Werkstoffauswahl ist und bleibt eine Herausforderung. Aktuelle Einschätzungen zu Auswahl, Normen, Einsatz und Recycling von Dichtungswerkstoffen und Compounds

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Holger Best

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Bärbel Schäfer

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Weitere Fachartikel aus DICHT! Ausgabe 4.2019:

Standpunkte / Im Fokus:

Es gibt oft technische Mittel und Wege, die auf den ersten Blick scheinbar die Lösung für ein Problem bieten. Auf den zweiten Blick und genauer betrachtet, werden systembedingte Grenzen deutlich – und Probleme in der Praxis sind dann eigentlich vorprogrammiert. Thema dieser Ausgabe sind Dichtungen für Anlagen, in denen brandfördernde Medien verwendet werden, und die Gefahr bei externem Brand.

Auch in diesem Fall bleibt es Anwendern nicht erspart, sich verschiedene Regelwerke anzuschauen und hinsichtlich ihrer Relevanz zu beurteilen. So unterschieden sich z.B. hier häufig zum Einsatz kommende Druckgeräte in den Bereich genehmigungsbedürftiger Anlagen nach §5 und nicht genehmigungsbedürftiger Anlagen nach §23 Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG). Eine Kernaussage ist hier sicherlich: „Anlagen sind so zu errichten und zu betreiben, dass … nach dem Stand der Technik schädliche Umwelteinwirkungen vermieden oder auf ein Mindestmaß beschränkt werden.“ [...]

 

Mehr zu Lösungen sowie Normungsaspekten

Peter Thomsen (Lannewehr + Thomsen GmbH & Co. KG)

Ganz gleich, ob Miniaturisierung oder große Teile, kleine oder große Stückzahlen, komplexe oder einfache Geometrien, leicht zu dosierende oder hochabrasive Materialien – Flüssigdichtsysteme liefern trotz der Komplexität der Technologien auf viele aktuelle Anforderungen eine Antwort – die richtige Beratung vorausgesetzt.

„Steigende Anforderungen an Dichtheit sind für moderne Flüssigdichtsysteme mit dem richtigen Know-how kein Problem.“ – Peter Fischer, Leiter Marketing, Sonderhoff Holding GmbH

„Formed-in-Place-Flüssigdichtungen basieren auf hochspezialisierten Prozessen, die gesamtlich für ein optimales Ergebnis betrachtet werden müssen.“ – Andy Jorissen, Global Sales and Marketing Director, bdtronic GmbH

„E-Mobility ist ein zentraler Treiber für die Entwicklung von Vergusssystemen und stellt – eingebettet in die Produktionsrahmenbedingungen der Automobilindustrie – hohe Anforderungen an die eingesetzten Systeme.“ – Pietro Colombotto, Sales Area Manager & Marketing, DEMAK S.r.l.

„Da Flüssigdichtsysteme immer noch mit Großserien in Verbindung gebracht werden, lassen sich viele kleinere Unternehmen mit mittleren und kleineren Serien die Vorteile dieser Technologie leider entgehen. “ – Volker Jagielki, Key Account Manager Automotive/Sealant Equipment, Nordson Deutschland GmbH

„Nur ganzheitlich realisierte Flüssigdicht- und Vergusssysteme können heutige Anforderungen erfüllen. “ – Sebastian Kärcher, Market Segment Manager Sealing Systems, RAMPF Polymer Solutions

„Individuell entwickelte und angepasste Produkte bieten Lösungen für diese steigenden Anforderungen, insbesondere im Bereich der Automobil- und Elektroindustrie.“ – Dr. Mark Nauhardt, Technical Manager, Three Bond GmbH

„Sehr kleine und sehr große komplexe Dichtungen müssen heute gleichermaßen realisiert werden. Für 1K-Schaumdichtungen ist das mit der richtigen Projektberatung kein Problem.“ – Dr. Frank Kukla, geschäftsführender Gesellschafter, CeraCon GmbH

