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Werkstoff – Herstellung – Anwendung

Werkstoff – Herstellung – Anwendung

Name Klasse Sektion

Bei der Materialauswahl für Dichtungswerkstoffe sind die Haupteinflussgrößen Einsatztemperaturbereich und die abzudichtenden Medien. Die Größe der Verformung, bestimmt durch den Anpressdruck, die Art der Verformung, d.h. handelt es sich um eine statisch oder dynamisch belastete Dichtung, die Zahl der Lastzyklen und die Richtung der Verformung bilden weitere Kriterien für die Auswahl des Werkstoffs und die konstruktive Gestaltung der Dichtung. Die abzubildende Dichtungsgeometrie und der vorgegebene Einbauraum legen den Dichtspalt, der vom  Dichtmedium überbrückt werden muss, fest. Eine wesentliche Rolle für oder gegen den Einsatz von TPE oder Gummi, spielt die Stückzahl sowie die Dichtungsgeometrie, die oft durch den zur Verfügung stehenden Bauraum bestimmt wird.

Sowohl Gummi als auch TPE erlauben als  weiche Dichtungswerkstoffe größere Herstellungstoleranzen für die Dichtungen und die sie aufnehmenden Bauteile, da sie sich gut an die Einbaugeometrie anpassen. Zugleich entstehen bei der Vorspannung bzw. Zusammenpressung von Dichtungen aus TPE oder Gummi verhältnismäßig geringe Kontaktspannungen. Beide Werkstoffe verhalten sich nahezu inkompressibel und übertragen deshalb einen hydrostatischen Druck gleichmäßig in alle Richtungen. [...]

Kurt Gebert (Allod GmbH & Co KG)
ISGATEC: Media - Fachartikel 1

Welche Elastomere werden zu den „Hochleistungselastomeren“ gerechnet? In dieser Präsentation konzentrieren wir uns auf HNBR, Aflas, Hochleistungs-FPM und Perfluorelastomere.

HNBR

Durch Hydrieren von Acryl-Nitril-Butadien-Kautschuk entsteht ein Elastomer mit verbesserter Öl- und Treibstoffbeständigkeit sowie einer besseren Wärme- und Ozonbeständigkeit als NBR.

HNBR-Werkstoffe schließen die Lücke zwischen NBR und FPM in vielen Anwendungsbereichen, in denen gleichzeitig Wärmebeständigkeit und Beständigkeit gegen aggressive Medien gefordert sind und können daher eine preisgünstige Alternative zu FPM-Elastomeren sein. Sie finden weite Verbreitung in Ölfeld- und Kfz-Anwendungen.

TFE/P (Aflas)

Dieses Copolymer aus Tetrafluorethylen und Propylen verfügt über eine verbesserte Chemikalien- und Wärmebeständigkeit im Vergleich zu EPDM und eine bessere Beständigkeit gegen saure Öle und Gase, Wasser, Dampf und starke Säuren als FPM.

TFE/P-Elastomere finden weite Verbreitung: hauptsächlich in der Ölförderung und bei chemischen Prozessen als O-Ringe und Dichtungen, als Kabelisolierung und Ummantelung sowie zur Auskleidung von Schläuchen, dort, wo hohe Temperaturbeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit wichtig sind. TFE/P-Elastomere sind außerdem beständig gegen Dampf und Wasser bei sehr hohen Temperaturen. Fluorelastomere

 FPM sind hoch fluorierte Kohlenwasserstoff-Polymere, die über eine außergewöhnlich gute Beständigkeit gegen Oxidation, Witterung, Flammen, Chemikalien und gegen Quellung in einem großen Spektrum von Flüssigkeiten verfügen. Spezielle Typen, d.h. Hochleistungs-FPM, haben eine verbesserte Dampfbeständigkeit, bessere Hochtemperatur- und Tieftemperatureigenschaften, eine bessere Beständigkeit gegen saure Medien usw. [...]

Geoff Stockley (PPE Precision Polymer Engineering Ltd)
ISGATEC: Media - Fachartikel 1

Immer mehr Flachdichtungen werden mit digitalen Schneidemaschinen „on demand“ produziert. Diese Entwicklung hatte vor rd. vier Jahren in den Hochlohnländern Europas erstmals begonnen und hat sich seitdem weltweit ausgebreitet, übrigens auch schon in einigen Niedriglohnländern wie z.B. China.

 Parallel mit der Ausweitung der internationalen Märkte ist die technische Entwicklung weitergegangen. Aufgrund der speziellen Materialien in der Dichtungstechnik wurden die Schneidewerkzeuge „schneller“ gemacht. Bei der Software gibt es erste ‚intelligente‘ Lösungen speziell für die Dichtungsherstellung, und auch bei der Dichtungskonstruktion selbst gibt es einen Trend zur besseren Nutzung der digitalen Schneidetechnik. Das digitale Stanzschneiden hatte zunächst als typische  Rationalisierungsinvestition zur Rückführung der Personalkosten in der manuellen Dichtungsherstellung gedient. Inzwischen werden aber auch immer häufiger Dichtungen digital geschnitten, die vormals in einer Stanzfertigung erzeugt worden waren.

