Dichtungen: wichtige Komponenten

Dichtungen

Dichtungen: wichtige Komponenten

Oft wird übersehen, welchen entscheidenden Einfluss Dichtungen auf die Funktion und Lebensdauer von Maschinen und Anlagen haben.

Proportionalventile etwa sind schon ab Schmutzpartikelgrößen von 3 μm in ihrer Funktion eingeschränkt und gefährdet. Wälzlager wiederum werden bereits durch Wasseranteile im Schmierstoff von gerade mal 200 ppm hinsichtlich ihrer Lebensdauer erheblich beeinträchtigt und können Schaden nehmen.

Für rotierende oder lineare Bauteile erfüllen Dichtungen grundsätzlich zwei Aufgaben: Einerseits schützen diese das empfindliche Innenleben der Maschinenelemente vor Verunreinigung, andererseits bewahren sie die Umwelt vor dem Austritt von zum Beispiel Schmierstoffen oder hydraulischen Betriebsmitteln.

Kriterien zur Dichtungsauswahl

Grundsätzlich gelten drei Kriterien bei der Auswahl der richtigen Dichtung:
1. Konstruktive Vorgaben: Hier ist zu berücksichtigen, wie sich die Bauteile zueinander verhalten.
2. Chemische und physikalische Belastungen: Hier muss berücksichtigt werden, wie groß, bzw. unterschiedlich sind die Druckverhältnisse sind und wie es sich mit den Temperaturen verhält. Es muss geprüft werden, ob Reibung entsteht. Ein wichtiger Aspekt ist, ob gegen ätzende Substanzen abgedichtet werden muss, die das Dichtungsmaterial angreifen könnten.
3. Im Bereich Wirtschaftlichkeit und Montage muss die Anzahl der benötigten Dichtungen berücksichtigt werden und wie der Wartungsaufwand zu bewerten ist.

Welche Formen von Dichtungen gibt es?

Grundsätzlich gibt es zwei Formen von Dichtungen:
Dynamische Dichtungen kommen dort zum Einsatz, wo sich die Grenzflächen bewegen. Statische Dichtungen hingegen findet man dort, wo die Grenzflächen ruhen. Beispiele für statische Dichtungen sind z. B. Metall-O-Ringe, Flanschdichtungen oder Flüssigdichtungen. Allgemein gilt: Da dynamische Dichtungen nur durch einen – wenn auch sehr schmalen – Spalt zwischen den Dichtflächen realisiert werden können, kann eine 100prozentige Dichtheit nicht garantiert werden. Oftmals sind diese „Leckagen“ allerdings gewollt, da die minimal entweichenden Stoffe als Schmierstoff dienen. Jedoch darf die Leckage nicht zu groß sein, um ernsthafte Schäden zu vermeiden.

Werkstoffe für Dichtungen

Der Einsatztemperaturbereich und die Medienbeständigkeit sind die wichtigsten Kriterien bei der Werkstoffauswahl für Dichtungen.
Dennoch müssen die mechanisch-technologischen Werte einer Elastomermischung in angemessener Weise berücksichtigt werden, da diese für die Lebensdauer der Dichtung mitbestimmend sind.

Dichtungsmaterial Flexseal NBR – Acrylnitril-Butadien-Kautschuk

NBR ist einer der am  meisten verwendete Werkstoff für Dichtungen, der wegen seiner guten mechanischen Eigenschaften und Beständigkeit gegen Schmieröle und -fette auf Mineralölbasis in vielen Bereichen eingesetzt wird. Eine gute Beständigkeit gegen Kraftstoffe ist allerdings meist nur mit speziellen Sondermischungen gegeben.

Die Eigenschaften von Flexseal NBR werden im Wesentlichen durch den Acrylnitril-Gehalt (ACN zwischen 18 % und 50 %) bestimmt. Ein geringer ACN-Gehalt des Materials NBR führt zu einer guten Tieftemperaturflexibilität aber eingeschränkter Beständigkeit gegen Öle und Kraftstoffe; bei steigendem ACN-Gehalt nimmt die Kälteflexibilität des Flexseals NBR ab und die Öl- und Kraftstoffbeständigkeit zu.

Der NBR-Standardwerkstoff weist einen mittleren ACN-Gehalt auf, um mit ausgewogenen Eigenschaften einen breiten Anwendungsbereich als Dichtungsmaterial abzudecken. Flexseal NBR zeigt gute mechanisch-technologische Werte, z. B. hohen Abriebwiderstand und gute Beständigkeit gegen Schmieröle und -fette auf Mineralölbasis, Hydrauliköle H, H-L, H-LP, schwerentflammbare Druckflüssigkeiten HFA, HFB, HFC, aliphatische Kohlenwasserstoffe, Silikonöle und -fette, Wasser bis ca. +80 ͦ C.

Nicht beständig hingegen ist Flexseal NBR in aromatischen und chlorierten Kohlenwasserstoffen, Kraftstoffen mit hohem Aromatengehalt, polaren Lösungsmitteln, Bremsflüssigkeiten auf Glykolbasis und schwerentflammbaren Druckflüssigkeiten HFD.