„Die Losgrößen werden kleiner und Losgröße 1 ist keine Seltenheit. Mit modernen Flüssigdichtsystemen kann man problemlos auf diese Anforderung reagieren.“ – Christian Heidinger, Leiter Produktmanagement, ViscoTec Pumpen- u. Dosiertechnik GmbH

„Als Verkehrsteilnehmer möchte und muss ich mich darauf verlassen, dass die sicherheitsrelevante Elektronik bei autonomen Fahrzeugen perfekt funktioniert. Eine optimale Dosierperformance ist dafür die Voraussetzung.“ – Marco Murgia, Abteilungsleiter Vertrieb, Scheugenpflug AG

„Eine zentrale Herausforderung für den effizienten Einsatz von Flüssigdichtsystemen liegt darin, sie im Rahmen von Entwicklungspartnerschaften zukunftssicher zu konzipieren und umzusetzen.“ – Olaf Letzner, Vertriebs- und Projektleiter, DoBoTech AG [...]

Peter Fischer (Sonderhoff Holding GmbH), Andy Jorissen (bdtronic GmbH), Pietro Colombotto (DEMAK S.r.l.), Volker Jagielki ( Nordson Deutschland GmbH), Sebastian Kärcher (RAMPF Polymer Solutions), Dr. Mark Nauhardt (Three Bond GmbH), Dr. Frank Kukla (CeraCon GmbH), Christian Heidinger (ViscoTec Pumpen- u. Dosiertechnik GmbH), Marco Murgia (Scheugenpflug AG), Olaf Letzner (DoBoTech AG)
Dichten:

Lohnschäumen und -verguss werden oft auf eine einfache Make-or-buy-Entscheidungsformel reduziert. Dabei wird meist das wirkliche Potenzial einer effektiven verlängerten Werkbank für die eigenen Produkte unterschätzt.

Industriezulieferer, die das Dichten, Kleben und Vergießen ihrer Bauteile aus ihrer Produktion ausgliedern möchten und/oder nicht die Voraussetzungen für die Verarbeitung von polymeren Materialsystemen auf Basis von PUR und Silikon haben, vergeben solche Aufträge heute an spezialisierte Lohnfertiger. Allerdings sollte man eine solche Entscheidung nicht nur auf eine reine Kostenrechnung reduzieren. Denn mit dem richtigen Partner profitieren Auftraggeber bereits von der Konstruktionsphase an, z.B. hinsichtlich der idealen Lage der Schaumdichtung im Bauteil und/oder der Wahl des passenden Materialsystems. Ein weiterer Aspekt ist die Nutzung der jahrzehntelangen Erfahrungen und des Know-hows, über das Spezialisten wie Sonderhoff Services, Teil der Henkel AG & Co. KGaA, verfügen. Ebenso entscheidend kann der Time-to-Market-Aspekt sein. Ergänzende Produktionskapazitäten für eine grundsätzlich erhöhte Nachfrage oder Nachfragespitzen können so abgefedert werden und sorgen dafür, dass Produkte zum richtigen Zeitpunkt am Markt verfügbar sind. Auch im Kontext zum Innovationsdruck, dem die meisten Branchen bzw. Unternehmen heute ausgesetzt sind, wird die Lohnfertigung immer interessanter. Innovationen sind ein Treiber der Anwendungsvielfalt, denen Dichtungs- und Kleblösungen gerecht werden müssen. So müssen in unserer hoch technisierten Welt z.B. Elektronik und Technik bestmöglich abgedichtet, verklebt und versiegelt werden, damit ihre Funktionsfähigkeit erhalten bleibt. Die Anforderungen steigen dann noch einmal, wenn funktionsrelevante Bauteile zu sicherheitsrelevanten werden, wie das z.B. beim autonomen Fahren schnell passieren kann. Da heutige Lösungen ein breites Anforderungsspektrum erfüllen können, kommen Schaumdichtungen, Klebe- und Vergussprodukte in den unterschiedlichsten Anwendungen vor, von Autosüber Elektronik, Schaltschränke, Beleuchtung, Luftfilter, Verpackungen, Haushaltsgeräten, bis zu Photovoltaik etc. [...]

