Reibungsreduzierung in der Dichtung

Die optimale Schmierung für Getriebe und Pumpen mit synthetischen Schmierstoffen – die neue Beschichtung 75 FKM 585 plus (Bild: FST)

28.11.2019 Reibungsreduzierung in der Dichtung

Für die optimale Funktion von Radialwellendichtringen haben Ingenieure von Freudenberg Sealing Technologies (FST) und Freudenberg Technology Innovation (FTI) eine neue Beschichtung entwickelt, die mit dem Elastomer der Dichtung eine flexible Verbindung eingeht und die Benetzung mit synthetischen Schmierstoffen deutlich verbessert.

Radialwellendichtringe zur Abdichtung drehender Wellen lassen sich dank verschiedener Materialien und Formen in ganz unterschiedlichen Bereichen der Industrie einsetzen. Allen gemeinsam ist die Forderung nach möglichst geringer Reibung, geringem Verschleiß und zuverlässiger Dichtwirkung. Eine optimale Schmierung des gesamten tribologischen Systems hängt ab von der dauerhaften Benetzung der Dichtlippe. Dies ist , besonders bei schlecht benetzenden Schmierstoffen auf Basis von Polyglykol, die in der Antriebstechnik (z.B. in Schneckengetrieben) zum Einsatz kommen, eine Herausforderung. Eine zu geringe Benetzung erhöht den Verschleiß der Dichtlippe und kann durch den Kontakt zur Welle auch zu einem verstärkten Welleneinlauf führen, der letztendlich einen Austausch der Maschinenteile nötig macht.

Um in Getrieben und Pumpen mit synthetischen Schmierstoffen eine optimalere Schmierung zu erreichen, hat Freudenberg Sealing Technologies (FST) die neue Beschichtung 75 FKM 585 plus entwickelt. Dabei ist es gelungen, die Dichtlippe so zu beschichten, dass sich polare Öle deutlich besser verteilen. Die Mechanik der Schicht ist so modifiziert, dass sie mit dem elastischen Material des Elastomers eine flexible Verbindung über eine lange Lebensdauer eingeht – auch unter dynamischer Belastung. Zudem ist die Beschichtung dort aufgetragen, wo kein Verschleiß entsteht. Die aktuelle Entwicklung wurde speziell für Kunden ausgelegt, die den Standard-Simmerring 75 FKM 585 bereits in Antrieben nutzen, für die der Einsatz von Polyglykol-Ölen von den Herstellern vorgeschrieben ist.

Die Beschichtung des Elastomers erfolgt mithilfe einer plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (PE-CVD). Bei diesem Prozess gehen die Elemente im Prozessgas eine chemische Verbindung mit der Oberfläche des Grundkörpers ein. Das entscheidende Kriterium für die Optimierung des Benetzungsverhaltens ist die gezielte Änderung der Wechselwirkung zwischen der Beschichtung und dem synthetischen Schmierstoff. Die Messungen zeigen, dass sich durch spezielle Bestandteile in der neuen Oberflächenbeschichtung  wie Kohlenstoff, Sauerstoff und Silizium in einem bestimmten Stoffmengenverhältnis eine optimalere Benetzung im Vergleich zum Standardwerkstoff 75 FKM 585 erreichen lässt.

Die Schichtdicke von 75 FKM 585 plus liegt bei einigen Hundert Nanometern und erfüllt mit ihren Eigenschaften die Standards der Hersteller von Industriegetrieben in Bezug auf die Anforderungen an Öle/Elastomere. Obwohl die Beschichtung für einen besonders niedrigen Verschleiß bei hohen Umdrehungen ausgelegt ist, hat sich gezeigt, dass der Reibkoeffizient im Vergleich zum Standardwerkstoff sogar bei niedrigen Drehzahlen - wie z.B. im Bereich der Losbrechkräfte und der Mischreibung - deutlich geringer ausfällt. Die neu entwickelte Technologie ist nicht nur auf Anwendungen mit FKM beschränkt, sondern auch auf andere Werkstoffe übertragbar. Erste Tests an NBR und EPDM zeigen ebenfalls positive Ergebnisse bei der Optimierung der Wechselwirkung zwischen Beschichtung und schlecht benetzenden Ölen.