Aktuelles / Entwicklungen - Rohstoffe / Mischungen / Halbzeuge

06.10.2018
PAEK- und PEEK-Polymere im Fokus

Auf der Fakuma zeigt Victrex u.a. ein neues Food-Grade-Portfolio, eine neue Lösung für Elektromotoren und für Zahnräder für die Automobilindustrie sowie Impeller für elektronische Haushaltsgeräte.

Das PEEK-Food-Grade-Portfolio  soll Herstellern helfen, den strengen gesetzlichen Vorgaben und Qualitätsanforderungen in der Lebensmittelindustrie gerecht zu werden. Im Vergleich zu Metallen bietet die neue „VICTREX FG™“-Familie von Hochleistungsthermoplasten Herstellern zusätzliche Vorteile bei Wirtschaftlichkeit, Produktivität sowie Leistungsfähigkeit und erfüllt die Erwartung von Verbrauchern nach Geschmacksneutralität. Das Anwendungsspektrum reicht von Kochgeschirr und Getränkespendern für den gewerblichen und privaten Gebrauch bis hin zu industriellen Anwendungen wie Komponenten mit Lebensmittelkontakt in Fördersystemen, in aseptischen Prozessen, in Sensoren, Zahnrädern und Düsen. Bei Haushaltsgeräten erlaubt das Hochleistungspolymer Designern, neue Ansätze für die Entwicklung kleinerer, aber leistungsstarker Staubsaugerkomponenten zu erforschen. VICTREX PEEK kann dabei im Spritzgussverfahren von präzisen Bauteilen, die hohe Drehzahlen meistern können - in einigen Fällen schneller als 100.000 min-1  , eingesetzt werden, während sich Geräusche um bis 50% reduzieren lassen. Zudem erlaubt das günstige Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht des Materials, dass der Impeller bei diesen hohen Geschwindigkeiten seine Form beibehält und zu einer stärkeren Saugwirkung im Vergleich zu weicheren Materialien beitragen kann. Dient das Polymer als Ersatz gefräster metallischer Komponenten, können Bauteile mit geringerem Gewicht gefertigt werden, die die Motorgröße und Anzahl der benötigten Einzelteile reduzieren. Außerdem widersteht VICTREX PEEK einer Vielzahl von Haushaltschemikalien sowie Hitze und Feuchtigkeit. Im Vergleich zu der zerspanenden Fertigung von Metallen kann das Spritzgussverfahren zu potenziellen Kosteneinsparungen für die Hersteller beitragen und ermöglicht zudem die schnelle Umsetzung neuer Designs, die Verkürzung der Produkteinführungszeit und eine schnellere sowie weniger kapitalintensive Produktion. Während die Automobilindustrie zu Elektrofahrzeugen übergeht, ist die Suche nach effizienteren E-Motoren mit hoher Leistungsdichte und niedrigeren Kosten noch im Gange. Die meisten Motorenhersteller haben sich für den Einsatz von Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM) entschieden, da dieser Motortyp im Vergleich zu anderen E-Motortypen einen höheren Wirkungsgrad hat und zugleich weniger (Bau-)Raum benötigt. Da PMSM bei Temperaturen, die die Isolationen schädigen können, abschalten, ist das Wärmemanagement ein entscheidender Leistungsfaktor für E-Motoren in Fahrzeugen - die Entwicklung des Isolationssystems steht damit im unmittelbaren Zusammenhang. Beim Forschen nach dem idealen Nutprofil-Isolator führten die Victrex-Ingenieure eine Simulation durch, bei der als Nutisolationsmaterial ein 250 mm starkes Meta-Aramid-PET-Laminat durch eine 150 mm dünne, auf PEEK basierende APTIV™ Folie ersetzt wurde. In der Simulation wurde so eine um 40% dünnere und dazu wärmeleitfähigere thermoplastische Nutisolationsfolie verwendet und aufgezeigt, wie der Wärmefluss von den Drahtwicklungen zum Stator und zum äußeren Kühlwassermantel verbessert werden kann. Weitere Simulationen zeigten die Wärmeleitfähigkeit der APTIV™ Folie. Diese ermöglicht ein verbessertes Wärmemanagement und um 2 – 3 °C niedrigere Temperaturspitzen bei den Drahtwicklungen im Vergleich zu herkömmlichen Laminaten und trägt dazu bei, den E-Motor kühl zu halten. Bei verbessertem Wärmemanagement und der dünneren Nutisolation konnte in den Simulationen potenziell die Kupferdichte (d. h. der Nut-Füllfaktor) um 2% erhöht werden. Schließlich ergab dies einen Anstieg des kontinuierlichen Antriebsdrehmoments von 5%, was zu höherer Leistungsausbeute bei gleicher Motorengröße führen könnte. In der Automobilindustrie wird VICTREX PEEK bereits häufig in Antriebskomponenten wie Dichtringe, Anlaufscheiben, Buchsen und Lagern eingesetzt, während das Polymer als Metallersatz bei Zahnrädern in anspruchsvollen Antriebsanwendungen eher als ein unwahrscheinlicher Kandidat gilt. Jedoch werden mit kleineren und verkleinerten Motoren „Geräusch, Vibration und rauer Lauf“ (Noise, Vibration, Harshness – NVH) heute zu einer Herausforderung für OEMs und Zulieferer. Zahnradlösungen haben gezeigt, dass sie in der Lage sind, Rasseln und Heulen bei Motoranwendungen um bis zu 50% (3 dB) zu reduzieren. Gewicht und Trägheitsmoment sind zudem bei Zahnrädern aus VICTREX HPG™ wesentlich geringer als bei Getrieben aus Sintermetall, was zu einer höheren Systemeffizienz beiträgt. Zudem zeigt man eine Vielzahl von auf VICTREX™ PAEK basierenden Composites und umspritzte Hybridbauteile für den Einsatz in der Luftfahrtindustrie. Hier arbeitet man derzeit gemeinsam mit Kunden daran, Zykluszeiten durch kontinuierliche Fertigungsprozesse auf wenige Minuten zu reduzieren. Anders als die noch heute häufig verwendeten Duroplaste, bei denen Zykluszeiten durchaus in Stunden gemessen werden, tragen thermoplastische Verbundwerkstoffe zur Steigerung der Produktionsraten im Flugzeugbau bei. Um die Technologiereife für den Serieneinsatz zu erlangen und die etablierte Lieferkette im Aufbau zu unterstützen, hat Victrex mit dem langjährigen Entwicklungspartner Tri-Mack Manufacturing in das Joint Venture TxV Aero Composites investiert. Davon sollen alle Verarbeiter profitieren, die das Potenzial des Hybrid-Overmoulding-Verfahrens erkannt haben und in die Technologie investieren.