Florian Kampf (Sonderhoff Holding GmbH)

Auch an O-Ringen sind die Entwicklungen der Dichtungstechnik nicht vorbeigegangen. Wer sie kennt, kann sie zielgerichtet für seine Produkte einsetzen und versteht dann auch schnell, warum ein u.U. sinkender Beschaffungspreis letztendlich nur ein untergeordneter Aspekt ist.

Es ist kein Zufall, dass Milliarden von O-Ringen, die jedes Jahr verbaut werden, problemlos funktionieren – und das bei kontinuierlich sinkenden Beschaffungspreisen. Andererseits darf nicht übersehen werden, dass der Schaden durch ausgefallene O-Ringe vermutlich die gesamten Beschaffungskosten bei Weitem übertrifft. Das heißt, dass viele Anwender noch lange nicht den für sie wirtschaftlichsten Umgang mit O-Ringen gefunden haben. Dabei haben sich die Randbedingungen für die Anwender erheblich verbessert. Eine globale Beschaffungswelt und der Fortschritt der Technik in der Prüf- und Fertigungstechnologie haben für erheblich günstigere Herstellungskosten bei O-Ringen gesorgt – bei mehr Sicherheit. Darüber hinaus stehen leistungsfähigere Werkstoffe zur Verfügung. Jetzt gilt es für den Anwender, sich dies auch tatsächlich zunutze zu machen und sich nicht allein dem Diktat der niedrigsten Beschaffungskosten unterzuordnen.

Noch vor 20 bis 30 Jahren war die Schadensanalyse von Dichtungen hauptsächlich ein Thema für Hydraulikdichtungen. Inzwischen ist sie auch in allen anderen Gebieten der Dichtungstechnik ein wichtiges Werkzeug zum besseren Verstehen von Dichtungssystemen und zum nachhaltigen Abstellen von möglichen Schadensursachen geworden. Sehr hilfreich ist ein praxisorientierter Ansatz auf wissenschaftlicher Grundlage. Mithilfe moderner Digital-Mikroskope und – wo nötig – weiterer Analysemethoden (REM-EDX, GC-MS, IR-Spektroskopie, DSC und TGA) lassen sich in den meisten Fällen schnelle und treffsichere Lösungen finden. Fließen Informationen aus Schadensfällen im eigenen Haus, aber auch aus Schulungen und Fachliteratur, in Neuprojekte ein, lassen sich kostengünstige – weil nachhaltige – Lösungen finden. Seit seiner Gründung sind im O-Ring Prüflabor bisher ca. 1.500 Schadensanalysen an O-Ringen durchgeführt worden. [...]

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

Dichtungen werden häufig veredelt. Zur Optimierung von Reibung, Montage oder Kennzeichnung werden sie beschichtet oder sie werden zur Erfüllung definierter Sauberkeitsanforderungen, wie z.B. LABS-Freiheit, Reinigungsprozessen unterzogen. Eine neue, patentierte Niederdruckplasma-Anlage erlaubt Einsparpotenziale in diesem klassischen Dienstleistungsbereich.

Der Einsatz von Niederdruckplasma zur Reinigung und Beschichtungsvorbehandlung für Polymerdichtungen ist inzwischen technischer Standard. Plasma, ein ionisiertes Gas, zeichnet sich im Vergleich zum ursprünglichen Gas durch seine wesentlich höhere Leitfähigkeit und chemische Reaktivität aus. Dies wird beim Einsatz von Niederdruckplasma in der Technik zur Behandlung von Bauteiloberflächen genutzt. Technische Niederdruckplasmen werden im Vakuum betrieben. Sie zählen zu den „kalten“ Plasmen und eignen sich daher auch zur Behandlung temperaturempfindlicher Werkstoffe, wie z.B. Elastomeren.

