ISSN

: 1863-4

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Kompressionsdichtungen vom „Fließband“ 14

Wenn die Folie nicht haftet 34

KlebenBranchenfokus Automotive

T R I A L O G D E R D I C H T U N G S - , K L E B E - U N D P O LY M E R T E C H N I K 3.2016 | € 8,50

Viel Potenzial 40

Im Fokus: Polymere

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40 | R U B R I K40 | I M F O K U S

Viel Potenzial Trends bei Dichtungswerk-stoffen und -compounds – ein Überblick

wird. Durch diese Vernetzungschemie ist

es gelungen, die für PTFE bei 250 °C schon

sehr hohe Dauergebrauchstemperatur um

weitere 60 °C anzuheben – ein Meilenstein

in der FFKM-Entwicklung.

„Neue FFKM-Hochleis-tungswerkstoffe bieten ein großes Potenzial, Dichtungen an die steigenden Anforderun-gen anzupassen.“ – Brecht Koebrugge, Marketing Manager Transportation, Dr. Michael Schlipf, Consultant der Dyneon GmbH

Mit 3M Dyneon Perfluoroelastomer PFE

7301BZ HeatShield steht auch ein FFKM-

Hochtemperaturwerkstoff zur Verfügung,

der die Anforderungen der zukünftigen

Triebwerksgeneration in der Luftfahrtindus-

trie erfüllt. Auch neue Anwendungen im

Kontakt mit aggressiven Chemikalien kön-

nen diesem HT-Elastomer mit PTFE-Eigen-

schaften nichts anhaben. Liegt hingegen

der Anforderungsschwerpunkt auf der Seite

der Chemikalienbeständigkeit, so ist 3M

Dyneon Perfluoroelastomer PFE 7502BZ

Chem Shield vorzuziehen. Dieses Compound

bietet bei nur wenig reduzierter Dauerge-

brauchstemperatur auf 275 °C eine noch-

mals erhöhte Chemikalienresistenz und

aufgrund minimalster Extraktions- und Mig-

rationswerte erfüllt es die Anforderungen

der USP Class VI für Anwendungen in Phar-

ma und Biotechnologie sowie die Vorgaben

der FDA für den wiederholten Kontakt mit

Lebensmitteln. Dieses Eigenschaftsspekt-

rum macht es zum „Universalprodukt“ in

der FFKM-Klasse. Und die Entwicklung

geht weiter. Mit neuen verfügbaren Mono-

merbausteinen für das Perfluorpolymerge-

rüst und neuen Ideen zur Vernetzungsche-

mie werden auch in Zukunft die Einsatz-

grenzen für Perfluorelastomere noch erwei-

tert werden.

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» 1

Ein zentraler Trend ist, die Einsatzgrenzen

einzelner Werkstoffe immer weiter zu erhö-

hen. Polytetrafluorethylen (PTFE) ist hier

ein gutes Beispiel. Durch seine universelle

Chemikalienbeständigkeit, seinen breiten

Temperatureinsatzbereich von -200 °C bis

+250 °C und durch seine exzellenten elek-

trischen und dielektrischen Eigenschaften

ist PTFE aus vielen Anwendungen des täg-

lichen Lebens nicht mehr wegzudenken. Im

Dichtungseinsatz ist allerdings der Kaltfluss

von PTFE, der sich bei Druckbelastung als

hoher Druckverformungsrest manifestiert,

nachteilig. Hier konnte – durch den Einbau

von ebenfalls perfluorierten, kristallinitäts-

mindernden Monomeren in das Polytetra-

fluorethylenmolekül zur Erhöhung der Ket-

tenflexibilität und durch die Möglichkeit der

Vernetzung über weitere spezielle Monome-

re – Abhilfe geschaffen werden. Mit diesen

Cure Site Monomers (CSM) ist es gelungen,

das PTFE-Eigenschaftsprofil in den Pro-

duktbereich der Elastomere zu transferie-

ren. Diese weisen – durch die Kombination

hoher Flexibilität und hoher Rückstelleigen-

schaften – spezielle PTFE-Eigenschaften

auf. Das breite Anwendungsspektrum die-

ser Perfluorelastomere (FFKM) macht es

nun erforderlich, die Grenzen der Anwen-

dung ständig den steigenden Anforderun-

gen der Kunden anzupassen. Eine höhere

Dauergebrauchstemperatur bis weit über

300 °C ermöglicht das eigens dafür entwi-

ckelte Triazin-Netzwerk, das im Rahmen

der Vulkanisation aus den Perfluoralkyl-

Nitrilgruppen der CSM-Monomere gebildet

» 2

Mit der Entwicklung neuer TPE-Reihen tra-

gen wir den Trends der unterschiedlichsten

Märkte sowie den entsprechenden Anforde-

rungen an die Werkstoffe Rechnung. Ther-

moplastische Elastomere bieten sich heute

für immer mehr Aufgabenstellungen an.