Fakuma: Halle A4, (Stand 4106)

02.10.2018
Silikon-Elastomere live

Auf der Fakuma zeigt Momentive sein Portfolio von Silopren Flüssigsilikonkautschuk (LSR) sowie den kundenspezifisch formulierbaren Addisil* Festsilikonkautschuk (HCR). In Zusammenarbeit mit anderen Technologieanbietern hat man eine Live-Demo entwickelt.

In Zusammenarbeit mit anderen Technologieanbietern hat man eine Live-Demo entwickelt. Die Besucher werden dort die vollautomatische Produktion von Topf-Untersetzern, gefertigt aus Silopren LSR, erleben. Dieses komplexe Teil mit einem Schussgewicht von 83 g demonstriert die Füllung einer Wabenstruktur mit nur 1 mm Wandstärke bei einer maximalen Fließlänge von 135 mm. Ohne Simulationstechnologie wäre das Design dieses Werkzeugs schwierig zu realisieren gewesen. Um dies zu ermöglichen, hat die SIGMA Engineering GmbH (A5 5105) die Formfüllung der von EMDE Moldtech GmbH (A4 4307) gefertigten Form durch verschiedene Füll- und Geometrieszenarien mit der Software SIGMASOFT® Virtual Molding überprüft. Somit konnte das richtige Anspritzkonzept unter statischen Temperaturbedingungen ermittelt werden. Nach der computerunterstützen Werkzeugauslegung wurde eine Massenproduktion simuliert und das Werkzeugkonzept einem virtuellen DOE (Design of Experience) unterzogen. Dabei wurden neben den Geometrien auch die Stahlsorten für die Kavitäten und den Kaltkanal zugrunde gelegt sowie die Position und die Leistung der Heizpatronen berücksichtigt. Alle Details wurden in einer dynamischen Umgebung simuliert, in der mehr als 80 g kaltes LSR in jedem Zyklus in die heiße Form gespritzt wurden und die Zyklusdauer weniger als eine Minute betrug. Bei der virtuellen Optimierung wurde die Temperaturdifferenz innerhalb der Kavität durch Nacharbeiten des Heizkonzepts erfolgreich auf maximal 10 °C (ausgehend von ca. 40 °C) reduziert. Die Wittmann Battenfeld GmbH (B1 1204) entwickelte die gesamte Fertigungszelle und bereitete sie mit ihrer SmartPower 90 - 350 Spritzgießmaschine inklusive Roboterhandling in ihrem Technologiezentrum vor. Die ACH Solution GmbH (A4 4307) komplettierte die Fertigungszelle mit ihrer neuesten MaxiMix 2G Dosierpumpe. Die Form funktionierte bereits beim ersten Schuss innerhalb der vorhergesagten Zykluszeit- und Temperatureinstellungen. Während der FAKUMA wird die virtuelle Produktion dieses Teils in den Hallen A5 (simuliert durch SIGMASOFT® Virtual Molding Software bei Sigmasoft) und real in A4 (Echtzeit-LSR-Fertigung bei Momentive) durchgeführt. Diese Demonstration ermöglicht es den Experten, einen umfassenden Überblick über den komplexen Füll- und Vernetzungsprozess zu erhalten und darüber hinaus wird gezeigt, warum und an welchen Stellen die Geometrie zwei Injektionspunkte benötigt. Teilfüllungen dokumentieren die erreichte Genauigkeit der Vorhersagen. 

Fakuma: Halle A4, Stand 4307

Momentive Performance, Fakuma Live-Demo.
Momentive Performance, Fakuma Live-Demo.
14.09.2018
Invest in PAEK

Die University of Exeter und Victrex wollen eine breitere Plattform für neue und bestehende Technologien im Bereich der additiven Fertigung entwickeln. Ziel der strategischen Partnerschaft ist es, die Einführung von PAEK-Polymeren und Verbundwerkstoffen der nächsten Generation voranzutreiben.

Gleichzeitig soll die Leistungsfähigkeit der zugrunde liegenden Fertigungsprozesse verbessert werden. Federführend in der neuen Allianz sind die FuE-Abteilung von Victrex und das Centre for Additive Layer Manufacturing (CALM) der Universität. Die Zusammenarbeit wird sich auf mehrere 3-D-Druck-Technologien konzentrieren. Die beiden Partner hatten zunächst in einem Konsortium mit der Zusammenarbeit begonnen, dessen Fokus auf der Entwicklung von VICTREX™ PAEK-Polymeren für verschiedene 3-D-Druckverfahren lag. Nachdem deutliche Verbesserungen erzielt worden waren, hatte Victrex jüngst neue PAEK-Produkte für die additive Fertigung angekündigt: ein hochfestes Material für das Lasersintern und ein Filament mit höherer Festigkeit in Z-Richtung und besserer Druckbarkeit im Vergleich zu bisherigen PAEK-Materialien. Verbesserte Technologien für die additive Fertigung mit diesem Material eröffnen Konstrukteuren zahlreiche Vorteile. Dazu zählen größere Gestaltungsfreiheit beim Einsatz der additiven Fertigung in Hochleistungsanwendungen in einer Vielzahl von Branchen sowie leistungsstärkere Lösungen für die additive Fertigung, die die Herstellung hochkomplexer, sehr kundenspezifischer und hochspezialisierter PAEK-Komponenten ermöglichen. Die digitale Entwicklung und Herstellung von PAEK-Teilen erlaubt ein schnelles Prototyping und kürzere Markteinführungszeiten. Zudem wird eine höhere Wirtschaftlichkeit durch Vermeiden von Produktionsabfällen, niedrigere Austauschraten beim Pulverbettverfahren und höhere Materialausbeute bei der Filamentfusion erzielt. Victrex erwartet, dass in der ersten Phase insbesondere die Luftfahrtindustrie und die Medizintechnik profitieren könnten. So kann der Einsatz von PAEK und PEEK in der additiven Fertigung der Luftfahrtindustrie neue Designs und die Konsolidierung von Bauteilen ermöglichen. Gleichzeitig wird die Produktion von Teilen möglich, die spanend nur schwer herzustellen sind. In der Medizin könnte die additive Fertigung mit PAEK die Herstellung von individuellen Implantaten für Patienten ermöglichen.

