Werkstoffe für die Welt

Christian Geubert, Experte für Lebensmittel-Werkstoffe und Anwendungsingenieur bei FST

Wer an einem heißen Sommertag ein erfrischendes Mineralwasser aus der Flasche trinkt, der geht selbstverständlich davon aus, dass das Getränk keine Schadstoffe enthält. Dafür sorgt auch der Gesetzgeber: Die Industrie-Anlagen, in denen Lebensmittel hergestellt und verarbeitet werden, müssen strenge Hygieneanforderungen erfüllen. Das gilt auch für die Dichtungen, mit denen das Getränk in Kontakt kommt. In China reichten bislang die Freigaben der US-amerikanischen „Food and Drug Administration“ (FDA) und der Europäischen Union (EU (VO) 1935/2004) aus. Doch im Herbst 2016 hat das Reich der Mitte eigene Standards festgelegt. So bestimmt die chinesische Norm GB 9685 anhand einer „Positivliste“, welche Inhaltsstoffe die Materialien für Dichtungen mit Lebensmittelkontakt überhaupt enthalten dürfen. Eine weitere Norm mit der Bezeichnung GB 4806 regelt außerdem die grundlegenden Anforderungen und definiert sensorische Prüfungen und Migrationstests für Dichtungswerkstoffe. Mit letzteren sind die Härtetests gemeint, bei denen elastomere Materialien den in der Lebensmittelindustrie eingesetzten Stoffen, also beispielsweise sauren oder fetthaltigen Medien, ausgesetzt werden.

Positivlisten im Vergleich

„Mit der neuen Vorgabe aus China standen wir vor einer wichtigen Frage“, berichtet Christian Geubert, bei Freudenberg Sealing Technologies Experte für Lebensmittel-Werkstoffe und Anwendungsingenieur im Bereich Process Industry. „Sollen wir eine neue Variante entwickeln, die nur auf den chinesischen Markt abgestimmt ist, oder einen Werkstoff, der alle Anforderungen aus den USA, der EU und China berücksichtigt.“ Die Materialentwickler entschieden sich für den globalen Weg. „Schließlich sind auch viele unserer Kunden global tätig. Ein Werkstoff, der alle Anforderungen berücksichtigt, ist da von großem Vorteil“, betont Geubert.

Dr. Robert Rotzoll, Materialentwickler bei FST

Um eine neue Rezeptur für den EPDM-Synthesekautschuk zu entwickeln, prüften die Ingenieure zunächst die bewährten Materialmischungen auf ihre Zutaten: Stehen die einzelnen Stoffe auf allen Positivlisten – auch auf der im Vergleich zu den US- und EU-Listen relativ knapp gehaltenen chinesischen Liste? Auf dieser Grundlage entwickelten sie die bestehenden Werkstoffe zu China-konformen Varianten weiter. „Eine Elastomermischung besteht aus zahlreichen Inhaltsstoffen, die – geschickt kombiniert – dem Material am Ende die gewünschten Eigenschaften liefern, etwa Medienbeständigkeit, lange Lebensdauer und ein gutes Verarbeitungsverhalten“, erklärt Dr. Robert Rotzoll, Entwickler der beiden neuen Mischungen bei Freudenberg Sealing Technologies. „Die Herausforderung war, mit den begrenzten zur Verfügung stehenden Mitteln Hochleistungs-Werkstoffe zu entwickeln, die den Spagat aus exzellenter Alterungs- und Medienbeständigkeit und globaler Lebensmittelkonformität meistern.“

Anwendungsnahe Prüfungen in den Laboren

Das Ergebnis sind zwei Elastomere mit den Namen 75 EPDM 386 und 85 EPDM 387, die nahezu weltweit als Material für O-Ringe und gedrehte Formteile in Anlagen der Lebensmittelindustrie verwendet werden dürfen. „Neben den Tests durch staatliche Labore in der Nähe von Shanghai führten wir anwendungsnahe Prüfungen in den Freudenberg-Laboren in Weinheim durch“, berichtet Rotzoll. „Dabei zeigte sich, dass die Eigenschaften der neuen Werkstoffe denen der bewährten Materialien sehr ähnlich sind.“

Damit sich in den Anlagen der Lebensmittelindustrie keine Bakterien und Keime festsetzen, müssen sie regelmäßig mit bis zu 160 °C heißem Wasserdampf sterilisiert werden. Um die Ausfallzeiten zu minimieren, erfolgt dies meist in der geschlossenen Anlage – genau wie die Reinigungen. Diese sind unter anderem wegen der häufigen Produktwechsel erforderlich und werden mit aggressiven Medien wie Natronlauge oder Salpetersäure durchgeführt. Mit den Freudenberg-eigenen Prüfungen wird sichergestellt, dass die Dichtungsmaterialien gegenüber dem Wasserdampf, den Säuren und den Laugen beständig sind – und somit den hohen Anforderungen der Kunden in der Prozessindustrie gewachsen sind. Dazu werden sie über Zeiträume von 168 und 672 Stunden den jeweiligen Medien ausgesetzt und anschließend auf ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften hin untersucht.