Sie werden hohen Ansprüchen gerecht und

entsprechen strengen Normen wie denen,

die beim Umgang mit Trinkwasser oder in

der Medizintechnik angewendet werden.

Ein Beispiel ist unser neues Flammschutz-

Compound, das im Herbst auf der K Messe

für Anwendungen in der Elektro-Industrie

oder im Bereich Building & Constructions

vorgestellt wird. Das Material ist nach UL94

als schwer entflammbar eingestuft und mit

der Brennbarkeitsklasse V0 klassifiziert. Die

Flammschutz-Compounds besitzen eine

hohe Elastizität und sind frei von Latex, PVC

und Halogen. Zudem überzeugen sie auf-

grund ausgezeichneter Haftungswerte zu

ABS und PC.

„TPE-Compounds erschließen zunehmend neue Anwendungsberei-che und werden dabei sehr unterschiedlichen Anforderungen gerecht.“ – Josef Neuer, Produktma-nager EMEA, KRAIBURG TPE GmbH & Co. KG

Dabei bieten auch aktuelle Megatrends wie

z.B. die Elektromobilität vielfältige Ansatz-

punkte für TPE-Compounds, z.B. als Dich-

tungselemente im motornahen Bereich.

So wurden für den Einsatz im Automobilbe-

reich unter der Motorhaube die THERMO-

LAST® V Produkte entwickelt: Mit einer

Temperaturbeständigkeit von 130 °C und

einer Haftung zu Polyamid eröffnen sich

den TPE hier neue Anwendungsgebiete.

In anderen Branchen definieren Normen

und andere gesetzliche Vorgaben die Anfor-

derungen und führen z.B. zu neuen Werk-

stoffen wie TPS-Compounds für den Trink-

wasserbereich. Sie verfügen über die wich-

tigsten, europäischen Zulassungen und bie-

»2 TPE-Compound nach UL94 als schwer entflammbar eingestuft (Bild: © Kraiburg TPE)

BRANCHENÜBERGREIFEND_ROHSTOFFE/MISCHUNGEN/HALBZEUGE – Viele der stei-genden Anforderungen an Dichtungen – seien sie markt- oder normengetrieben – werden heute über weiterentwickelte Werk- stoffe und Compounds erfüllt. Hier gibt es noch viel Potenzial, wie die nachfolgen-den Beispiele zeigen. Das darf allerdings nicht den Blick auf die Grenzen der Physik und Chemie verstellen, die auch für Werk-stoffe und Compounds gelten.

»1 Dichtungen aus neuen FFKM-Werkstoffen – eine Lösung für wachsende Dichtungsanforderungen

3.2016

ten somit einen hohen Sicherheits- und Hy-

gienestandard. Die neue Reihe lässt sich

deshalb auch ideal zu Schläuchen für sani-

täre Anlagen oder für die Getränkeindustrie

extrudieren.

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» 3

Die aktuelle TA Luft ist 2016 in ihrem 14.

Gültigkeitsjahr angekommen und hat der

Dichtungsbranche eine zeitweilig turbulen-

te Entwicklung beschert. Heute weiß jeder

Anwender: Nicht nur der TA Luft Bauteil-

versuch muss bestanden werden, sondern

jede Dichtverbindung muss ordnungsge-

mäß ausgelegt sein. Dazu existieren heute

die nötigen Normen für die Kennwerteer-

mittlung (EN 13555) und die Flanschbe-

rechnung (EN 1591-1). Die VDI-Richtlinie

2290 sagt dem Anwender sogar, mit welcher

Dichtheitsklasse die Auslegungen durchzu-

führen sind. Werkstoffseitig führt dies zu-

nächst zu Lösungen aus Grafit, PTFE und

Semi-Metall, die sicherlich gut funktionie-

ren, aber nicht überall und teilweise auch

nicht zu den betreiberseitig gewünschten

Kosten. Damit verbunden war dann eine

Rückbesinnung auf Faserstoffdichtungen

natürlich gepaart mit der Anforderung an

die TA Luft-Konformität.