Victrex Europa GmbH, University of Exeter, PAEK.
Victrex Europa GmbH, University of Exeter, PAEK.
03.09.2018
UHMW-PE direkt im Spritzguss bearbeitet

Mit LUBMER hat Mitsui Chemicals - im Vertrieb der DREYPLAS GmbH - ein spezielles UHMW-PE entwickelt, das in eine fließende Form gebracht und somit direkt im Spritzguss - beziehungsweise Extrusionsverfahren bearbeitet werden kann.

Aufwändige Nachbesserungen wie auch Entgraten sind nicht mehr notwendig. In Zusammenarbeit mit dem Distributionspartner DREYPLAS GmbH wurden bereits verschiedene neue Anwendungen für UHMW-PE entwickelt. Die Produktvarianten behalten auch nach der Verarbeitung ihre ultra-hochmolekularen Eigenschaften bei und ermöglichen aufgrund ihrer Spritzbarkeit die Herstellung von Fertigteilen in Großserie. Ultra-hochmolekulargewichtiges Polyethylen als Pulver muss erst gepresst werden, um dann die gewünschten Bauteile aufwändig aus Blöcken oder Ringformen mechanisch herausarbeiten zu können. Bedingt durch ihre hohe Molmasse und die daraus resultierende starke Viskosität sind diese Polyethylene für den Spritzguss und die Extrusion grundsätzlich ungeeignet. Mit dem neuen UHMW-PE ist das nun möglich: Durch Veränderungen in der Polymerstruktur wird der Kunststoff so angepasst, dass sehr gute Fließeigenschaften erhalten werden. Somit ist eine gleichmäßige Verteilung in der Gussform gewährleistet und Fehler wie Oberflächenrauigkeiten werden vermieden. Dennoch bleiben die Grundeigenschaften des Kunststoffs wie Gleitfähigkeit, Abriebfestigkeit und Wärmeformbeständigkeit bestehen. Durch die besseren Gleiteigenschaften lassen sich auf diese Weise mehr Fertigteile aus dem beständigen Kunststoff in Serie fertigen: So können über Mehrfachwerkzeuge mehrere Bauteile im Spritzguss aus einer Form mit kurzen Zykluszeiten angefertigt werden. Nachbearbeitung oder Spanabfälle wie bei der Verwendung von UHMW-PE Halbzeugen entfallen. Trotz des speziellen Produktionsverfahrens verfügen die Varianten L3000, L4000 und L5000 über eine sehr hohe Verschleißfestigkeit und Schlagzähigkeit, wobei das L5000 speziell für die Extrusion geeignet ist. Sie verhalten sich zudem wie Standardpolyolefine, was sich in der guten chemischen Beständigkeit und den elektrischen Eigenschaften niederschlägt.

Fakuma: Halle B1 Stand 1004

DREYPLAS GmbH, LUBMER.
DREYPLAS GmbH, LUBMER.
21.08.2018
Silikon kommt immer häufiger zum Einsatz

Bei Werkstoffen und Produkten, bei denen Lösungen mit Standards nicht zu erreichen sind, setzt Tec-Joint immer häufiger Silikon-Platten und -Folien von 0,5 bis 6 mm Dicke – auch in Kombination mit Geweben oder Metallgeflechten – ein.

Die Eigenschaften und die Möglichkeit diesen Werkstoff zu modifizieren, erlauben ein breites Anwendungsspektrum sowohl im Bereich der Elektro-/Elektronikindustrie, der Medizintechnik, Lebensmittelindustrie und neuerdings zunehmend auch im Bereich der E-Mobility. Was macht den Werkstoff so interessant, ja fast einzigartig? Er ist physiologisch unbedenklich, bietet beste Resistenz gegen Pilze und Bakterien, ist geruch- und geschmacklos, bakteriologisch neutral, beständig gegen heißes Wasser, Pflanzen- und Tierfette/-öle, Paraffine, Mineralöle, Glycerin, Alkohol und hat eine Anwendungstemperatur von -60 °C bis +250 °C, kurzfristig bis 300 °C. Weitere Merkmale sind seine – in Abhängigkeit von der Mischung – ausgezeichnete elektrische Isoliereigenschaft oder seine Leitfähigkeit und Flammwidrigkeit, seine ausgezeichnete Ozon-, Sonnenlicht-, Witterungs- und Strahlenbeständigkeit. Überragend und einzigartig ist, dass sich die mechanischen Eigenschaften (z.B. DVR) in Abhängigkeit von der Temperatur kaum ändern.

