Relativbewegung verlagert. Leckagefreies Wellendichtsystem schützt die Welle und sichert die Hygiene

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Holger Best

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Bärbel Schäfer

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Weitere Fachartikel aus DICHT! Ausgabe 2.2015:

Kommentar:

Langsam aber stetig verändern sich Rahmenbedingungen für den Elastomermarkt und viele Verarbeiter und Anwender sind sich dessen scheinbar noch gar nicht bewusst. Sollte es aber, denn jedes Unternehmen muss für sich definieren, ob es die Entwicklung vorantreibt oder getrieben wird. Doch was verändert die Rahmenbedingungen? Ein Beispiel sind die 2015 nochmals verschärften Anforderungen an den PAK Anteil (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) in Elastomerprodukten. Es ist zweifelsfrei festgestellt, dass diese Schadstoffe gesundheitsgefährdend sind. In der EU-Verordnung Nr. 1272/2013 wurde festgelegt, dass Alltagsprodukte mit einem Gehalt von mehr als 1 mg/kg eines der acht der in der Verordnung aufgeführten PAKs, ab dem 27.12.2015 verboten sind. Und es zeichnet sich ab, dass diese Anforderung von vielen Anwendern auf alle Elastomerprodukte übertragen werden wird. Tatsache ist, dass u.a. bedingt durch den Ruß in Kautschukmischungen, es derzeit nur sehr wenige Hersteller gibt, die Formteile, Platten etc. entsprechend der PAK 1 Stufe liefern können und dies nur mit bestimmten Mischungen und Kautschuken erreichbar ist. Getrieben vom Markt, heißt das in letzter Konsequenz, dass ggf. bei allen Elastomerteilen neue Mischungen zu erarbeiten sind und eine komplette Neubemusterung zu erfolgen hat [...]

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Karl-Friedrich Berger (ISGATEC GmbH)
Werkstoffe:

Eine Flachdichtung für alle Anwendungen – dieser Wunsch wird immer wieder geäußert. Bislang nähert man sich diesem Ziel mit dem Ansatz, mit möglichst wenigen Dichtungswerkstoffen möglichst viele Anwendungen abzudecken. Zwischen reinen Elastomer und Faserstoffdichtungen klaffte aber hinsichtlich wesentlicher Eigenschaften bislang eine Lücke, die eine neuartige Faserstoffdichtung schließt. Die Vielfalt auf dem Dichtungsmarkt sorgt regelmäßig für Verwirrung bei Anwendern. Welche Dichtung nimmt man für welche Anwendung? Worauf kommt es eigentlich wirklich an? Und welche Eigenschaften sind für die jeweilige Anwendung ausschlaggebend? Am besten wäre eine Dichtungslösung, mit der man alle Anforderungen abdecken kann. Aktuell ist aber so eine Ideallösung nicht in Sicht und technisch eher unwahrscheinlich. Zu groß sind die Unterschiede bei den Anforderungen. Chemische Beständigkeit, Temperaturstabilität und mechanische Eigenschaften sind nur einige Beispiele für zum Teil extreme und gegensätzliche Anforderungen. Um dem Ideal weniger, aber extrem leistungsfähiger Dichtungswerkstoffe nahekommen zu können, entwickeln Dichtungshersteller heute u.a. Lösungen, die Lücken schließen und Dichtungsvarianten minimieren. Dies umfasst auch die Prüfung, ob sie sinnvoll in den Markt eingeführt werden können. [...]

Dipl.-Ing. Marco Schildknecht (Frenzelit Werke GmbH)

Kann man für die Abdichtung von flüssigem Natrium in einer mechanisch hochbeanspruchten Forschungseinrichtung Standardwerkstoffe einsetzen? Dieser Frage ging man mit umfangreichen Werkstoffuntersuchungen nach. Um es vorwegzunehmen: Es funktioniert, allerdings nur durch Optimierung der Dichtungsgeometrie mithilfe der nichtlinearen Finite Elemente Analyse. Das Institut für Mechanische Systeme an der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften entwickelt für das geophysikalische Institut der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich eine neuartige Einrichtung für die Erforschung von Planetenmagnetfeldern. Im Zentrum der Forschungseinrichtung ist eine sphärische Kavität mit 110 °C heißem, flüssigem Natrium, welche mit mehreren 1.000 min-1 um die vertikale Achse rotiert. Eine ringförmige Äquator-Elektrode und eine kugelförmige Zentrum-Elektrode sind mit einer externen Spannungsquelle verbunden. [...]

