An der Grenze des Machbaren - Wacker Chemie AG


An der Grenze des Machbaren

Von den steigenden Betriebstemperaturen sind vor allem Elastomerbauteile in Motor- oder Auspuffnähe betroffen. Neue Siliconkautschuke halten mittelfristig sogar Temperaturen bis zu 300 Grad stand.

Bei allen Unterschieden haben Automobile und Backöfen auch etwas gemeinsam – zum Beispiel, dass sie während des Betriebs Wärme entwickeln. Und das tun sie in zunehmendem Maße. Die Automobilhersteller setzen im Zeichen des Downsizing verstärkt Motoren mit kleinem Hubraum und weniger Zylindern ein, was durch Turboaufladung und Direkteinspritzung kompensiert wird – entsprechend heißer wird es unter der Motorhaube. Und die Hersteller von Haushaltsgeräten registrieren eine steigende Nachfrage nach Backöfen, die mit einer Selbstreinigungsfunktion ausgestattet sind. Diese Öfen werden im Reinigungszyklus auf Temperaturen aufgeheizt, die weit über den Backtemperaturen liegen.

Mit den Temperaturen steigen die Anforderungen an die Hitzebeständigkeit der Werkstoffe. Gummielastische Bauteile müssen immer häufiger und während zunehmend längerer Phasen Temperaturen von deutlich über 200 Grad Celsius verkraften. Organische Gummis sind solchen thermischen Belastungen nicht gewachsen.

Im Auto sind von den steigenden Betriebstemperaturen vor allem Elastomerbauteile betroffen, die sich in Motor- oder Auspuffnähe befinden. Sie können ihre Aufgabe nur dann zuverlässig erfüllen, wenn sie unter den Einsatzbedingungen auf Dauer elastisch bleiben. Typische Beispiele sind Dichtungen, Ventilmembranen, Schläuche, Faltenbälge und Kabelmäntel.

„Mit unserer neuen Produktreihe ELASTOSIL® R 756 reagieren wir auf die steigende Nachfrage nach Elastomerbauteilen für Anwendungen, in denen die Elastomere immer wieder über längere Zeiten sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sind.“

Dr. Jürgen Ismeier Marketing Manager, WACKER SILICONES

Temperaturen bis 300 °C

Gerade für solche Bauteile hat WACKER neue Festsiliconkautschuktypen auf den Markt gebracht, die besonders synergistisch mit Hitzestabilisatoren wechselwirken und daher Vulkanisate von außerordentlich hoher Hitzebeständigkeit liefern. Diese peroxidisch vernetzenden Silicone sind unter dem Namen ELASTOSIL® R 756 erhältlich und halten selbst über längere Zeitspannen Temperaturen von 250 Grad Celsius und mittelfristig Temperaturen von 300 Grad stand. Auch nach langer Temperaturbelastung haben ihre Vulkanisate noch ein gutes Rückstellvermögen. Ihr Druckverformungsrest, der ein Maß für das Rückstellvermögen darstellt, bleibt niedrig genug, um beispielsweise als elastische Dichtung wirken zu können.

Elastische Dichtung

Ein gutes Rückstellvermögen nach hoher Temperaturbelastung ist deshalb auch die Voraussetzung, damit Siliconelastomere in den Türdichtungen von selbstreinigenden Backöfen zum Einsatz kommen können. Solche Küchengeräte reinigen sich auf Knopfdruck selbstständig durch eine Pyrolyse – darunter versteht man den chemischen Abbau von organischen Substanzen durch Erhitzen ohne zusätzliche Luftzufuhr. Während des Selbstreinigungsprogramms wird der Backraum eine bestimmte Zeit lang auf etwa 500 Grad Celsius erhitzt. Bei diesen Temperaturen verschwelen Fettspritzer, herabgetropfte Braten- oder Obstsäfte und übergelaufene Speisereste. Zurück bleibt ein pulvriger Belag aus Kohlenstoff und Asche, der sich ohne große Mühen aus dem Backofen auskehren oder -wischen lässt. Das lästige Putzen bleibt dem Verbraucher erspart.

