Die Besonderheiten von Trinkwasserdichtungen

Trinkwasserdichtungen spielen eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Sicherheit und Qualität des Trinkwassers. (Quelle: AdobeStock / HappyRichStudio)

Trinkwasserdichtungen spielen eine entscheidende Rolle in der Sicherstellung der Hygiene und der Unversehrtheit des Trinkwassersystems. Diese spezialisierten Dichtungen sind dafür konzipiert, das Eindringen von Verunreinigungen in das Wassersystem zu verhindern und gleichzeitig sicherzustellen, dass das Wasser unter den verschiedenen Druckbedingungen innerhalb des Systems nicht austritt.

Die Auswahl des Materials für Trinkwasserdichtungen ist von entscheidender Bedeutung, da nicht alle Materialien für den Kontakt mit Trinkwasser geeignet sind. Die Materialien müssen nicht nur die mechanischen Anforderungen wie Druckbeständigkeit und Flexibilität erfüllen, sondern auch chemisch inert sein, um keine schädlichen Substanzen an das Wasser abzugeben. Häufig verwendete Materialien sind beispielsweise spezielle Elastomere und Kunststoffe, die entsprechende Zertifizierungen besitzen, welche ihre Eignung für den Kontakt mit Trinkwasser bestätigen.

Trinkwasserdichtungen müssen höchsten hygienischen Standards genügen. Dies bedeutet, dass die Materialien, aus denen sie hergestellt werden, resistent gegen mikrobielles Wachstum sein müssen. Bakterien, Schimmel und Algen können sich in feuchten Umgebungen schnell vermehren, und daher ist es wichtig, dass die Dichtungen so beschaffen sind, dass sie solche Risiken minimieren. Hierfür werden oft Materialien mit antibakteriellen Eigenschaften oder solche, die eine einfache Reinigung und Desinfektion ermöglichen, gewählt.

Mechanische Belastbarkeit

Trinkwasserdichtungen müssen in der Lage sein, den verschiedenen Druckverhältnissen, denen sie ausgesetzt sind, standzuhalten. Dazu gehört nicht nur der normale Betriebsdruck, sondern auch potenzielle Druckspitzen, die beispielsweise durch schnelles Schließen von Ventilen oder durch Pumpenstarts verursacht werden können. Die mechanische Belastbarkeit der Dichtungen ist daher ein wesentlicher Faktor für die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des gesamten Trinkwassersystems.

Die KTW-BWGL steht für „Bewertungsgrundlage für Kunststoffe und andere organische Materialien im Kontakt mit Trinkwasser“ und ist ein Regelwerk, das vom Umweltbundesamt (UBA) in Deutschland herausgegeben wird.

Die Installation von Trinkwasserdichtungen erfordert eine hohe Präzision, um Leckagen und potenzielle Verunreinigungen zu vermeiden. Dichtungen müssen oft an komplexe Formen und unterschiedliche Rohrdurchmesser angepasst werden können. Die einfache Installation und Wartung, ohne die Integrität des Trinkwassers zu beeinträchtigen, ist ebenfalls ein wichtiger Aspekt. Darüber hinaus müssen die Dichtungen so gestaltet sein, dass sie eine langfristige Dichtungsleistung ohne regelmäßigen Austausch bieten, was nicht nur die Zuverlässigkeit des Systems erhöht, sondern auch die Betriebskosten senkt.

Umwelt- und Gesundheitsschutz

Neben den direkten Anforderungen an die Trinkwasserdichtungen spielt auch der Schutz der Umwelt und der menschlichen Gesundheit eine wichtige Rolle. Die verwendeten Materialien dürfen keine schädlichen Substanzen an das Wasser abgeben und müssen gleichzeitig umweltverträglich sein. Die Regulierung und Überwachung durch entsprechende Behörden und Zertifizierungsstellen stellt sicher, dass nur solche Dichtungen zum Einsatz kommen, die den strengen Richtlinien für Trinkwassersysteme entsprechen.

Das Umweltbundesamt (UBA) hat spezifische Vorgaben für eine Vielzahl von Komponenten in der Trinkwasserversorgung erarbeitet. Für Faserweichstoffdichtungen dient die KTW-BWGL (Bewertungsgrundlage für Kunststoffe und andere organische Materialien im Kontakt mit Trinkwasser) als entscheidender Standard. Diese Richtlinie bewertet Produkte und Komponenten, die aus organischen Materialien gefertigt sind, hinsichtlich der verwendeten Rohstoffe sowie des Potenzials dieser Stoffe, in das Trinkwasser überzugehen.

In der Positivliste des UBA sind die Rohstoffe gelistet, die zur Herstellung von Elastomeren im Kontakt mit Trinkwasser verwendet werden dürfen. Diese Liste gilt auch für die mit Elastomeren gebundenen faserverstärkten Dichtungsplatten (FA – Dichtungsplatten auf Basis von Fasern). In der Liste sind im Teil 1 die vollständig bewerteten Stoffe aufgeführt (Monomere, Füllstoffe, Weichmacher, Alterungsschutzmittel, Verarbeitungs-Hilfsstoffe, Vernetzungsmittel, etc.). Die Positivliste Teil 2 listet nicht vollständig bewertete Stoffe auf. Die Verwendung dieser teilbewerteten Stoffe wurde nur bis zum 31. Dezember 2021 akzeptiert. Eine Übergangsfrist gibt noch etwas Zeit, aber die Umstellung auf neue Dichtungsmaterialien, die nur noch aus vollständig bewerteten Stoffen bestehen, ist unausweichlich.