„Auch die gute alte Faserstoffdichtung kommt als Weiterent-wicklung in der Welt der aktuellen TA Luft an – nicht zuletzt auf Wunsch vieler Betreiber.“ – Marco Schildknecht, Leiter Anwendungs-technik Geschäftsbereich Dichtungen, Frenzelit Werke GmbH

Diese Marktanforderungen führten u.a. zur

Entwicklung der novapress® 880 im Be-

reich der klassischen Faserstoffdichtungen.

Diese verfügt über Dichtungskennwerte, die

sehr viel mehr Sicherheit bei Auslegungen

nach EN 1591-1 und VDI 2290 ermögli-

chen. Durch eine dreifach gesteigerte An-

passungsfähigkeit gegenüber klassischen

FA-Dichtungen benötigt sie wesentlich ge-

ringere Flächenpressungen, um die gefor-

derte Dichtheitsklasse in der Anwendung

einzuhalten. Diese Faserstoffdichtung bie-

tet so die Vorteile einer klassischen Faser-

stoffdichtung mit deutlich gesteigerter Per-

formance hinsichtlich aller relevanten Krite-

rien wie Dichtheit, Berechenbarkeit und

Fehlerverzeihlichkeit. Sie ist damit prädesti-

niert für den Einsatz in der gesamten Pro-

zessindustrie, aber auch in allen übrigen

Bereichen.

»3 Vergleich der Anpassungsfähigkeit bei 20 MPa Flächen- pressung – oben eine klassische Dichtung, unten eine aus dem neuen Material (Bild: © Frenzelit Werke GmbH)

» 4

Steigende Anforderungen wie höhere Drü-

cke, längere Laufzeit, geringere Emissionen

oder höhere Temperaturen sind noch im-

mer die Triebfedern der Weiterentwicklung

quer durch alle Branchen. Neue Antriebs-

konzepte wie Brennstoffzellen, Wasserstoff-

antrieb oder Elektroantriebe sorgen im Au-

tomobilbereich dafür, dass heute und in

Zukunft die Einsatzfelder für Hochleistungs-

werkstoffe erweitert werden. Nicht erst seit

der Diskussion um Fahrzeugemissionen wird

versucht, Leckagen oder die Reibung der

Dichtsysteme zu verringern. Die SpeedflonTM

Radialwellendichtung ist ein Beispiel dafür.

Gerade bei hohen Drehzahlbereichen und

Betriebstemperaturen bis 220 °C sorgt

das patentierte Dichtungsdesign für eine

gleichmäßige Radialkraft über den gesam-

ten Druck- und Drehzahlbereich und redu-

ziert dadurch Reibung und Verschleiß. An-

wendungsfelder sind Abgasturbolader und

andere schnell drehende Motoraufladesys-

teme. Das geschlossene Dichtkonzept zeigt

keine Stillstandsleckage und hat im Start/

Stop-Modus daher Vorteile. Auch sorgen

durch die Finite-Elemente-Methode opti-

mierte Auslegungen der Dichtungsgeomet-

rie für Effizienzsteigerungen im Bereich der

Hochdruckeinspritzpumpe. Niedrige Rei-

bung, hohe Verschleißfestigkeit und niedri-

ge Leckage stehen auch hier im Vorder-

grund. Dies wird durch den gezielten Ein-

satz speziell entwickelter Compounds un-

terstützt.

»4 SpeedflonTM - Radialwellendichtung bei hohen Drehzahlen und Betriebstemperaturen bis 220° C(Bild: © ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH)

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„Konsequent optimierte Dichtstellen führen i.d.R. zu höheren Anforderun-gen an die Werkstoffe – und hier sind dann intelligente Lösungen und Erfahrung gefragt.“ – Dr. Uwe Wallner, Leiter Entwicklung, ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH

Dabei gibt es bei den einzelnen Werkstof-

fen wenig Unterschiede. Was für die PTFE-

Werkstoffe gilt, gilt in gleicher Weise auch

für thermoplastische Werkstoffe. Basierend

auf Moldflon®, dem thermoplastisch verar-

beitbaren PTFE, sind neue Werkstoffe ent-

standen, die gezielt für Anforderungen im

automobilen Umfeld, z.B. bei Kraftstoff-

pumpen, im Thermomanagement, aber auch

im industriellen Umfeld, z.B. bei Kolben-

kompressoren oder in der Medizintechnik,

optimiert wurden. So lassen sich sehr gute

Material- und Dichtungseigenschaften mit

ressourcenschonender Fertigung kombi-

nieren. PTFE bewährt sich aber auch über-

all dort wo elektronische Bauteile oder

Energiespeicherzellen Temperatur- oder Druck-

schwankungen ausgesetzt sind. Hier be-

steht die Gefahr der Kondenswasserbildung

und der Verschmutzung oder Beschädigung

der empfindlichen Bauteile. Druckausgleichs-

elemente aus porösem PTFE sorgen zuver-

lässig dafür, dass die schädlichen Medien

von den empfindlichen Bauteilen ferngehal-

ten werden.