Wir haben im Rahmen unseres Fachvortrages auf der ersten ISGATEC im Jahre 2002 die technischen und ökonomischen Grundlagen der digitalen Produktion von Dichtungen im Detail dargestellt.

Hier noch einmal die Kernpunkte:

– Digitale Schneidemaschinen sparen Personal und Kosten.

– Sie verkürzen die Durchlaufzeiten der Aufträge und sparen Material.

– Sie führen zudem zu deutlich besserer Qualität der so produzierten Dichtungen. [...]

Claus-Wilhelm Riepe (Aristo Graphic Systeme GmbH & Co. KG)
ISGATEC: Media - Fachartikel 1

Die Herstellung von Profilen aus Kautschukmischungen gehört mit zu den wichtigsten Fertigungsverfahren in der Gummiindustrie. Je nach Verwendungszweck und Einsatzbedingungen können Gummiprofile vielfältig geometrisch gestaltet und mit Mischungen geeigneter Rezepturen hergestellt werden. Für die Herstellung eines Gummiprofils, das den gewünschten funktionellen Anforderungen  zufrieden stellend und dauerhaft gerecht werden soll, müssen im  Vorfeld  die  Einsatzbedingungen , das heißt  Einbausituation  und Art der Beanspruchung möglichst exakt abgeklärt werden. [...]

Klaus Wiegers (EUG GmbH Extrusions- und Gummitechnik)
ISGATEC: Media - Fachartikel 1

Keramische Werkstoffe und Komponenten haben sich infolge ihrer guten Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit seit langem in der Dichtungstechnik etabliert. Zu diesen keramischen Werkstoffen wird ein genereller Überblick von deren charakteristischen Eigenschaften gegeben sowie das komplexere tribologische, abrasive und korrosive Verhalten diskutiert. Dabei wird speziell das Verhalten unter Mangelschmierungs- und Trockenlauf-Bedingungen charakterisiert, und darauf basierend, Möglichkeiten aufgezeigt, bestehende technische Grenzen mit neuen keramischen Werkstoffen und Paarungen unterschiedlicher Werkstoffe zu überwinden.

Dichtungen bzw. Dichtsysteme sind wichtige Konstruktionselemente für technische Systeme, die Fluide wie Flüssigkeiten, Gase, Feststoffsuspensionen etc. fördern. Diese einfache Definition impliziert, dass für verschiedenste Aufgaben unterschiedliche Systeme zum Einsatz kommen, wobei eine wichtige Unterscheidung die in statische sowie dynamische Dichtstellen ist. Letztere werden in allen bewegten Maschinen und Apparaturen wie Pumpen, Kompressoren etc. benötigt und stellen anspruchsvolle technische Systeme dar. Hierbei ist wiederum zu unterscheiden zwischen berührenden und berührungsfreien Dichtungen, wobei für erstere Stopfbuchsen, Gleitringdichtungen, Radialwellendichtungen etc., für letztere Labyrinth-Spaltdichtungen, Sperrluftdichtungen etc. Beispiele technischer Ausführungsformen sind. Einen umfassenden Überblick dazu gibt Haas /Haas 02/. Bei berührungsfreien dynamischen Dichtungen wird mit thermodynamischen und strömungstechnischen Effekten der abzudichtende Stoff so gut wie möglich zurückgehalten d.h., der unvermeidliche Lekagestrom wird so gering wie möglich gehalten. Hieraus ergibt sich, dass auch der Gegenlauffläche große Bedeutung zukommt. [...]

Dr. Gerhard Wötting (H. C. Starck Ceramics GmbH & Co. KG)
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Die Reinigung von Werkzeugen und Formen im Bereich der Kunststoff- und insbesondere der Vulkanisierindustrie stellt einen schwer zu bewertenden Produktionskostenfaktor dar. Der Einsatz konventioneller Partikel-Strahltechnik bewirkt Oberflächen-Abrasion und kann bereits nach wenigen Reinigungszyklen zur Zerstörung des Spritzgusswerkzeugs führen. Die moderne Formenreinigung durch Laserstrahlung ist vielfach eine schonende und ökonomische Alternative.

Bei der Reinigung von Werkzeugen in der Kunststoff- und Vulkanisierindustrie kommen vielfach klassische Reinigungsmethoden zum Einsatz:

– manuelles Bürsten und Wischen (z.B. mit speziellen Reinigungstüchern)

– Ultraschallreinigung in Kombination mit speziellen Reinigungslösungen (z.B. wässrige Lösungen)

– chemische Reinigungsmittel, die auf die Werkzeugoberfläche gesprüht werden und nach einer Einwirkphase neutralisiert/abgespült werden (z.B. Natronlauge)

– das Bestrahlen der Werkzeugoberfläche mit tiefgefrorenen CO2-Partikeln (CO2-Pallet-Strahlen)

– mechanisches Partikelstrahlen bei dem als Strahlmedien z.B. Walnussschalen, Kunststoffpartikel oder auch Glasperlen zum Einsatz kommen. [...]