Tec-Joint AG, Silikon (VMQ).
Tec-Joint AG, Silikon (VMQ).
09.08.2018
Innovationspreis für Schaumkunststoffe

Der Fachverband Schaumkunststoffe und Polyurethane (FSK) schreibt 2018 erneut den Innovationspreis für Schaumkunststoffe aus. Bewerben können sich bis zum 3. September 2018 europaweit Einzelpersonen und Gruppen aus Hochschulen und Unternehmen.

Aufgerufen sind Nachwuchs– und Fachkräfte, Profis und Unternehmen, innovative Ideen, zukunftsweisende Konzepte und Neuentwicklungen im Bereich Schaumkunststoffe einzureichen. Der FSK hat es sich zum Ziel gesetzt, den Branchennachwuchs zu fördern und dazu zu motivieren, neue Ideen, Konzepte und Entwicklungen einzureichen. Der Preis wird wechselnd an die Bereiche Schaumkunststoffe und Polyurethane vergeben. 2018 wird er speziell für Innovationen im Bereich Schaumkunststoffe ausgeschrieben. Einreichungen von Nachwuchskräften und Profis bzw. Unternehmen werden getrennt bewertet und ausgezeichnet, um eine faire und sachgemäße Beurteilung und Prämierung nach Wissensstand und Erfahrung zu gewährleisten. Die Bewertung erfolgt durch eine Expertenjury. Kriterien sind die Neuartigkeit und Innovationskraft der eingereichten Produkte und Lösungen, ebenso deren Markt- und Wettbewerbsfähigkeit. Bewerbungsunterlagen können bei der Geschäftsstelle des FSK angefordert oder über dessen Website heruntergeladen <FSK-Website> werden. Die Preisverleihung findet im Rahmen der 19. Internationalen FSK-Fachtagung Schaumkunststoffe am 28./29.November in Papenburg statt. Die Sieger im Bereich der Nachwuchskräfte erhalten eine zusätzliche Geldprämie bis 3000 €, um ihre Innovationen am Markt zu etablieren.

06.08.2018
Atlas Copco übernimmt Quiss

Mit der Quiss Qualitäts-Inspektionssysteme und Service AG hat die Atlas Copco Holding GmbH ein Unternehmen übernommen, das auf Systemlösungen zur visuellen 100%-Inspektion und Überwachung von Kleb- und Dichtstoffapplikationen spezialisiert ist.

Die Kernkompetenz von Quiss liegt in der Bildverarbeitung und den dazu erforderlichen Algorithmen sowie dem Systemaufbau samt Hard- und Software. Die Produkte werden vor allem zur Qualitätskontrolle des Kleb- und Dichtstoffauftrags in der Automobilindustrie eingesetzt. Auch Lösungen zur 2D- und 3D-Lageerkennung, zur Roboterführung, zur Vollständigkeitskontrolle sowie zur Dosen- und Dosendeckelinspektion gehören zum Portfolio. Quiss hat derzeit 45 Beschäftigte und setzte 2017 rund 8,4 Mio. € um. Das Unternehmen wird in die Division "Industrielle Montagesysteme" (IAS) des Konzernbereichs Industrietechnik integriert.

03.08.2018
Neue PAEK-Produkte für die additive Fertigung

Für die additive Fertigung hat Victrex ein hochfestes PAEK-Material für das Lasersintern und  für filamentbasierte Verfahren ein Filament mit höherer Festigkeit in Z-Richtung und besserer Druckbarkeit im Vergleich zu bisherigen PAEK-Materialien entwickelt.