Cyril Huber, Dr. Robert Eberlein, Roland Fehr, Dr. Peter Scarfe, Dr. Jérôme Noir, Thomas Mörgeli (Zürcher Hochschule der Angewandten Wissenschaften (ZHAW), Institut für Mechanische Systeme und Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ), Institut für Geophysik)

Elastomere sind derzeit in verschiedenen Bereichen in der Diskussion, eine abnehmende Bedeutung wird prognostiziert. „Dafür gibt es keinen Grund“, machten Dr. Birgit Meuret-Hoppner, R&D, Emmy van Eecke, Key Account Manager Stanzer, und Bernd Hellmann, Account Manager Technischer Handel der Cooper Standard Technical Rubber GmbH, im Gespräch mit DICHT! deutlich.

Welche Trends bestimmen derzeit die Entwicklung bei Elastomeren für die Dichtungs- und Formteiletechnik?

Welche Branchen sind auf Normenebene die Haupttreiber?

Im Kontext zu KTW-Zulassung und Elastomerleitlinie wird derzeit vielerorts ein Ende der Elastomere in diesem Bereich vorausgesagt. Wie sehen Sie das?

TPE ersetzt aktuell immer mehr klassische Elastomere. Wo sehen Sie ein Ende dieser Entwicklung?

Was macht moderne Elastomere für Konstrukteure in der Dichtungstechnik so interessant?

...das wird insbesondere die Einkäufer freuen, aber worauf sollten die Qualitätsmanager achten...

Welche Bedeutung hat die Zusammenarbeit mit Anwendern und dem technischen Handel bei der Entwicklung neuer Compounds/Werkstoffe?

Wie positioniert sich Ihr Unternehmen in diesen dynamischen Märkten?
[...]

Dr. Birgit Meuret-Hoppner, Emmy van Eecke, Bernd Hellmann (Cooper Standard Technical Rubber GmbH)

Hochverschleißfestes Dichtmaterial für Anwendungen mit trockenem Stickstoff erhöht die Betriebssicherheit und senkt die Kosten. WERKSTOFFE – Gerade im Hinblick auf industrielle Anwendungen in chemischen Großanlagen ist neben der Dichteffizienz vor allem die Langlebigkeit der Dichtelemente von größter Bedeutung. Zur Gewährleistung einer langen Lebensdauer müssen die Dichtelemente auf die Parameter des Verdichters sowie auf das zu verdichtende Gas abgestimmt sein.

In der Praxis hat sich diese Performance bereits in zahlreichen Anwendungen bestätigt, sodass das Material dem Kunden als ausgereiftes Serienprodukt zur Verfügung steht. [...]

Stasskol GmbH

Mit der neuen Range von reaktiven PU-Hotmelts, der Novasil® H-Reihe, eröffnen sich in der Klebetechnik vollkommen neue Möglichkeiten. Die reaktiven PU-Hotmelts lassen sich in vielen Parametern exakt anpassen.

Das Unternehmen passt darüber hinaus seine Logistikabläufe an den jeweiligen Mengenbedarf und die vom Kunden gewünschte Gebindeeinheit ebenso an wie an das von den Kunden bevorzugte Bestellsystem und die von ihnen gewünschte Kennzeichnung. [...]

Herrmann Otto GmbH

Farbumschlag und Fluoreszenz beim neuen Klebstoff 215-CTH-UR-SC erleichtern Qualitätssicherung und Echtheitskontrolle.
Charakteristisch für die Produktlinie ist die Kombination zweier Technologien in einem lichthärtenden Produkt: See-Cure-Farbumschlag und Ultra-Red Fluoreszenz-Technologie. [...]