Die ablaufenden Effekte bei der Behandlung von Bauteilen im Niederdruckplasma sind abhängig vom Druck, den Prozessgasen und der Anregungsfrequenz bei dessen Erzeugung. Im Niederdruckplasma können extrem saubere Oberflächen erzeugt werden. Die sehr hohe Spaltgängigkeit von Niederdruckplasma ist dabei von großem Vorteil, da es auch in kleine Hohlräume eindringt und dadurch selbst Bauteile mit komplizierten Geometrien gereinigt werden können. Die Reinigung im Plasma eignet sich nur für sehr dünne organische oder oxidhaltige Kontaminationsschichten. Für stärkere Kontaminationen, anorganische Verunreinigungen und LABS ist eine Kombination der Plasmareinigung mit nass-chemischer, wässriger Vorreinigung sinnvoll. [...]

Simone Frick, Artur Friedrich (APO GmbH Massenkleinteilbeschichtung)

Mit leistungsfähigen Dichtungen lassen sich bei Fernwärmeübergabestationen die Kosten in mehrfacher Hinsicht senken und die Anlagenverfügbarkeit erhöhen – ein Praxisbeispiel.

Kennzeichnend für die Anlagen der Nah- und Fernwärme-Übergabestationen der ewers Heizungstechnik GmbH ist der Aufbau gemäß Kundenspezifikation auf Basis einer flexiblen modularen Bauweise und Verschraubungsverbindungen. So sind viele Kombinationen und Ausführungen aller Leistungsklassen für verschiedene Bauten möglich und dieser Ansatz ist ebenfalls wesentlich für den Aspekt „Power-to-Heat“, also die Speicherung von Überschuss aus erneuerbaren Energien in Form von Wärme. In diesen Anlagen kommt es allerdings auf jedes Detail an – sogar auf die zunächst unscheinbare Flachdichtung, die die Verschraubungsverbindungen abdichtet. Kann sie ihre Aufgabe nicht erfüllen, wird der eigentliche „Cent-Artikel“ in mehrfacher Hinsicht teuer: Ersatzteile, Wartungseinsatz, Leckagen, Aufschwemmen der Dämmung, Korrosion an Bauteilen.

Anders als bei einer klassischen Flanschverbindung wird bei Verschraubungsverbindungen bzw. Verschraubungsdichtungen die ganze Kraft zur Flächenpressung nur über die Überwurfmutter auf die Dichtung aufgebracht. Da zudem nichts federt oder nachgeben kann, muss letztlich die Dichtung alle Bewegungen, wie z.B. Temperaturausdehnungen, über ihren geringen Querschnitt bzw. über die Dicke ausgleichen – und das bei kleinster Auflagefläche. [...]

Gerald Klein (KLINGER GmbH)

Viele mobile, motorisierte Arbeitsgeräte beziehen ihre Energie von einem Zweitaktmotor. Ein Knackpunkt für die Standzeiten dieser Geräte ist die Haltbarkeit der Vergaser, oder genauer ihrer Bauteile, weshalb ein neuer Ansatz für Design und Fertigung von Vergasermembranen aus PEEK entwickelt wurde.

Die Aufgabe eines Vergasers ist es, den Kraftstoff zu zerstäuben und ihn entsprechend des Betriebszustandes im richtigen Verhältnis mit Luft zu mischen. Während des Ansaugtaktes wird Luft in den Verbrennungsraum angesaugt, die dabei durch einen trichterförmigen Ansaugkanal strömt und so beschleunigt wird. Der Kraftstoff wird dann durch das Venturi-Prinzip durch das entstehende Vakuum an der dünnsten Stelle des Trichters angesaugt. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird anschließend durch die Drosselklappe reguliert. Das Kraftstoffdosiersystem in einem Membranvergaser besteht aus vier Komponenten: der Dosiermembran, dem Dosierhebel, der Dosierfeder und der Einspritznadel. Die Dosiermembran muss präzise auf kleinste Veränderungen im Kraftstoffvakuum reagieren. Zur Kraftstoffdosierung ist die Membran am Dosierhebel befestigt, reagiert auf jeden Ansaugtakt des Motors und regelt so konstant, wie und wann die Einspritznadel den Einspritzkanal öffnet.