Die Vorteile der additiven Fertigung können dazu genutzt werden, um Kosten zu reduzieren, Markteinführungszeiten zu verkürzen und eine Produktion von Bauteilen zu ermöglichen, die zu komplex sind, um mit herkömmlichen Methoden hergestellt zu werden. Heute auf dem Markt befindliche PAEK-Werkstoffe werden zwar in einigen Anwendungen der additiven Fertigung verwendet, konzipiert wurden sie jedoch für konventionelle Fertigungsverfahren wie Zerspanen oder Spritzgießen. Daher besitzen sie einige Merkmale, die für additive Herstellungsverfahren nicht optimal sind. Eine erste Generation von PAEK-Material für das Lasersintern kann nur in sehr geringem Umfang recycelt werden und erfordert einen nahezu vollständigen Austausch des Druckbetts mit neuem Pulver. Derzeit verfügbare PEEK-Filamente für 3D-Druck weisen eine schlechte Haftung zwischen den Schichten auf, was zu einem Verlust der Festigkeit in Z-Richtung führt. Eine neue Technologie ebnet den Weg für eine vielversprechende Zukunft von PAEK in der additiven Fertigung. Die Arbeit am Pulverrecycling beim Lasersintern mit den neu entwickelten Polymertypen ist gut verlaufen. Im Vergleich zu Testkomponenten, die aus teilweise recyceltem Pulver hergestellt wurden, sind keine messbaren Eigenschaftsverluste festgestellt worden. Man geht davon aus, dass es möglich sein wird, das gesamte nicht gesinterte Pulver nach dem Fertigungsprozess wiederzuverwenden. Dadurch können Materialkosten erheblich reduziert werden im Vergleich zu aktuellen PAEK-Materialien, bei denen bis zu 40% des Polymers Abfall sind und nicht recycelt werden können. Victrex führt ein Konsortium von Unternehmen und Institutionen an, um die Forschung und Entwicklung bedeutender AM-Technologien voranzutreiben, insbesondere für kostengünstige Hochtemperatur-Polymer/Composites-Anwendungen in der Luftfahrtindustrie. Die anderen Mitglieder des Konsortiums sind Airbus Group Innovations, EOS, University of Exeter Center for Additive Layer Manufacturing (CALM), E3D-Online, HiETA-Technologies, South West Metal Finishing und 3T-RPD. Das neue VICTREX PAEK-Filament und -Pulver knüpft an Technologien an, die von anderen Mitgliedern des Innovate-UK-Projekts entwickelt wurden. So hat EOS kürzlich eine neue, automatisierte Fertigungsplattform für das Lasersintern von Kunststoffteilen im industriellen Maßstab (EOS P 500) vorgestellt, die Hochleistungspolymere bei hohen Temperaturen drucken kann. Ausgewählte Materialien des Konsortiums werden in F&E-Einrichtungen von EOS auf ihre Verarbeitbarkeit auf aktuellen EOS-Systemen sowie auf die Verwendung mit EOS-P-500-Plattformen untersucht. Victrex beabsichtigt, die vorkommerziellen Tests mit dem neuen PAEK-Filament in Zusammenarbeit mit dem Konsortiumspartner E3D, der kürzlich einen neuen wassergekühlten Filament-Extrusionskopf, speziell für dieses neue PAEK-Filament, optimiert hat, fortzuführen.

Victrex Europe GmbH, PAEK, 3D.
Victrex Europe GmbH, PAEK, 3D.
30.07.2018
Optimierte Wärme- und Schalldämmung

Auf der Innotrans 2018 zeigt Hanno ein neues Melaminvlies, das sich zur Wärme- und Schalldämmung eignet. Es ermöglicht mit einer Wärmeleitfähigkeit < 0,03 Wm/K dünnere Dämmschichtdicken.

Auch für den Brandschutz eignet sich das Vlies: Es kann weder brennen noch schmelzen, schrumpft und tropft nicht und sorgt so für hohe Sicherheit. Zudem ist es 3D-verformbar sowie hydrophob einstellbar und lässt sich so flexibel dem Kundenwunsch anpassen. Weitere Exponate sind die HannoTect-Serie aus Melaminharzschaum, das vielseitige Hanno-Fiber aus Polyesterfaservlies sowie Hanno-Protecto und Hanno-Redusoft aus imprägniertem PU-Schaum. Alle Materialien sind nach EN 45545 geprüft und bis zur Gefährdungsstufe HL3 einsetzbar.

