Dichtungen: wichtige Komponenten

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 sie 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.

Materialien für Dichtungen

Der Betriebstemperaturbereich und die Medienbeständigkeit sind die wichtigsten Kriterien bei der Werkstoffauswahl für Dichtungen.
Dennoch müssen die mechanischen und technologischen Werte einer Elastomermischung in angemessener Weise berücksichtigt werden, da diese auch für die Lebensdauer der Dichtung entscheidend sind.

In den folgenden Abschnitten zeigen wir, welche 6 wichtigen Dichtungsmaterialien für die Verarbeitung zu Dichtungen und Flachdichtungen:

  • Flexseal NBR
  • Flexseal FKM
  • Flexseal EPDM
  • Flexseal VMQ
  • Flexseal-TPU
  • Flexseal PTFE

unsere 6 wichtigsten Dichtungsmaterialien

Dichtungsmaterial Flexseal NBR – Acrylnitril-Butadien-Kautschuk

NBR ist einer der am weitesten verbreiteten Werkstoffe für Dichtungen, der aufgrund seiner guten mechanischen Eigenschaften und Beständigkeit gegen Schmieröle und Fette auf Mineralölbasis in vielen Bereichen eingesetzt wird. Eine gute Beständigkeit gegenüber Kraftstoffen ist jedoch meist nur mit speziellen Spezialmischungen gegeben.

Die Eigenschaften von Flexseal NBR werden hauptsächlich durch den Acrylnitrilgehalt (ACN zwischen 18% und 50%) bestimmt. Ein niedriger ACN-Gehalt des NBR-Werkstoffes führt zu einer guten Kälteflexibilität, aber einer begrenzten Beständigkeit gegenüber Ölen und Kraftstoffen; mit steigendem ACN-Gehalt nimmt die Flexibilität des Flexseal NBR bei tiefen Temperaturen ab und die Öl- und Kraftstoffbeständigkeit steigt.

Der NBR-Standardwerkstoff hat einen mittleren ACN-Gehalt, um ein breites Anwendungsspektrum als Dichtungswerkstoff mit ausgewogenen Eigenschaften abzudecken. Flexseal NBR weist gute mechanisch-technologische Werte auf, z. B. hohe Abriebfestigkeit und gute Beständigkeit gegen Schmieröle und Fette auf Mineralölbasis, Hydrauliköle H, HL, H-LP, flammwidrige Druckflüssigkeiten HFA, HFB, HFC, aliphatisch Kohlenwasserstoffe, Silikonöle und -fette, Wasser bis ca. +80 °C.

Andererseits ist Flexseal NBR nicht beständig gegen aromatische und chlorierte Kohlenwasserstoffe, Kraftstoffe mit hohem Aromatenanteil, polare Lösungsmittel, Bremsflüssigkeiten auf Glykolbasis und flammwidrige HFD-Hydraulikflüssigkeiten.

Die Ozon-, Witterungs- und Alterungsbeständigkeit von Flexseal NBR ist gering. Bei den meisten Anwendungen, z. B. bei Benetzung des Materials mit Öl, wirkt sich die geringe Ozon-, Witterungs- und Alterungsbeständigkeit jedoch nicht nachteilig aus.

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

Dichtung Flexseal FKM – Fluorkautschuk

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 den Einsatz im Vakuum) und das selbstverlöschende Brandverhalten zu nennen.

Der FKM-Standard-Dichtungswerkstoff zeigt sehr gute Beständigkeitseigenschaften in Mineralölen und Mineralfetten, aliphatischen, aromatischen und chlorierten Kohlenwasserstoffen, Kraftstoffen, schwer entflammbaren Hydraulikflüssigkeiten HFD und vielen organischen Lösungsmitteln und Chemikalien.

Neben den Standard-FKM-Werkstoffen stehen verschiedene Spezialcompounds zur Verfügung, die durch die unterschiedliche Zusammensetzung der Polymerketten und unterschiedlichen Fluorgehalte (65 % bis 71 %) auf spezielle Dichtungsanwendungen zugeschnitten sind.

FKM ist generell nicht beständig gegen Heißwasser, Dampf, polare Lösungsmittel, Bremsflüssigkeiten auf Glykolbasis und niedermolekulare organische Säuren.

Dichtungsmaterial Flexseal EPDM – Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk

EPDM-Werkstoffe zeigen im Allgemeinen eine gute Beständigkeit gegen Heißwasser, Dampf, Alterung und Chemikalien sowie ein breites Spektrum an thermischen Anwendungen. Sie werden in vielen allgemeinen Dichtungsanwendungen verwendet. Sie werden in schwefelvernetzte und peroxidisch vernetzte Typen eingeteilt, wobei die peroxidischen EPDM-Mischungen thermisch beständiger sind und einen deutlich geringeren Druckverformungsrest aufweisen.

EPDM hat eine gute Beständigkeit gegen Heißwasser und Dampf, Reinigungsmittel, Natronlauge und Kalilauge, Silikonöle und -fette, viele polare Lösungsmittel, viele verdünnte Säuren und Chemikalien. Für Bremsflüssigkeiten auf Glykolbasis werden spezielle Qualitäten empfohlen.

EPDM-Werkstoffe sind absolut unverträglich mit Mineralölprodukten (Schmierstoffe, Kraftstoffe).

Die Betriebstemperaturgrenzen des Flexseal EPDM-Dichtungsmaterials liegen bei – 45 °C bis +130 °C
(-50 °C bis +150 °C peroxidisch vernetzt).