Das Produkt

ELASTOSIL® R 756
Das peroxidisch vernetzende Festsilicon ist außergewöhnlich hitzebeständig. Mit Stabilisator verkraftet das Vulkanisat Temperaturen von 250 Grad Celsius selbst über längere Zeitspannen und mittelfristig Temperaturen von 300 Grad.

Heißer Spalt

Trotz aufwändiger Konstruktion der Backofentür erhitzt sich die Profildichtung, die den Spalt zwischen dem Garraum des Backofens und der Ofentür abdichtet, während der Pyrolyse an einigen Stellen auf bis zu 300 Grad Celsius – für herkömmliche Silicondichtungen ist das zu heiß. Daher verwenden die Backofenhersteller bislang meist eine schlauchförmige Dichtung aus gewebter Glasseide, die im Innern mit einem Drahtgeflecht verstärkt ist. Das Drahtgeflecht verleiht der Dichtung das notwendige Rückstellvermögen.

Zwar verkraften die Materialien Glasseide und Draht prinzipiell die während der Pyrolyse auftretenden Temperaturen, dennoch altern die Glasseidendichtungen im Gebrauch recht schnell: Das Drahtgeflecht leiert durch das wiederholte Öffnen und Schließen der Backofentür allmählich aus und verliert dadurch seine stützende Wirkung. Das Glasseidengewebe wiederum nimmt beim Backen und Garen Fettdämpfe auf, die beim Abkühlen kondensieren, im Laufe der Zeit ranzig werden und verharzen und das Gewebe allmählich verhärten, sodass die Dichtung brüchig werden kann. Auch lassen sich Glasseidendichtungen nicht reinigen und sehen nach einiger Zeit unschön aus.

Eine technisch hochwertige Alternative zu den Glasseidendichtungen stellen Türprofildichtungen aus den neuen hitzestabilen Festsiliconen ELASTOSIL® R 756 dar. Sie halten den hohen Temperaturen, denen sie während der Pyrolyse ausgesetzt sind, stand und bleiben auch nach vielen Selbstreinigungszyklen noch elastisch genug, um zuverlässig als Dichtung wirken zu können.

Steigende Nachfrage

„Mit unserer neuen Produktreihe ELASTOSIL® R 756 reagieren wir auf die steigende Nachfrage nach Elastomerbauteilen für Anwendungen, in denen die Elastomere immer wieder über längere Zeiten sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sind“, betont Dr. Jürgen Ismeier, Marketing Manager bei WACKER SILICONES. „Hinsichtlich der Hitzebeständigkeit markiert ELASTOSIL® R 756 die Grenze dessen, was bei Siliconen derzeit technisch machbar ist.“

Für den Silicon-Verarbeiter bietet WACKER sowohl den farblosen, transluzenten Basis- Kautschuk ohne Zusatzstoffe als auch verarbeitungsfertige Compounds, die bereits mit besonders effektiven Hitzestabilisatoren ausgerüstet sind. Welche Temperaturbelastungen die vulkanisierten Silicone verkraften, hängt vom ausgewählten Hitzestabilisator und seiner Einsatzmenge ab und auch die Farbe des Vulkanisats wird durch die Auswahl des Hitzestabilisators bestimmt. Entscheidet sich der Verarbeiter für den farblosen Basis-Kautschuke hat er die Freiheit, das Compound optimal auf seinen Verarbeitungsprozess und seine Anforderungen hinsichtlich der Temperaturstabilität und der Farbe abzustimmen. Beim Fertig-Compound spart er dafür den Mischprozess.

Vielfältig sind auch die Verarbeitungsmöglichkeiten: Die neuen Festsiliconkautschuktypen können in Formpressverfahren, durch Spritzgießen und – die Auswahl eines geeigneten, mit dem Vernetzer kompatiblen Hitzestabilisators vorausgesetzt – durch Extrusion verarbeitet werden. Somit lässt sich ein breites Spektrum an Formteilen und Profilen problemlos fertigen.

„ELASTOSIL® R 756 markiert die Grenze dessen, was bei Siliconen hinsichtlich Hitzebeständigkeit derzeit machbar ist.“

Dr. Jürgen Ismeier Marketing Manager, WACKER SILICONES