Ein Blick auf die verwendeten Materialien veranschaulicht die Problematik herkömmlicher Vergaser-Membranen: Üblicherweise wird eine faserverstärkte Nitrilkautschukmischung verwendet, um einen größeren Bewegungsraum bei gleichzeitig hoher Festigkeit zu schaffen. Das Kernproblem dieser Membranen ist die hohe Quellung. [...]

Matthias Rüegg (Dätwyler Gruppe)

Manche Werkstoffe sind einfach teurer als andere, was ihren Markteinsatz einschränkt – insbesondere, da sich Vollkostenrechnungen bei Dichtungen noch nicht wirklich durchgesetzt haben. Schön, wenn eine Verarbeitungstechnik die Kostenschwelle senken kann. Die Kaltkanaltechnik eröffnet diesbezüglich insbesondere bei LSR neue Perspektiven.

Die Baugruppe „Kaltkanal“ ist ein unabdingbarer Bestandteil eines jeden Werkzeuges für die Serienproduktion von Elastomer-Vulkanisaten, wie z.B. EPDM, Fest-Silikon oder Flüssig-Silikon (Liquid Silicone Rubber – LSR). Letzteres Material stellt dabei die höchsten Anforderungen an das Kaltkanal-System wie auch an alle anderen peripheren Maschinenteile – wirtschaftlich betrachtet profitiert man jedoch von dieser Technologie. Die Möglichkeiten, LSR, als Dichtelement einzusetzen, sind nahezu unbegrenzt. Seine außerordentlichen Fähigkeiten hinsichtlich der Temperatur-, UV-, Alterungsbeständigkeit und Kälteflexibilität sowie ausgezeichnete elektrische Isoliereigenschaften machen LSR zu einem attraktiven Werkstoff für viele Anwendungen. Aufgrund seines höheren Materialpreises ist der Einsatz von LSR für Dichtelemente derzeit nicht die Regel. Seine hervorragenden Eigenschaften machen diesen Werkstoff aber fast immer zum Problemlöser, was die inzwischen breite Range an kundenspezifischen Dichtelementen und Mehrkomponenten-Bauteilen zeigt. [...]

Tavo Kolling (EMDE MouldTEC)

Dichtungen werden aus den verschiedensten Gründen in der Praxis geschädigt. Neben dem Erkennen der Schadensursache werden dann mögliche Abhilfemaßnahmen wichtig – für die Instandhaltung, aber auch bereits bei der Erstausrüstung von Anlagen mit Dichtungen.

Luft ist in Druckflüssigkeiten i.d.R. molekular gelöst. Frische Hydrauliköle enthalten ca. 9 Vol.- % Luft. In der gelösten Form ist Luft relativ unproblematisch. Schwierigkeiten treten erst auf, wenn es zu plötzlichen und größeren Druckänderungen kommt. Bei Druckabnahme wird die gelöste Luft in Blasenform ausgeschieden und verbleibt in der Druckflüssigkeit. Ausgeschiedene Luft verändert spürbar die Eigenschaften der Druckflüssigkeit. Weitere Ursachen für die Einlösung von Luft können eine schlechte Entlüftung beim Befüllen sein oder das Ansaugen von Luft durch die Ölpumpe.

Bei der „mikroskopischen“ explosiven Dekompression ist das problematische Gas in der Dichtung eingeschlossen. Es kommt zwar nur in geringsten Mengen vor, aber bei plötzlicher Druckentlastung kann die – in den Gummi eingedrungene – Luft nicht schnell genug entweichen und die äußeren Bereiche der Dichtung werden besonders geschädigt (Abplatzungen). Dies ist der häufigste durch Luft verursachte Schadensmechanismus an Dichtungen. [...]