Dymax Europe GmbH

Neuer FKM-Dichtungswerkstoff Vi 840 erfüllt zentrale Anforderungen der Armaturenbranche und Gasindustrie.
Mit einem TR-10 Wert von -40,1 °C eignet sich dieser Hightech-Compound für einen Einsatz bis -46 °C und erfüllt somit auch die wichtigen API 6A & 6D Normen. Zusätzlich stellt er seine Beständigkeit unter Beweis, belegt anhand der Norm DIN EN 13787. [...]

C. Otto Gehrckens GmbH & Co. KG

Neue Flüssigsilikon-Dichtungen eröffnen neue Anwendungsfelder, reduzieren Reibung, erleichtern die Montage und sparen Gewicht.
Für viele Anwender ist zudem die mit dem Perleffekt verbundene Reduktion des Reibungskoeffizienten um den Faktor 2 entscheidend. Dieser ist insbesondere für die Montage der Dichtung von Bedeutung. Die neue reibungsreduzierende Mikrostruktur der Dichtungsoberfläche kann dazu beitragen, die Montage deutlich zu erleichtern: im trockenen Zustand, ohne dass Schmierstoffe nötig sind[...]

Freudenberg Sealing Technologies GmbH & Co. KG
Statische Dichtungen:

Neuer Service erlaubt die wirtschaftliche Fertigung von Spezialartikeln aus Gummi und Kunststoff als Muster, Prototyp oder Kleinserie.

Damit Anwender flexibel und unabhängig bleiben, werden nach Zeichnung oder spezifischen Vorgaben Musterteile, Prototypen und Kleinserien auftragsbezogen gefertigt - und dies aus einer Vielzahl an lagermäßig vorrätigen Elastomeren, Kunststoffen, Dichtungs- und Isolationswerkstoffen, Schaumstoffen und vielen weiteren nichtmetallischen Materialien. [...]

Karl Späh GmbH & Co. KG
Dynamische Dichtungen:

Die Abdichtung rotierender Wellen im Bereich der Lebensmittelproduktion stellt vielschichtige Anforderungen an die Maschinenhersteller. Klassische Dichtungen kommen da schnell an ihre Grenzen. Das neue Cinch® -System eröffnet hier neue Perspektiven – technisch und wirtschaftlich. Natürlich sollte ein Dichtsystem, das eine rotierende Welle abdichtet, ohne Leckage funktionieren – die Lebensmittelproduktion ist da besonders sensibel. Dieses ist aber mit klassischen Dichtsystemen eigentlich nicht möglich. Alle klassischen Dichtungen haben eine Relativbewegung zwischen der Welle und der Dichtlippe. An dieser Stelle sollte aber absolute Dichtigkeit gegeben sein. Diese Anforderungen löst man heute meist mit einer großen Vorspannung auf die Welle und nimmt damit eine erhöhte Reibung (Energieeffizienz) und geringere Standzeiten der Welle und des Dichtsystems in Kauf. Außerdem sollten keine versteckten Hohlräume vorhanden sein, in denen sich Rückstände von Lebensmitteln festsetzen und damit zu hygienischen Problemen führen können. Bei teilweise verwendeten Dichtsystemen wie Stopfbuchspackungen sind diese Hohlräume aber erforderlich, damit das System überhaupt funktioniert. [...]

Dipl.-Ing. Andreas Eickmeier (ISH GmbH Kunststoff- und Dichtungstechnik)
Dichtungstechnik Allgemein:

Das ServicePlusTM Programm unterstützt Anwender in den Bereichen Beschaffung, Fertigung, Montage und Logistik und trägt zur Produktivitätssteigerung bei.

In enger Zusammenarbeit mit dem Anwender kann Trelleborg Sealing Solutions die möglichen Servicedienstleistungen individuell zu einem Paket zusammenstellen. Ziel ist dabei die Senkung der Prozesskosten und Durchlaufzeiten. [...]