Dichtungsmaterial Flexseal VMQ – Silikonkautschuk

Siliconkautschuke zeichnen sich besonders durch ihr breites thermisches Einsatzspektrum und ihre hervorragende Ozon-, Witterungs- und Alterungsbeständigkeit aus. Die mechanischen Eigenschaften von Silikon sind im Vergleich zu anderen Elastomeren eher gering.

Es stehen jedoch auch glasfaserverstärkte Silikontypen zur Verfügung, die mechanisch deutlich belastbarer sind als reine Silikonplatten. Generell sind Silikonmaterialien physiologisch unbedenklich, dh sie werden unter anderem im lebensmittelnahen und medizinischen Bereich eingesetzt.

Das Silikon-Standardmaterial ist im Temperaturbereich von – 55 C bis +200 ͦ C einsetzbar und beständig gegen Wasser (bis 100 ͦ C), aliphatische Motoren- und Getriebeöle, tierische und pflanzliche Öle und Fette.
Flexseal Silikon ist generell nicht beständig gegen Kraftstoffe, aromatische Mineralöle, Wasserdampf (kurzzeitig bis 120 ͦ C möglich), Silikonöle und -fette, Säuren und Laugen.

Dichtungsmaterial Flexseal TPU – thermoplastisches Polyurethan

Flexseal TPU-Materialien gehören zur Gruppe der thermoplastischen Elastomere (TPE). Die Stärke des TPU liegt in der Kombination seiner guten physikalischen und chemischen sowie Verarbeitungs- und Wirtschaftlichkeitseigenschaften. TPU wird standardmäßig auf Thermoplast-Spritzgießmaschinen hergestellt und hat sich in der Dichtungstechnik, insbesondere in hydraulischen Anwendungen, seit vielen Jahren etabliert.

TPU-Werkstoffe heben sich von klassischen Elastomeren durch eine deutlich höhere mechanische Festigkeit ab. Weitere hervorragende Materialeigenschaften sind hohe Abrieb-, Verschleiß- und Extrusionsbeständigkeit, hohe Druckfestigkeit sowie hohe Reiß- und Reißfestigkeit.

Das TPU-Material zeigt eine gute Flexibilität (auch im oberen Härtebereich) im Temperaturbereich 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, flammgeschützten Druckflüssigkeiten HFA und HFB und Wasser bis 50 ͦ C sowie reinen aliphatischen Kohlenwasserstoffen.

Dichtungsmaterial Tecfilm PTFE – Polytetrafluorethylen

PTFE ist ein fluorierter Kunststoff. PTFE besitzt eine Reihe positiver Eigenschaften, die aus der Dichtungstechnik nicht mehr wegzudenken sind. Es zeichnet sich durch seine nahezu universelle chemische Beständigkeit, den weiten Temperaturbereich von -100 ͦ C bis +250 ͦ C, einen extrem niedrigen Reibungskoeffizienten und die daraus resultierenden sehr guten Gleiteigenschaften, kein Stick-Slip-Effekt, besondere Steifigkeit und die fast unbegrenztes Ozon, Witterungs- und Alterungsbeständigkeit. Fast alle bekannten Hydraulikmedien, Schmierstoffe, Chemikalien und Lösungsmittel können PTFE nichts anhaben.

Nur elementares Fluor und Alkalimetalle greifen es bei hohen Temperaturen und Drücken an. Reines PTFE enthält keine extrahierbaren Stoffe, die migrieren und angrenzende Materialien beeinträchtigen könnten. Es ist daher physiologisch unbedenklich und auch besonders geeignet für Lebensmittel-, pharmazeutische und medizinische Anwendungen. PTFE ist nicht brennbar und stellt daher im Brandfall keine zusätzliche Gefahr dar.

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

PTFE hat aber auch gewisse Nachteile, wie z. B. die Neigung zum Kaltfließen oder Kriechen von reinem PTFE unter Druck. Diese Schwächen werden jedoch bei den Dichtmassen durch die Zugabe von Füllstoffen ausgeglichen. Füllstoffe, z. B. bronzegefüllte Compounds, verleihen dem PTFE die Fähigkeit, sich an die meisten Betriebsbedingungen anzupassen.

Dichtungen mit Aramidfasern

Aramide sind organische Synthesefasern, die sich durch besondere Eigenschaften auszeichnen. Diese eignen sich in Form von Dichtungen besonders für höhere Temperaturen, unter Druck und für flüssige Medien.

Aramidfaserdichtungen zeichnen sich durch hohe Zugfestigkeit und hohe Druckfestigkeit aus. Sie sind hitze- und feuerbeständig und haben gute Dichteigenschaften sowie eine ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit. Die Dichtungen mit Aramidfasern sind in verschiedenen Kombinationen mit jeweils eigenem Eigenschaftsprofil erhältlich. Auf modernsten Kalandern können auch Kleinstmengen mit speziellen Rezepturen hergestellt werden.

Unsere Aramidfaser-Dichtungen erfüllen die Anforderungen des DVGW (Deutscher Verband des Gas- und Wasserfaches) für die Trinkwasserzulassung. Dies macht sie ideal für den Einsatz in Wasserleitungen.

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

Gestanzte Dichtungen

Wir fertigen Stanzteile aus den aufgeführten Werkstoffen, die in montageoptimierter Ausführung in klebender und nicht klebender Ausführung geliefert werden können. Zur adhäsiven Veredelung der Dichtungsmaterialien kommen unser Transferkleber SP 61321 sowie verschiedene Transferkleber von 3M zum Einsatz. Auch Dichtungen in geringen Stückzahlen können werkzeuglos hergestellt werden. Dafür eignet sich Wasserstrahlschneiden oder alternativ Plotter.

Neben den Flachdichtungen liefern wir auch O-Ringe.

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