusammensetzung, Konzentration, Temperatur, Druck, das Vorhandensein von Partikeln oder Öl, etwaige FDA/USP-Zertifizierungsanforderungen und die Zyklushäufigkeit zu überprüfen. Diese wirken sich alle direkt auf die Materiallebensdauer und das endgültige Angebot aus.