Trelleborg Sealing Solutions Germany GmbH
Formteile:

Ab dem 31.12.2016 treten weitgehende Änderungen für Anforderungen an Dichtungen im Trinkwasserbereich in Kraft. Alle herkömmlichen Elastomere verlieren ab dann die bestehenden KTW-Zulassungen und müssen nach der Elastomerleitlinie geprüft werden. Aus heutiger Sicht sind dann ab dem 31.12.2016 keine Elastomer-Bauteile für Trinkwasseranwendungen mehr einsetzbar. Thermoplastische Elastomere (TPE), die zudem noch frei von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) sind, bieten für verschiedene Bereiche schon jetzt eine Lösung. Das Regelwerk für Dichtungen in Trinkwasseranwendungen ist eindeutig: [...]

René de Beer (F. W. Breidenbach GmbH & Co. KG)
Flüssigdichtungen:

Effizienz und Wirtschaftlichkeit haben in der Produktion höchste Priorität – das gilt auch und gerade für Kunststoffteile. Deshalb müssen Entwickler und Konstrukteure bereits in einer sehr frühen Projektphase die Funktion des betreffenden Bauteils bestimmen. Immer wichtiger werden in diesem Zusammenhang Dichtungslösungen mit hoher Prozessgenauigkeit, reproduzierbarer Fertigungsqualität und nicht zuletzt flexibler Gestaltungsfreiheit. Flüssigdichtungen sind keine Standardprodukte. Deshalb spielt die Kompetenz eines Anbieters eine große Rolle. Idealerweise kommt sie aus einer Hand und reicht von der Beratung, der Entwicklung über den Werkzeugbau bis hin zur effizienten Serienproduktion. Mit den steigenden Anforderungen an Dichtungen ist zudem zwangsläufig die Innovationsfähigkeit eines Unternehmens gefragt. Bei Pöppelmann K-TECH werden vor diesem Hintergrund kontinuierlich effektive Produktionsverfahren implementiert und neue Materialien erprobt. Das gilt auch für die Kombination von Kunststoffteilen mit einer Dichtungskomponente, auf die man sich spezialisiert. Dabei steht auch immer die Suche nach wirtschaftlichen Lösungen im Vordergrund. Heute setzen Anwender bei vielen Applikationen noch auf statische oder 2K-Spritzguss-Dichtungen. Doch ortsgeschäumte PUR-Dichtungen sind eine wirtschaftliche Alternative zu diesen Verfahren. [...]

Dirk Stubbe (Pöppelmann Kunststoff-Technik GmbH & Co. KG)
Klebetechnik:

Kleben hat sich in vielen Bereichen durchgesetzt. Doch leider lassen sich Klebeverbindungen nicht auf „Knopfdruck“ lösen, was dieser Technik weitere Anwendungsbereiche erschließen würde. Daher finden derzeit unterschiedliche Entwicklungen statt – mit dem Ziel Klebeverbindungen unter moderaten Bedingungen wieder lösen zu können. Kleben ist für eine Vielzahl von Anwendungen die bevorzugte Methode, Bauteile miteinander zu verbinden. Beispielhaft seien Hochtechnologien wie Elektronik, Luftfahrt und Automobil genannt, aber auch in traditionellen Industrien wie der Verpackungsindustrie, dem Bauwesen und für Sportgeräte finden Klebstoffe vielfach Verwendung. Gegenüber dem Schrauben oder dem Nieten wird der Werkstoff nicht durch Bohrlöcher geschwächt und hohe Temperaturen, wie sie beim Schweißen oder Löten auftreten, sind bei Klebstoffen i.d.R. nicht erforderlich. Zudem sind Kosten- und Gewichtseinsparungen gegenüber mechanischen Verbindungssystemen möglich. Mittels Kleben können auch ganz unterschiedliche Materialien miteinander verbunden werden. Insbesondere bei flächigen Klebstoffaufträgen kann eine gleichmäßige Spannungsverteilung erreicht werden. Verklebungen lassen sich starr oder flexibel auslegen. Das Verbinden von Faserverbundwerkstoffen durch Verklebung bietet sich zwangsläufig an, da die Verstärkungsfasern hierbei nicht geschädigt werden und somit das Bauteil nicht geschwächt wird. Eine Herausforderung beim Kleben liegt jedoch in dessen schlechter Wiederlösbarkeit. [...]