Dipl.-Ing. Bernhard Richter, Dipl.-Ing. Ulrich Blobner (O-Ring Prüflabor Richter GmbH)
Kleben:

Kleben funktioniert, wenn man es richtig macht. Und „richtig machen“ bedeutet, alle relevanten Aspekte ganzheitlich zu berücksichtigen. Der Gliederung des Leitfadens „Kleben – aber richtig“ des IVK e.V. folgend, wird jeweils ein Aspekt der Klebtechnik in den Mittelpunkt gestellt und unter drei Schwerpunkten beleuchtet – diesmal das „Gestalten einer Klebung“.

Diese Folge widmet sich gemäß der Gliederung des Leitfadens „Kleben – aber richtig“ dem Schwerpunkt der „Gestaltung einer Klebung“. Neben der Auswahl des Fügeteilwerkstoffes, des geeigneten Klebstoffes, der passenden Oberflächenbehandlung sowie der optimalen Fertigungsbedingungen ist die klebgerechte Gestaltung des Verbundes wichtig, um durch einen möglichst optimalen Aufbau die gleichmäßige Kraftübertragung und die Langzeitbeständigkeit zu maximieren. [...]

 

Teil 1: Von der Idee zum Produkt - den Klebprozess ganzheitlich betrachten

Teil 2: Planen einer Klebung

Teil 3: Werkstoffeigenschaften beachten

Teil 5: Klebstoffauswahl

Professor Dr. Andreas Groß (Fraunhofer IFAM)

„Ehrlich, das soll die Botschaft sein?“, denkt jetzt sicher der ein oder andere. Ja, denn die Praxis zeigt immer wieder, dass die Tatsache, dass Kleben eine Verbindungstechnik ist, die über die Oberfläche wirkt und funktioniert – oder eben nicht, gerne vernachlässigt wird. Die Oberfläche ist der bestimmende Faktor für die Qualität struktureller Verklebungen! Hier geht es um Präzision. Wenn wir z.B. ein Projekt spezifizieren, dass Alu mit Alu verklebt werden soll, ist das schon mal genauer als wenn es heißt, wir kleben Metall. Aber die Frage, ob das Aluminium unbehandelt, eloxiert, pulverbeschichtet oder wie auch immer vorbehandelt ist, ist damit noch unbeantwortet. Gehen wir für unsere weiteren Überlegungen von unbehandeltem Aluminium aus, können wir mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgehen, dass wir auf dem Aluminium bzw. auf dessen Oberfläche Reaktionsschichten (z.B. eine Oxidschicht) finden, gefolgt von einer Adsorptionsschicht (die Gase und/oder Feuchtigkeit enthält) und letztlich Verunreinigungen wie Fett, Staub oder Öle, die sich bei Herstellung, Transport und Lagerung der Bauteile auf diesen angesammelt haben. Wer glaubt, dass auf diesem Material ein Klebstoff haftet, der glaubt auch an den.... Um eine verlässliche Klebung zu erhalten, müssen diese Schichten also soweit wie möglich entfernt werden. [...]

Thomas Stein (IMTS Interims Management)

Die Qualität von Klebstellen lässt sich mit der Wahl des richtigen Dispensers effektiv beeinflussen. Ein neuer Dispenser eröffnet hier in verschiedenen Branchen neue Möglichkeiten.  

Das präzise Austragen von Kleb- und Dichtstoffen ist ein wichtiger Bestandteil des Herstellungsprozesses in der Automobil-, Luftfahrt- und Elektronikindustrie. In diesen Bereichen ist ein reproduzierbares und homogenes Auftragen von 2K-Klebstoffen maßgeblich für die Qualität der Baugruppen. Der neue MIXPACTM DP2X Dispenser von Sulzer eröffnet dabei aus fertigungstechnischer Sicht neue Freiheitsgrade für die Entwicklung innovativer Produkte und hilft Endanwendern, einwandfreie Kleb- und Dichtverbindungen herzustellen und dabei die Produktionseffizienz zu optimieren.