miss zwischen Druckstandfestigkeit und

Anpassungsfähigkeit in die Richtung wei-

cherer Dichtungsmaterialien zu verschieben.

Damit kommt man dem Bedürfnis nach

geringeren Schraubenkräften am Flansch

nach. Die Wahrscheinlichkeit, ob aber auch

genügend Kraft vorhanden ist, Rohrkräfte,

die aus den verschiedensten Gründen, wie

thermischen Spannungen, Gewichtskräften,

Fließkräften und sonstigen dynamischen

Einflüssen, entstehen, von der Dichtung fern-

zuhalten, wird immer geringer, je mehr die

Auslegung in diese Richtung geht. Wenn

also weichere Dichtungsmaterialien einge-

setzt werden – wir bieten hier Werkstoffe

mit Korkanteil, aber auch mit höheren Elas-

tomeranteilen an ( KLINGERSIL C 4265 und

– ganz neu – KLINGER CompenSil, mit der

Möglichkeit Dichtflächenfehler auszuglei-

chen) – so muss dies immer mit Augenmaß,

an den konstruktiven Rahmenbedingungen

orientiert, umgesetzt werden. Eine große

Hilfe ist in einem solchen Fall unser Dich-

tungsberechnungsprogramm, welches in

der Version 6.x weitere Informationen liefert.

Denn das Verhalten der Dichtung selbst

kann die Berechnungsnorm DIN EN 1591-1

nicht so gut darstellen. Hier bietet die Gegen-

prüfung der mit der Normberechnung ermit-

telten Situation durch das KLINGERexpert-

Programm eine weitaus bessere Einschätz -

ung der Dichtungssituation.

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» 5

Der Markt für Dichtungswerkstoffe ist ex-

trem umfangreich. Mit Blick auf statische

Dichtungen lässt sich feststellen, dass die

Materialien, die als Flachdichtungen im Ein-

satz sind, bei Standardanwendungen nicht

schnell durch Trends abgelöst werden. Da-

für ist das Risiko für den Betreiber, eine

funktionierende Dichtungslösung aufzuge-

ben, viel zu groß. Gerade wenn man be-

denkt, was eine Flachdichtung kostet und

welche Kosten bei einer Fehlfunktion zu

erwarten sind. Hier ist also der Name „sta-

tische Dichtung“ nicht nur die Beschrei-

bung der Funktion, sondern auch eine Be-

schreibung des Marktverhaltens – und dies

mit Sinn und Verstand.

Ungeachtet dessen gibt es Trends, die

durch äußere Einflüsse angeregt werden.

Da wäre der Trend zu hoher Dichtheit schon

bei geringen Pressungen. Bei FA-Dichtungs-

werkstoffen führt dieser dazu, den Kompro-

Die wachsenden Anforderungen in allen

Branchen führen aber noch zu einer weite-

ren Entwicklung, denn nicht immer lassen

sich Bauteile mit Standard-Dichtsystemen

versehen. Immer häufiger sind individuelle

Dichtungslösungen notwendig, um die An-

forderungen zu erfüllen. Hier ist Dichtungs-

und Werkstoffwissen sowie eine individuelle

Musterfertigung gefragt.

»5 KLINGER KGS Gummi-Stahl-Dichtung aus NBR fürden Einsatz in der Gasversorgung (links) und KLINGERCompenSil eine „fehlerverzeihende“ Dichtung mithohem Elastomeranteil (rechts) (Bild: © Klinger GmbH)

Im Gespräch mit Experten –

Chancen und Grenzen ausloten,

Erfahrungen austauschen

23.11.2016

Flachdichtungen

Berechnen

Selektieren

Montieren

30.11.2016

Mikrotechnik

Formen

Schneiden

Dosieren

3.2016

So kommen z.B. Kfz-Dichtungen und -Mem -

branen aus FVMQ (Fluorsilikonen) nicht

mehr mit den aggressiven Medien zurecht

und haben zu kurze Standzeiten. Parallel

dazu werden auch immer mehr Dichtungen

und Formteile kleiner – und das bis in den

Mikrobereich.