Prof. Dr. Monika Bauer, Dr. Christian Dreyer, Katharina Becker, Eike Langkabel (Fraunhofer-Einrichtung für Polymermaterialien und Composite PYCO)

Die Ergebnisse dieser Umfrage – diesmal gegliedert in Materialhersteller (Statement 1 bis 5) und Dosiertechnik (Statement 5 bis 12) zeigen ein breites Spektrum an Ansätzen, bei denen diese Technologie ihre Grenzen aktuell neu definiert – und es scheint so weiterzugehen.

1. „Die Grenzen für Klebstoffe verschieben sich kontinuierlich. Die Temperaturbeständigkeit bis 300 °C markiert derzeit eine Grenze, an deren Überwindung aber schon gearbeitet wird.“ – Gudrun Weigel, Leiterin Engineering, DELO Industrie Klebstoffe GmbH & Co. KGaA

2. „Die Entwicklung von Klebstoffen geschieht aufgrund der Anforderungsvielfalt zunehmend anwendungsbezogen.“– Christina Barg-Becker, Pressesprecherin, Lohmann GmbH & Co. KG

3. „Kleben heißt auch temporär beschichten und eröffnet damit völlig neue Einsatzbereiche.“ – Nadine Blaesing, Marketing Manager Europe, DYMAX Europe GmbH

4. „Bei der Entwicklung neuer Klebstoffe stellt sich heute stets die Frage nach umweltverträglicheren Alternativen wie dem verstärkten Einsatz erneuerbarer Rohstoffe in klebenden und dichtenden Produkten.“ – Dipl.-Kfm. Stefan Obermaier, Senior Produktmanager für Industrie-Klebstoffe, 3M Deutschland GmbH

5. „Die Bürokratie wird bei der Entwicklung der Klebetechnik gerne unterschätzt.“ – Christian Eicke, Leiter Vertrieb Kleb- und Dichtstoffe, Drei Bond GmbH

6. „Um die richtige Wahl der 2K-PUR-Klebstoffe zu treffen, müssen die Anforderungen an die Klebeverbindung und die Fertigungsprozesse umfassend definiert werden. Zusammen mit der Misch- und Dosieranlage, die individuell und präzise daraufhin einstellbar ist, und mit den neuen Klebstoffsystemen werden optimale Kleberesultate unterschiedlicher Substratkombinationen erreicht.“ – Peter Fischer, Marketingleiter, Sonderhoff Holding GmbH

7. „Die Nachfrage an individuellen Anlagenkonzepten wächst.“ – Jochen Handrich, Produktmanager Systems und Solutions, Hilger u. Kern / Dopag Gruppe

8. „Die Weiterentwicklung der Klebstoffe wird künftig eine noch engere Zusammenarbeit von Klebstoffherstellern und Anlagenbauern zur Folge haben.“ – Bernd Faller, Geschäftsführer, RAMPF Production Systems GmbH & Co. KG

9. „Die prozesssichere Verarbeitung moderner Klebstoffe erfordert ganzheitliche, leistungsfähige Maschinen- und Dienstleistungskonzepte – zugeschnitten auf die jeweiligen global agierenden Branchen.“ – Rainer Haslauer, Leiter Produktmanagement, Scheugenpflug AG

10. „Die Zusammensetzung und die Eigenschaften der Klebstoffmedien unterliegen einer permanenten Weiterentwicklung, sodass sich auch die Dosierprozesse und Dosiersysteme permanent neuen Anforderungen anpassen müssen.“ – Willi Huber, Vertriebsleiter Klebstoffe und Chemie, ViscoTec Pumpen- u. Dosiertechnik GmbH

11. „Auch bei Dosiersystemen für die Baubranche muss man permanent und schnell auf die Entwicklungen in der Dicht- und Klebstoffindustrie reagieren.“ – Cliff Beckett, Technical Director, PC Cox Ltd.

12. „Nun gilt es, die Vorteile des Klebens im schweren Stahlbau in Pilotprojekten zu demonstrieren und das Dogma geschweißter Verbindungen in diesem Anwendungsbereich aufzuweichen.“ – Dr. Holger Fricke, stellvertretender Abteilungsleiter der Klebtechnischen Fertigung, Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Bremen

[...]