In vielen Herstellungsverfahren verlässt man sich auf 2K-Klebstoffe, um hochwertige Klebverbindungen und Abdichtungen zu erzielen. Dabei setzt ein homogenes Ergebnis voraus, dass die Komponenten präzise und gleichmäßig aufgetragen werden. Klebstoffhersteller und Endanwender – sie alle müssen sich darauf verlassen können, dass das verwendete Misch- und Austragssystem die gewünschte Produktleistung unterstützt, Abfälle auf ein Minimum reduziert und eine effiziente Verarbeitung sicherstellt. Gerade in Hightech-Branchen wie der Automobil-, Elektronik- und Luftfahrtindustrie sowie den ihnen zuarbeitenden Sektoren spielen diese Aspekte eine große Rolle. 2K-Kleb- und Dichtstoffe haben maßgeblichen Einfluss auf die Endproduktleistung und -qualität. [...]

Marcel Richter (Sulzer Mixpac AG)
Polymer:

Viele neue Dichtungslösungen basieren auf moderner Werkstofftechnik, um wachsende Anforderungen zu erfüllen. Dabei den richtigen Werkstoff für den jeweiligen Anwendungsfall zu finden, ist, unter Berücksichtigung aller Aspekte, eine schwierige Aufgabe. Dies ist ein Ergebnis der diesjährigen Umfrage zu diesem Themenbereich, an der sich rd. 130 Personen beteiligt haben. Die Einschätzungen sind wieder nach Anwendern und Herstellern bzw. Lieferanten getrennt ausgewertet. [...]

 

Dass „neue Mobilitätslösungen“ derzeit die Schlagzeilen beherrschen, darf nicht darüber hinwegtäuschen, dass auf absehbare Zeit noch viele Fahrzeuge verbrennungsmotorisch angetrieben werden. Dass auch hier die Entwicklung nicht stillsteht, zeigt u.a. ein neuer HT-ACM-Werkstoff für Hochleistungsdichtungen.

Hybridkonzepte, d.h. eine Kombination aus E- und Verbrennungsmotoren, erlauben heute eine weiterhin uneingeschränkte Mobilität bei gleichzeitig reduziertem CO2-Ausstoß. Hier spielen Dichtungen aus Hochleistungswerkstoffen eine zentrale Rolle. Mit den steigenden Anforderungen an Dichtungen steigen zwangsläufig die Anforderungen an die eingesetzten Elastomere. Moderne Verbrenner müssen verschärfte umweltrechtliche Bestimmungen mit dem Ziel der Emissionsreduktion erfüllen. Dies führt neben Designänderungen an Motor und Antriebsstrang auch zum Einsatz neuer Hochleistungswerkstoffe für Dichtungen. Dabei liegt der Schlüssel in der Kombination aus der maßgeschneiderten Konstruktion der Dichtstellen und der Einsatz moderner Werkstoffe. Hochleistungsdichtungen müssen heute den hohen Anforderungen umweltfreundlicher bzw. emissionsarmer Verbrennungsmotoren gerecht werden. Die Hochtemperaturbeständigkeit der Werkstoffe und die Medienbeständigkeit gegen neuartige und zum Teil aggressive Motoröle sind maßgeblich für die Materialauswahl. Vor diesem Hintergrund wurden neue HT-ACM-Typen entwickelt, die bei hohen Temperaturen und in aggressiven Medien ohne Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit einsetzbar sind. Die HT-ACM-Typen von Zeon sind für den Einsatz in Dichtungen in Verbrennern geeignet, wie eine Studie im Hinblick auf ihre Beständigkeit gegenüber Schmierstoffen, Getriebeölen sowie sauren und basischen Kondensaten bei hohen Temperaturen zeigt.

