Unter Druck und Dampf - Wacker Chemie AG


Unter Druck und Dampf

Antwort auf Kostendruck

Julia Geßl testet die Beständigkeit von Siliconen gegenüber Dampf und anderen Medien im Autoklaven, einem gasdicht verschließbaren Druckbehälter, der nach dem Prinzip eines Schnellkochtopfs funktioniert. Anschließend werden die Prüfkörper den Standard-Stresstests für Elastomere wie einem Zugbelastungstest unterzogen.

Für den Kunststoffverarbeiter haben alle genannten Kautschuke allerdings einen weiteren Nachteil: „Ihre Verarbeitung im Spritzgießverfahren ist schwierig und macht eine kostengünstige Großserienproduktion unmöglich“, erklärt Dr. Thomas Frese, Leiter eines anwendungstechnischen Labors bei WACKER SILICONES in Burghausen. „Formteile müssen meist manuell nachbearbeitet werden; vor allem bei der Fertigung filigraner Artikel entsteht viel Ausschuss.“ Die Folge seien lange Zykluszeiten und damit hohe Produktionskosten. „Angesichts des Kostendrucks, unter dem die Branche steht, ist dies ein ernstes Problem“, ergänzt der Chemiker.

Mit ELASTOSIL® LR 3020/60 stellt WACKER auf der internationalen Messe für Kunststoff und Kautschuk, der K 2016, eine neue Flüssigsiliconkautschuk-Type vor, die speziell für die Herstellung von hydrolyse- und wasserdampfstabilen Formteilen entwickelt wurde. Der Kautschuk lässt sich problemlos und schnell im Spritzgießverfahren verarbeiten und ermöglicht die kostengünstige Großserienproduktion selbst von feingliedrigen Formteilen.

Elastomere dichten Fugen ab

In vielen Geräten sind Bauteile lösbar miteinander verbunden, wobei die Fuge zwischen zwei Bauteilen mit einer vorgefertigten Elastomer-Formdichtung abgedichtet wird. Häufig handelt es sich bei solch einer Dichtung um ein ringartiges Formteil, das in eine dafür vorgesehene Nut in die Fügefläche eines der beiden Bauteile eingelegt und bei der Montage des zweiten Bauteils verpresst wird. Dabei werden die gummielastischen Eigenschaften des Elastomers genutzt: Weil das Material elastisch ist und deshalb ein Rückstellvermögen hat, baut sich beim Komprimieren eine mechanische Spannung auf, die das Dichtungsmaterial an die umgebenden Begrenzungsflächen drückt. Wurde das Material genügend stark komprimiert, dichtet es die Fuge ab.

Auch Dampfkochtöpfe benötigen Dichtungen, die hohen Drücken und heißem Wasserdampf standhalten können – ein weiteres Einsatzgebiet für den neuen Siliconkautschuk von WACKER.

In der Anwendung wird das Dichtungsmaterial auf mehrere Weisen belastet: Die Verpressung zwingt ihm eine statische Verformung auf – also eine Verformung, die im Laufe der Zeit konstant bleibt. Häufig kommen im Betrieb dynamische, also zeitlich veränderliche Verformungen hinzu. Dies ist etwa bei Vibrationen der Fall. Besonders stark aber wirkt sich die Belastung durch das Betriebsmedium aus: Das Medium kann die Eigenschaften des Dichtungsmaterials erheblich verschlechtern. Je heißer das Medium, desto stärker belastet es das Elastomer. Im Extremfall geht dabei das Rückstellvermögen vollständig verloren, sodass die Dichtung versagt. Die Espressomaschine wird undicht, die Heißwasseranlage zur Gefahr für den Nutzer.

Selbst Siliconelastomere, die ja nicht nur für ihre Hitzebeständigkeit, sondern auch für ihre stark wasserabweisende Oberfläche und ihr geringes Wasseraufnahmevermögen bekannt sind, verlieren in der Regel unter längerer Heißwasser- oder Wasserdampfbelastung ihre Elastizität. Ausnahmen bestätigen die Regel: Einige Siliconhersteller bieten speziell optimierte Festsiliconkautschuk-Typen an, deren Vulkanisate zum Einsatz unter diesen Medien geeignet sind.