Innotrans: Halle 3.1, Stand 227)

05.07.2018
Dichtungen für klimafreundliche Alternativgase

Für Umspannwerke hat Freudenberg Sealing Technologies u.a. die neue Spezialdichtung 70 CIIR 236460 entwickelt, die zum einen die hohen Anforderungen an Temperatur- und Medienbeständigkeit erfüllt, zum anderen das CO2 -Molekül sicher im Inneren der Schaltanlage hält.

Umspannwerke nehmen in der Stromverteilung eine wichtige Rolle ein. Sie verbinden die Überlandleitungen, auf denen der Strom mit einer Spannung von min. 110.000 V transportiert wird, mit den lokalen Verteilnetzen, die mit Spannungen zwischen 10.000 und 30.000 V arbeiten. Die Spannungsdifferenz führt in Verbindung mit einer hohen Stromdichte dazu, dass an den Schaltern der Transformatoren immer wieder Lichtbögen entstehen. Eine Möglichkeit, Lichtbögen zu verhindern, ist: Die Schaltanlagen werden entsprechend groß ausgelegt, sodass ausreichend viel Abstand zwischen den Kontakten verbleibt. In Zeiten von Energiewende und Netzausbau stehen aber viele Umspann- und Verteilerwerke in urbanen Räumen, wo nicht genügend Platz dafür vorhanden ist. Deshalb werden stattdessen die Schalter für Hoch- und Mittelspannung mit einen Schutzgas gefüllt. Werden sie geöffnet, dann sorgt das Gas dafür, dass sich die Ladung rasch voneinander trennt und kein Lichtbogen entsteht. Und wenn dies doch einmal der Fall sein sollte, dann löscht das Gas den Lichtbogen, sodass die Schaltung weiterhin sicher funktioniert. Ein Schutzgas, das diese Anforderungen besonders gut erfüllt, ist Schwefelhexafluorid (SF6 ). Es wird unter hohem Druck in die Schalter gefüllt und hat dann als Isolierwerkstoff eine sehr hohe Durchschlagfestigkeit – das komprimierte Gas kann die elektrische Ladung auch unter Hochspannung sicher voneinander trennen. Da das Molekül relativ groß ist, wandert es nur sehr langsam durch Gummi hindurch – also auch durch die O-Ringe und Spezialdichtungen, die z.B. den Durchgang der Stromleitungen durch das Gehäuse eines Schalters abdichten. Das Schutzgas hat aber auch einen großen Nachteil. Denn es ist um den Faktor 22.800 klimaschädlicher als CO2. In einer Verordnung zur Verringerung von fluorierten Treibhausgasen hat die Europäische Union die verfügbaren Mengen an Gasen wie SF6  schrittweise beschränkt und damit die Suche nach Alternativen in Gang gesetzt. Inzwischen sind etwa eine Handvoll möglicher Stoffe auf Basis von CO2 identifiziert. Sie sind weitaus klimafreundlicher, haben aber auch einen großen Nachteil: Sie wandern viel leichter durch den Dichtungswerkstoff. Aus diesem Grund wurden zwei neue Werkstoffe entwickelt. Sie erfüllen die höheren Anforderungen von CO2 an die Permeation, ohne Einbußen bei der Temperatur- und Medienbeständigkeit zu haben. So müssen die Dichtungen nicht nur Temperaturen von 100 °C, sondern bis minus 50 °C aushalten, um sich auch für Schaltanlagen in kalten Weltregionen zu eignen. Gleichzeitig muss der Dichtungswerkstoff eine hohe Lebensdauer haben und zu diesem Zweck gegenüber aggressiven Medien, wie z.B. Ozon beständig sein, die von außen auf die Dichtung einwirken. Während der eine Werkstoff aus EPDM-Kautschuk entwickelt wurde, verwendet die zweite Lösung mit der Bezeichnung 70 CIIR 236460 einen Synthesekautschuk auf Chlorbutyl-Basis (CIIR) – ein Material, das sich durch eine geringe Durchlässigkeit gegenüber Gasen und Flüssigkeiten auszeichnet und das deswegen auch in der Reifenindustrie verwendet wird. Die neuen Dichtungen für klimafreundliche Alternativgase sind fertig entwickelt;  die Variante 70 CIIR 236460 auf Chlorbutyl-Basis wurde bereits in Prototypen-Schalter eingebaut.

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