„Aggressive Medien und die Beherrschung größerer Temperaturbe-reiche sind zentrale Treiber für die Werkstoff- und Compound-Entwick-lung – mit einem immer spezielleren Zuschnitt auf Branchenan-forderungen.“ – Dr. J. Peter Wakker, Technical Director, Polycomp BV

Für diese Anwendungen haben wir FKM-

Ty pen mit Tg-Werten von -30 °C bis -40 °C

entwickelt, die eine verbesserte chemische

Beständigkeit gegenüber FVMQ aufweisen

und die geforderte Lebensdauer wieder er-

füllen. Eine weitere Entwicklung trägt den

Anforderungen von industriellen Druckan-

wendungen Rechnung. Die Tinten, die in

diesen Druckern verwendet werden, lassen

Standard-Kautschuke und sogar FKM quel-

„Natürlich müssen Trends und Einflüsse im Markt beachtet werden. Es sollte aber jedem klar sein, dass sich in unserer technischen Welt die Physik selbst nicht ändert – und somit lassen sich Anforderungen auch nicht beliebig steigern.“ – Norbert Weimer, Unternehmensleitung, KLINGER GmbH

Auch Normen stellen immer wieder neue

Anforderungen an Dichtungswerkstoffe. So

ist, z.B. für die Gasversorgung, die DIN

30690-1 neu erschienen. Hier sind die An-

forderungen an Dichtungsmaterialien ge-

stiegen, sodass sich für den Druckbereich

von 10 bar bis 40 bar Betriebsdruck ver-

schiedene Lösungsansätze verfolgen lassen.

Die Verwendung von Kraftnebenschluss-

dichtungen wäre ein Weg, ein anderer die

Verwendung von qualitativ hochwertigen

Gummi-Stahl-Dichtungen. Nur durch konse -

quente Verwendung moderner Compounds

in Verbindung mit einer sicheren nachvoll-

ziehbaren Fertigungsqualität ist es möglich,

den Anforderungen der neuen Norm zu

entsprechen, denn es werden in dem höhe-

ren Druckbereich nur Gummi-Stahl-Dich-

tungen zugelassen, für die Nachweise zum

Kriechverhalten, zur Maximal- und Min-

destflächenpressung, zum Alterungsverhal-

ten und zur Ausblassicherheit gegeben

sind. Hier bieten wir kundenorientiert beide

Wege an, sodass sich unterschiedliche kons-

truktive Philosophien umsetzen lassen.

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» 6

Wir stoßen im Markt auf immer mehr An-

wendungen, bei denen bestehende Materi-

alien den steigenden Anforderungen nicht

mehr gerecht werden. Chemikalien und

Gase, die mit Gummiteilen in Kontakt kom-

men, werden immer aggressiver. Und im-

mer mehr Anwendungen haben höhere

Betriebstemperaturen, wobei gleichzeitig

die Tieftemperaturflexibilität der Teile – wie

z.B. Dichtungen – an Bedeutung zunimmt.

»6 Membran aus einer neuen FFKM-Mischungmit hoher chemischer Beständigkeit(Bild: © Polycomp BV)

len. Dies ist mit Hinblick auf die Druckge-

nauigkeit dieser Geräte nicht akzeptabel.

Eine Lösung sind Mischungen aus FFKM

(Perfluorelastomer), die in Kontakt mit die-

sen Tinten nicht quellen. Für Mikropumpen

für die Medizin, Chemie und Luftfahrtindus-

trie haben wir FFKM-Mischungen mit aus-

gezeichneter chemischer Beständigkeit und

großen Betriebstemperaturbereichen sowohl

für Niedrig- als auch Hochtemperaturanwen-

dungen entwickelt. Gerade in diesem Seg-

ment sind die Anforderungen nicht nur

hohe chemische Beständigkeit, sondern

auch Flexibilität bei niedrigen Temperatu-

ren und die Langlebigkeit der Membranen

sind von größter Bedeutung.

Weitere Informationen

Dyneon GmbH I www.dyneon.eu

Kraiburg TPE I www.kraiburg-tpe.com

Frenzelit Werke GmbH I www.frenzelit.com

ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH I

www.elringklinger-kunststoff.de

Klinger GmbH I www.klinger.de

Polycomp BV I www.polycomp.nl