Gudrun Weigel (DELO Industrie Klebstoffe GmbH & Co. KGaA), Christina Barg-Becker (Lohmann GmbH & Co. KG), Nadine Blaesing (DYMAX Europe GmbH), Dipl.-Kfm. Stefan Obermaier (3M Deutschland GmbH), Christian Eicke (Drei Bond GmbH), Peter Fischer (Sonderhoff Holding GmbH), Jochen Handrich (Hilger u. Kern / Dopag Gruppe), Bernd Faller (RAMPF Production Systems GmbH & Co. KG), Rainer Haslauer (Scheugenpflug AG), Willi Huber (ViscoTec Pumpen- u. Dosiertechnik GmbH), Cliff Beckett, (PC Cox Ltd.), Dr. Holger Fricke (Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Bremen)

Mit der weltweit ersten bei Raumtemperatur lagerbaren Lotpaste wurde ein Durchbruch in der Materialentwicklung erzielt, der zu einem Paradigmenwechsel hinsichtlich Verarbeitungsleistung und Kosten führen wird.

Hersteller können mit dieser Lotpaste nicht nur ihre Prozesse verbessern und die Kosten senken, sondern profitieren zudem von der Lösung seit Langem bestehender Probleme bei Logistik und Lagerung. [...]

Henkel AG & Co. KGaA
Be- und Verarbeitung:

Die neue 3K-Dosierzelle SMART-L/DM 403 erweitert das Angebot und kann flexibel an unterschiedliche Fertigungskonzepte angepasst werden. Diese kompakten Dosierzellen sind besonders für Anwender aus der Elektronik-, Telekommunikations- und IT-Industrie sowie für Hersteller von Medizingeräten von Interesse, die vor allem kleinformatige Bauteile und Systemkomponenten abdichten, kleben oder vergießen. [...]

Sonderhoff Holding GmbH

Die neuen LeanVDS-Anlagen erlauben Anwendern einen wirtschaftlichen Einstieg in den Vakuumverguss – auch bei geringen Stückzahlen.

Schwierige Geometrien, komplexe Vergussprogramme oder eine große Teilevielfalt sind mit diesen Einstiegssystemen in die Vakuumdosiertechnik kein Problem mehr. [...]

Scheugenpflug AG
Mess- und Prüftechnik:

Um die Funktion einer Dichtung sicherzustellen, werden diese und die jeweiligen Dichtungswerkstoffe verschiedenen Mess- und Prüfverfahren unterzogen. Doch was leisten die einzelnen Verfahren, wo sind die Grenzen? Diese Serie gibt Konstrukteuren, Einkäufern und Qualitätsmanagern einen Überblick über die üblichen Verfahren und Praxistipps zur Einordnung der Ergebnisse. Elastomere sind keine idealelastischen Werkstoffe. Verformt man z.B. eine Dichtung über einen längeren Zeitraum, so wird diese nach Wegnahme der Verformung nicht wieder ganz in ihre ursprüngliche Form zurückkehren. Findet diese Verformung unter Hitze statt, ist dieser Effekt besonders deutlich, auch wenn die jeweilige polymertypische Temperaturobergrenze nicht überschritten wurde. Bei der genormten Druckverformungsrest (DVR)-Prüfung wird ein in seinen Abmessungen genau definierter Elastomerprobekörper auf einen bestimmten, vorab festgelegten Prozentwert in einer Vorrichtung verpresst (meist 25%) und im verspannten Zustand über einen bestimmten Zeitraum (oft 24 h) in einem Laborofen gelagert. Nach Entspannung (Aufhebung der Verpressung) wird die Resthöhe gemessen und der Druckverformungsrest in Prozent berechnet. Dieser Beitrag behandelt die DVR-Prüfung nur bei erhöhter Temperatur sowie die Diskussion und Bewertung der Ergebnisse und ihre Bedeutung für die praktische Anwendung. [...]

>> Teil 1

>> Teil 3

>> Teil 4

>> Teil 5a

>> Teil 5b

>> Teil 6

>> Teil 7

>> Teil 8

>> Teil 9

Dipl.-Ing. Bernhard Richter und Dipl-Ing. (FH) Ulrich Blobner (O-Ring Prüflabor Richter GmbH)
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