Die Ozon-, Witterungs- und Alterungsbeständigkeit des Flexseals NBR ist gering. In den überwiegenden Anwendungsfällen, z. B. wenn der Werkstoff mit Öl benetzt ist, wirkt sich die geringe Ozon-, Witterungs- und Alterungsbeständigkeit jedoch nicht nachteilig aus.

Flexseal NBR ist auch als gewebeverstärkte Variante erhältlich. Als Basis für Gummi-Gewebe-Werkstoffe können Baumwoll- oder Kunstfasergewebe verwendet werden. Im Standard wird für Hydraulikdichtungen Baumwollgewebe verwendet. Außerhalb des Standards stehen eine ganze Reihe anderer Gewebearten und fast alle Elastomere für die Imprägnierung zur Verfügung.

Dichtung Flexseal FKM – Fluor-Kautschuk

Flexseal FKM-Werkstoffe zeichnen sich durch ihre sehr hohe Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit aus. Außerdem sind die sehr gute Alterungs- und Ozonbeständigkeit, die sehr geringe Gasdurchlässigkeit (und damit gute Eignung für Einsätze im Vakuum) und das selbstverlöschende Brandverhalten zu nennen.

Der FKM-Standarddichtungswerkstoff zeigt sehr gute Beständigkeitseigenschaften in Mineralölen und Mineralfetten, aliphatischen, aromatischen und chlorierten Kohlenwasserstoffen, Kraftstoffen, schwerentflammbaren Druckflüssigkeiten HFD und vielen organischen Lösungsmitteln und Chemikalien.

Neben den Standard-FKM-Werkstoffen sind verschiedene Sondermischungen erhältlich, die durch unterschiedliche Zusammensetzung der Polymerketten und variierende Fluorgehalte (65 % bis 71 %) für spezielle Dichtungsanwendungen zugeschnitten sind.

Nicht beständig ist FKM generell in Heißwasser, Wasserdampf, polaren Lösungsmitteln, Bremsflüssigkeiten auf Glykolbasis und niedermolekularen organischen Säuren.

Dichtungsmaterial Flexseal EPDM – Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk

EPDM-Werkstoffe zeigen allgemein eine gute Heißwasser-, Wasserdampf-, Alterungs- und Chemikalienbeständigkeit sowie einen großen thermischen Anwendungsbereich. Sie werden in vielen allgemeinen Dichtungsanwendungen eingesetzt. Sie werden in schwefel- und peroxidvernetzte Typen unterteilt, wobei die peroxidischen EPDM-Mischungen thermisch höher belastbar sind und einen deutlich geringeren Druckverformungsrest zeigen.

EPDM ist gut beständig in Heißwasser und Wasserdampf, Waschmittel-, Natron- und Kalilaugen, Silikonölen und -fetten, vielen polaren Lösungsmitteln, vielen verdünnten Säuren und Chemikalien. Bei Bremsflüssigkeiten auf Glykolbasis sind Sonderqualitäten zu empfehlen.

Eine absolute Unverträglichkeit besteht für EPDM-Werkstoffe mit jeglichen Mineralölprodukten (Schmierstoffe, Kraftstoffe).

Die Temperatureinsatzgrenzen des Dichtungsmaterials Flexseal EPDM liegen bei – 45 ͦ C bis +130 ͦ C
(- 50 ͦ C bis +150 ͦ C peroxidvernetzt).

Dichtungsmaterial Flexseal VMQ – Silikon-Kautschuk

Silikon-Kautschuke zeichnen sich besonders durch ihren großen thermischen Anwendungsbereich und die exzellente Ozon-, Witterungs- und Alterungsbeständigkeit aus. Die mechanischen Eigenschaften von Silikon sind im Vergleich zu anderen Elastomeren eher gering.

Es sind allerdings mit Glasfaser verstärkte Silikontypen verfügbar, die mechanisch deutlich stärker belastbar sind, als reine Silikonplatten. Im Allgemeinen sind Silikon-Werkstoffe physiologisch unbedenklich, d.h. sie finden u.a. Anwendung in lebensmittelnahen und medizinischen Bereichen.

Der Silikon-Standardwerkstoff ist einsetzbar im Temperaturbereich von – 55 ͦ C bis +200 ͦ C und ist beständig in Wasser (bis 100 ͦ C), aliphatischen Motoren- und Getriebeölen, tierischen und pflanzlichen Ölen und Fetten.
Nicht beständig ist Flexseal Silikon generell gegen Kraftstoffe, aromatische Mineralöle, Wasserdampf (kurzzeitig bis 120 ͦ C möglich), Silikonöle und -fette, Säuren und Alkalien.

Dichtungsmaterial Flexseal TPU – Thermoplastisches Polyurethan

Flexseal TPU-Werkstoffe gehören zu der Gruppe der thermoplastischen Elastomere (TPE‘s). Die Stärke des TPU‘s liegt in der Kombination seiner guten Eigenschaften, sowohl der physikalischen und chemischen, als auch der verarbeitungstechnischen und wirtschaftlichen. TPU wird im Standard auf thermoplastischen Spritzgießmaschinen produziert und hat sich seit vielen Jahren in der Dichtungstechnik etabliert, speziell bei Hydraulikanwendungen.