Polyacryl-Kautschuke (Polyacrylate) sind Polymere auf Basis von Acrylsäureestern, die außerdem Monomere mit reaktiven Gruppen enthalten, um eine Vernetzung zu ermöglichen. Aufgrund der gesättigten Hauptkette weisen sie eine ausgezeichnete Beständigkeit in anspruchsvollen Umgebungsbedingungen auf. In der ASTM- und der SAE-Klassifizierung sind Polyacrylat-Elastomere unter dem Begriff „ACM“ bekannt. Sie werden mit D2000 bzw. J200 bezeichnet und gehören zur Gruppe der öl- und hochtemperaturresistenten Spezialkautschuke mit einer Dauertemperaturbeständigkeit von 150 °C (ACM-Typen) bzw. 175 °C (HT-ACM-Typen). ACM wird zu 80% im Automobilbereich eingesetzt, wo die meisten OEM-Spezifikationen verfasst werden. Diese zeigen deutlich, dass ACM viel leistungsfähiger ist, als die ASTM- bzw. SAE-Klassifizierungen zeigen. Mit der HyTemp® ACM-Produktlinie von Zeon stehen Werkstoffe zur Verfügung, die im Dauertemperaturbereich von -40 °C bis 175 °C und bei kurzzeitigen Temperaturbelastungen von bis zu 200 °C einsetzbar sind. Diese ACM-Typen werden derzeit von allen großen OEMs weltweit spezifiziert und eingesetzt. [...]

Dr. Marcus Santoso (Zeon Europe GmbH)

Hochleistungswerkstoffe ersetzen angesichts steigender Anforderungen an Bauteile, wie z.B. Dichtungen, in zunehmendem Maße Standardwerkstoffe. PTFE mit all seinen Varianten ist dafür ein gutes Beispiel. Allerdings sollte man verschiedene Aspekte für einen effizienten Einsatz berücksichtigen.

Überall da, wo extremere Anforderungen an ein Material gestellt werden und konventionelle Materialien an ihre Grenzen stoßen, eröffnet PTFE durch seine Medienbeständigkeit neue Potenziale. Damit ist es besonders für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie interessant. PTFE wird aber auch in vielen anderen Branchen eingesetzt. Es hält extrem niedrigen wie auch hohen Temperaturen, Witterungseinflüssen, Ozon und UV-Strahlung stand. Rahmenbedingungen, die viele andere Polymere verspröden lassen, sind für PTFE-Dichtungen und -Formteile kein Problem. Lediglich flüssiges Natrium und Fluorverbindungen greifen diesen Kunststoff an. Zu den wichtigsten Eigenschaften zählen:

• eine Temperaturbeständigkeit von -200 °C bis +260 °C

• die chemische Beständigkeit gegenüber fast allen Medien

• absolute Antihaftung

• sehr gute elektrische Isolationseigenschaften

• der niedrigste Gleitreibungskoeffizient aller Feststoffe

• stabile Dielektrizitätskonstante bei Einsätzen im Hochfrequenzbereich.

Doch bei so viel Licht, gibt es auch Schatten. So ist z.B. bei Dichtungslösung das ausgeprägte Fließverhalten dieses Werkstoffes zu berücksichtigen. Deshalb ist es wie bei allen Hochleistungswerkstoffen wichtig, die Einsatzbedingungen ganzheitlich zu erfassen, was auch die in den jeweiligen Branchen geltenden Normen und Regelwerke betrifft. Für einen effektiven Einsatz dieses Werkstoffes sind also Erfahrung und Know-how notwendig, insbesondere da in Projekten auch immer wieder neue Wege beschritten werden. Dichtungen und Formteile aus PTFE sind selten ein Standardprodukt. Auf Basis seiner langjährigen PTFE-Erfahrung kann Beichler + Grünenwald heute die vielfältigen Möglichkeiten des Werkstoffs PTFE nutzbringend für Anwender ausschöpfen und wirtschaftliche sowie auf den Kunden zugeschnittene Lösungen realisieren. Dazu zählen Halbzeuge, Formpressteile und Fertigteile, z.T. mit Dichtungsfunktion, Beschichtungen und Schweißtechniken. [...]

Roland Huber (Beichler + Grünenwald GmbH)
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