Edwin Büchter (Clean-Lasersysteme GmbH)
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Unter Dichtungsschäumen versteht man den direkten Auftrag eines 2-K Systems auf ein Bauteil zur Herstellung einer Dichtung. PUR- oder SilikonSchaumsysteme haben sich als besonders geeignete Werkstoffe erwiesen. Die Dichtung wird mit einem Roboter auf eine Ebene oder in eine Nut aufgetragen. Es wird zwischen thixotropen, kompakten, soften und flüssigen Schaumsystemen unterschieden.

FIPM (Foam In Place Material) Klassifikation Wo finden FIPM Anwendung?

– Isolation

– Vibrations- und Geräuschdämpfung

– Trennung von gasförmigen, flüssigen Medien oder Partikeln

– hoher Toleranzausgleich

Die FIPM Technologie im Vergleich zu anderen Dichtungstechniken:

1. Gestanzte Dichtungen aus Plattenmaterial

2. Geformte Dichtungen Herstellung als Formteil (O-Ring)

3. PSA (pressure sensitive adhesive) Zuschnitte aus profilierten EndlosDichtungsbändern

4. Extrudierte Dichtungen (EPDM, Moosgummi, Silikonschaum ...)

5. Applikation unmittelbar auf das Bauteil (FIPM) [...]

Roland Apenburg (Cannon Deutschland GmbH)
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Zur Lecksuche und Dichtheitsprüfung an Dichtsystemen wird heute häufig Helium als Prüfgas eingesetzt. Für eine Reihe von Anwendungen hat sich dagegen die Verwendung von Wasserstoff als sinnvoll erwiesen. Als Prüfgas wird bei der Wasserstoff-Methode ein Standardgemisch aus 5 % Wasserstoff und 95 % Stickstoff verwendet, das nicht brennbar ist. Vom TÜV Süddeutschland durchgeführte Messungen haben gezeigt, dass die WasserstoffMethode geeignet ist, Prüfungen auf Basis der TA-Luft durchzuführen. Die dabei gewonnenen Ergebnisse sind mit Messungen auf der Basis von Helium vergleichbar. Aufgrund der deutlich einfacheren Messtechnik ergeben sich Vorteile bezüglich Dauer, Kosten und Flexibilität der Messungen. Die Unterschiede werden anhand von Beispielen dargestellt.

Die Forderung des Nachweises von zulässigen Leckageraten ergibt sich aus Vorschriften des Betreibers oder aus Regelwerken wie unter anderem aus der TA-Luft bzw. der VDI 2440. Dort ist eine Leckagerate von 1 · 10–4 mbar · l/ (s · m) definiert. Leckageraten in dieser Größenordung können in der Regel nur mit Prüfgasverfahren nachgewiesen werden. Andere Verfahren zur Dichtheitsprüfung wie schaumbildende Mittel, Wasserbad oder auch eine Differenzdruckmessung sind in der Praxis nur bis zu einer Nachweisgrenze von ca. 1 · 10–3 mbar l/s einsetzbar und daher nicht geeignet. [...]

Matthias Block (Sensistor-Technologies GmbH)
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Dichtungsteile, so klein sie sein mögen, können großen Schaden verursachen. Das mag der folgende Fall aus meiner Praxis demonstrieren: Anfang 2002 bestellte eine Installationsfirma, nennen wir sie Wasch & Becken, bei einer Stahl- und Metallgroßhandlung, sagen wir der Stamet GmbH, 2 Tonnen Messing-Rundrohre MS58 der Abmessung 26 mm × 18 mm und der Legierung CuZn39Pb3 gemäß DIN EN 12168 zum Rechnungswert von 5.289,60 €. Die Rohre sollten thermisch entspannt sein; denn Wasch & Becken wollte aus den Rohren Wandscheiben schneiden, sie aufbiegen und sie innen und außen mit Gewinden versehen, um sie in Vorwandinstallationen zu verwenden, die für die Sanierung von Plattenbauten bestimmt waren. So geschah es. Doch schon bald nach der Installation von ca. 10.000 Becken stellten sich Wasserflecken in Wänden und Böden ein. Der Grund hierfür war schnell ermittelt: Längsrisse in den Wandscheiben. Ein Gutachter stellte fest, die Rohre seien nicht thermisch entspannt gewesen, daher hätten sie die Aufweitung nicht vertragen. Die Scheiben mussten jetzt mit hohem Aufwand von ca. 100.000 € ausgewechselt werden. Zusätzlich drohten die Kosten für die Beseitigung der Wasserschäden. Aufwand hierfür: geschätzte 2 Millionen Euro! Wasch & Becken möchte jetzt sowohl die 100.000 € von der Stamet GmbH ersetzt haben als auch sicher sein, dass sie nicht auf 2 Millionen Euro sitzen bleibt. Also: Wie ist dieser Fall rechtlich zu beurteilen? [...]

Peter Henseler (Kanzlei Henseler, Nusser & Partner)
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