TPU-Werkstoffe heben sich von den klassischen Elastomeren durch ihre deutlich höhere mechanische Festigkeit ab. Weitere hervorragende Werkstoffeigenschaften sind ein hoher Abrieb-, Verschleiß- und Extrusionswiderstand, große Druckbelastbarkeit sowie eine hohe Reiß- und Weiterreißfestigkeit.

Der TPU-Werkstoff zeigt eine gute Flexibilität (auch im oberen Härtebereich) im Temperatureinsatzbereich von -40 ͦ C bis +100 ͦ C und eine sehr gute Alterungs- und Ozonbeständigkeit. TPU ist gut einsetzbar in Mineralölen und -fetten, Hydraulikölen H, HL, HLP, Silikonölen und -fetten, schwerentflammbaren Druckflüssigkeiten HFA und HFB und Wasser bis 50 ͦ C sowie reinen aliphatischen Kohlenwasserstoffen.

Dichtungsmaterial Tecfilm PTFE – Polytetrafluorethylen

PTFE ist ein fluorierter Kunststoff. PTFE verfügt über eine Vielzahl positiver Eigenschaften, die in der Dichtungstechnik unentbehrlich geworden sind. Er zeichnet sich aus durch seine fast universelle Chemikalienbeständigkeit, den breiten Temperatureinsatzbereich von -100 ͦ C bis +250 ͦ C, einen äußerst geringen Reibungswert und daraus resultierende sehr gute Gleiteigenschaften, kein Stick-Slip-Effekt, besondere Steifigkeit und die nahezu unbegrenzte Ozon-, Witterungs- und Alterungsbeständigkeit. Fast alle bekannten Hydraulikmedien, Schmierstoffe, Chemikalien und Lösemittel können dem PTFE nichts anhaben.

Nur elementares Fluor und Alkalimetalle greifen es bei hohen Temperaturen und Drücken an. Reines PTFE enthält keine extrahierbaren Stoffe, die auswandern und sich auf angrenzende Materialien ungünstig auswirken könnten. Es ist daher physiologisch unbedenklich und auch für Lebensmittel, pharmazeutische und medizinische Einsatzbereiche besonders geeignet. PTFE ist nicht entflammbar und stellt damit im Brandfall keine zusätzliche Gefahr dar.

PTFE ist nicht oder nur wenig elastisch. Deshalb werden PTFE-Dichtelemente durch elastische Vorspannelemente in Form von O-Ringen oder Edelstahlfedern aktiviert.

Aber auch PTFE hat gewisse Nachteile, wie z. B. die Neigung zum Kaltfluss oder Kriechen des reinen PTFE’s unter Druckbelastung. Diese Schwächen werden jedoch bei den Dichtungscompounds durch die Beimengung von Füllstoffen ausgeglichen. Füllstoffe, z. B. Bronze gefüllte Compounds, verleihen dem PTFE die Fähigkeit, sich den meisten Einsatzbedingungen anzupassen.

Dichtungen mit Aramidfasern

Aramide sind organische Kunstfasern, die sich durch besondere Eigenschaften auszeichnen. In Form von Dichtungen sind diese speziell bei höheren Temperaturen, unter Druck und für flüssige Medien geeignet.

Aramidfaserdichtungen zeichen sich durch eine hohe Zugfestigkeit, eine hohe Druckbeständigkeit aus. Sie sind hitze- und feuerbeständig und weisen ein gutes Dichtverhalten sowie eine hervorragende chemische Beständigkeit auf. Die Dichtungen mit Aramidfasern gibt es in einer Vielzahl aus Kombinationen, die jeweils eigene Eigenschaftsprofile aufweisen. Auf modernsten Kalandern können auch geringe Mengen mit Spezialrezepturen gefertigt werden.

Unsere Aramidfaserdichtungen erfüllen die Auflagen des DVGW (Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e.V.) für die Trinkwasserzulassung. Damit eignen sie sich ausgezeichnet für den Einsatz in Wasserleitungen.

Je nach Region und Anforderungen können wir Material mit unterschiedlichen Zulassungen liefern (KTW, W270, WRAS, ACS).

Gestanzte Dichtungen

Aus den aufgeführten Materialien fertigen wir Stanzteile, die in klebender und nicht-klebender Variante in für die Montage optimierter Ausführung bereit gestellt werden können. Unser Transferkleber SP 61321 sowie verschiedene Transferkleber der 3M werden für die klebende Ausrüstung der Dichtunsmaterialien verwendet. Kleine Stückzahlen an Dichtungen können auch werkzeuglos hergestellt werden. Hierfür eigenen sich der Wasserstrahlschnitt, alternativ kommen Plotter zum Einsatz.

Neben den Flachdichtungen liefern wir auch O-Ringe.

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