Bei Wassersprudlern müssen Trinkwasserdichtungen besondere Anforderungen erfüllen. (Quelle: AdobeStock / Alex)

Die Lieferkette muss reagieren

Für die Hersteller von FA-Dichtungsplatten bedeutet diese Situation, dass die bisherigen Rezepturen für Produkte, die für die Trinkwasseranwendung gedacht waren, in diesem Anwendungsbereich nicht mehr verwendet werden dürfen. Dabei ist es schmerzlich, dass die bisher gewohnte Anwendungsbreite auf Grund der Beschneidung der möglichen Zutaten nicht mehr gewährleistet ist. Dies trifft insbesondere auch die Weiterverarbeiter, wie Stanzer und Technische Händler, die sich hinsichtlich der Ausnutzung der Dichtungsplatten beim Stanzen und bezüglich der Lagerhaltung für verschiedene Einsatzgebiete (z.B. Trinkwasser, Gas, Temperaturbereiche etc.) neu einrichten müssen (Lagerhaltung und Kalkulation).

Ebenso könnte es für Armaturen- Pumpen- und Gerätehersteller ein Problem werden, wenn in der Produktion eine Zuordnung verschiedener Dichtungswerkstoffe zu verschiedenen Anwendungsbereichen nicht machbar (Bsp.: Heizgeräte mit Dichtungen für Gas sowie Heiz- und Trinkwasser) und die „Eine für Alles – Dichtung“ nicht mehr erhältlich ist. Trotz der Übergangsregelung führt dies alles dazu, dass sich Anwender und auch die Lieferkette frühzeitig um eine gut funktionierende Alternative kümmern sollten.

Dichtungen für Geräte zum Wasseraufbereiten und -sprudeln

In Geräten zum Wasseraufbereiten und -sprudeln muss der Übergang zwischen dem Ventil einer Kohlensäurekartusche und dem Druckminderventil am Gerät selbst sicher abgedichtet werden. Ein Dichtungshersteller entwickelte dafür für einen Kunden eine inzwischen patentierte Dichtung aus hochleistungsfähigem Polyurethan. Diese gleicht durch ihre besondere Geometrie nicht nur die unterschiedlichen Ventilmaße an den verschiedenen Gaskartuschen aus. Sie sorgt außerdem für eine hohe Dichtheit unter dauerhaftem Druck.

Bei der Entwicklung des Geräts stand der Kunde zunächst vor einer technischen Herausforderung. Die Ventile der gängigen Kohlensäure-Gaskartuschen sind nicht vollständig genormt und haben unterschiedliche Anschlusshöhen. Damit alle Ventilvarianten problemlos mit dem Gerät zusammenpassen, bedarf es einer Dichtung mit besonderer Gestaltung, die ungeachtet dieser hohen Toleranzbreite zuverlässig abdichtet.

Freudenberg Sealing Technologies entwickelte für einen Kunden eine inzwischen patentierte Dichtung aus hochleistungsfähigem Polyurethan. (Quelle: Freudenberg Sealing Technologies)

„Nachdem uns der Kunde kontaktiert hatte, tasteten wir uns Stück für Stück an die besonderen Anforderungen heran, die eine solche Dichtung zu erfüllen hat“, berichtet Ulrich Wüstenhagen, Produktentwicklung Pneumatik bei Freudenberg Sealing Technologies. „Schnell wurde klar, dass bei diesem Projekt sowohl unsere Materialkompetenz gefragt ist als auch unser Entwicklungs-Know-how und unsere Erfahrung bezüglich der Fertigung solcher Produkte.“

Werkstoff für Dichtung gefunden

Bedingt durch den engen Zeitrahmen blieb nicht viel Spielraum für umfangreiche Versuchsreihen. Durch Nutzung der vorhandenen Entwicklungs- und Materialkompetenz im eigenen Hause und in enger Zusammenarbeit mit dem Gerätehersteller fanden die Experten von Freudenberg Sealing Technologies in kürzester Zeit nicht nur die optimale Dichtungskonstruktion, sondern auch einen passenden Werkstoff: Das hochleistungsfähige Polyurethan 93 AU V167 ist strapazierfähig und verfügt neben einer hohen Bruchdehnung auch über eine ausgezeichnete Zugfestigkeit. Es ist hochelastisch, verschleißfest und gemäß Verordnung 10/2011 der Europäischen Union für den Lebensmittelkontakt zugelassen. Zudem entspricht es den Anforderungen der FDA und der 3-A Sanitary Standards.

Der unternehmenseigene Servicedienstleister Freudenberg Xpress® lieferte erste im CNC-Verfahren gedrehte Prototypen und übernahm im Anschluss die Produktion von zwei Vorabserien in Höhe von jeweils rund 1.000 Stück CNC-gedrehten Dichtungen. Im nächsten Schritt war das Know-how der Spezialisten von Freudenberg Sealing Technologies für die Herstellung und Abmusterung eines Spritzgießwerkzeugs gefragt, aus dem die Serienteile mittlerweile wirtschaftlich, „fertig fallend“ direkt geliefert werden. „Dank einer sehr pragmatischen Herangehensweise ist es uns gemeinsam mit unserem Kunden gelungen, in kurzer Zeit zu einer maßgeschneiderten Lösung zu kommen, die mittlerweile sogar erfolgreich patentiert ist“, resümiert Wüstenhagen. „Damit Leitungswasser künftig überall in der Welt bedenkenlos genossen werden kann.“