Neue Generation von Polyacrylat-Elastomeren (ACM)

Hitze- und Ölbeständigkeit von in der Automobilindustrie eingesetzten Elastomeren (Bild: Zeon Europe GmbH)

31.10.2020 Neue Generation von Polyacrylat-Elastomeren (ACM)

Speziell für Dichtungsanwendungen und Flüssigkeitsmanagement in Fahrzeug-Getriebesystemen

von Dr. Björn Nelson (Zeon Europe GmbH), Mark Nevitt (Zeon Europe GmbH)

An Getriebedichtungen werden immer höhere Anforderungen gestellt. Neue Werkstoffe, wie die HyTemp® HT-ACM-Technologie der nächsten Generation zeichnen sich durch ein vergrößertes Temperaturspektrum für den Dauereinsatz aus und garantieren die mechanische Integrität der Dichtungen gegen moderne, niedrigviskose Getriebeflüssigkeiten. Üblicherweise werden Werkstoffeigenschaften bei Raumtemperatur gemessen und angegeben. In diesem Beitrag werden erstmals die Änderung der physikalischen Eigenschaften nach Alterung, gemessen bei Anwendungstemperatur von 150 °C, im Vergleich zu anderen führenden Elastomeren für Dichtungen im Antriebsstrang vorgestellt. Dies ermöglicht den direkten Rückschluss auf die Materialeigenschaften unter den vorherrschenden Betriebsbedingungen und kann daher als ein realitätsnahes Szenario angesehen werden.

Die Verschärfung der Emissionsnormen für Fahrzeuge und der Druck, umweltbewusst zu handeln, zwingen die Automobilhersteller kontinuierlich dazu, die Fahrzeugeffizienz zu verbessern. Diese Verbesserungen werden oft durch die Steigerung der Leistung des Antriebsstrangs sowie durch die Verwendung von synthetischen, ultra-niedrigviskosen Motorölen und Getriebeschmierflüssigkeiten erzielt. Unabhängig davon, ob es sich um immer komplexere Getriebekonstruktionen, erhöhte Betriebsdrücke und -temperaturen oder die Verwendung aggressiver Flüssigkeiten handelt –die Umgebungsbedingungen, unter denen elastomere Dichtungs- und Flüssigkeits­transportkomponenten in Fahrzeuggetrieben arbeiten, werden immer schwieriger.Um die Effizienz der Fahrzeuge zu verbessern und die Emissionen zu reduzieren, greifen Fahrzeughersteller immer häufiger auf Ladeluftsysteme zurück, um so die Leistung ihrer Motoren zu erhöhen. Neben der Steigerung der Leistungsabgabe ist die Verwendung von niedrigviskosen, synthetischen Motorölen (z.B. 0W-20) inzwischen ein Industriestandard geworden, um die leistungsmindernde Reibung und den Luftwiderstand im Motor weiter zu reduzieren. Inzwischen spezifizieren einige hochmoderne Getriebeplattformen, wie z.B. Ford 10R80, aber auch andere 8- bis 10-Gang-Getriebe, ebenfalls niedrig- und ultra-niedrigviskose Flüssigkeiten zwecks Reduktion der Reibung. Diese Fluide können eine bis zu 40% niedrigere Viskosität haben als herkömmliche Getriebeflüssigkeiten.

Zwar sind diese effizienzsteigernden Maßnahmen wirksam, um eine höhere Leistung und geringere Emissionen zu erreichen, jedoch erzeugen sie unbeabsichtigterweise eine aggressivere Betriebsumgebung für die Elastomerkomponenten, die diese Flüssigkeiten abdichten und transportieren. Erhöhte Motorleistung und Abgasführung in der Nähe des Getriebes können häufig zu höheren Betriebstemperaturen innerhalb des Getriebes führen und bei Flüssigkeiten mit extrem niedriger Viskosität kann ein chemischer Angriff oder das Eindringen von Flüssigkeit in das Elastomer die langfristige Integrität oder die Dichtungskapazität beeinträchtigen.