Siegelwissenschaft

Eine Dichtung dient als Barriere zwischen Räumen mit unterschiedlichen Materialien oder unterschiedlichen Drücken. Die Anforderungen an die Versiegelung richten sich nach der Anwendung. Hauptanwendungsgebiete sind Orte, an denen Materialverluste (z. B. Schmierstoffe) beseitigt und das Eindringen von Fremdstoffen (z. B. Staub) in das System verhindert werden muss.

Zusätzlich zu diesen Anforderungen müssen Dichtungen während einer vorgeschriebenen Lebensdauer zuverlässig funktionieren. Das kann eine Herausforderung sein, denn sie unterliegen einem Verschleiß durch Bewegung, Temperatur oder chemischen Angriff. Außerdem ist es wichtig, dass die Dichtung einen möglichst geringen Stromverbrauch (Reibung) hat und zu Wartungszwecken entfernt werden kann.

Darüber hinaus gibt es in Bezug auf Dichtungen und Schmiermittel mehrere Bedenken, darunter Quellung und Schrumpfung sowie die Auswirkungen der Verwendung von Mineral-, PAO- und Silikonölen.

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Quellung und Schrumpfung:Quellung und Schrumpfung sind die wichtigsten Veränderungen, die Dichtungsmaterialien nach dem Kontakt mit Schmierstoffen erfahren.

Das Quellen wird durch Diffusion in die Oberflächenbereiche des Dichtungsmaterials verursacht, bis es gesättigt ist. Das Quellverhalten hängt nicht nur von der chemischen Struktur des Öls und des Polymermaterials ab, sondern auch vom Vernetzungsgrad des Polymers.

In den meisten Fällen ist die Schrumpfung das Ergebnis des Verlustes von Weichmachern im polymeren Dichtungsmaterial.

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Mineralöle:Es ist zu beachten, dass Schmierstoffe auf Mineralölbasis und einem hohen Aromatenanteil generell eine schlechtere Dichtungsverträglichkeit aufweisen als hochraffinierte Öle. Es ist auch bekannt, dass Esteröle eine relativ schlechte Verträglichkeit aufweisen. Bei Ölen mit ähnlicher chemischer Struktur nimmt die Quellneigung mit steigender Viskosität ab.

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Polyalphaolefine (PAOs):PAO-Öle sind synthetische Kohlenwasserstoffe und im Gegensatz zu Mineralölen, die aus einer Vielzahl unterschiedlicher Moleküle bestehen, aus dem gleichen Molekül aufgebaut. Ihr Verhalten hinsichtlich der Elastomerverträglichkeit ähnelt dem von Mineralölen.

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Silikonöle:Aufgrund ihrer chemischen Struktur, die sich stark von der vieler Elastomere unterscheidet, weisen Silikonöle oft eine gute Verträglichkeit mit Dichtungsmaterialien auf.

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Elastomerdichtungen sind von Natur aus relativ weich und elastisch. Aufgrund dieser Eigenschaften nimmt ein Gummimaterial die Form seines Gegenstücks an. Dies kann dazu führen, dass die beiden Teile zusammenkleben. In solchen Fällen ist es wichtig, ein Gleitmittel als Trennmedium zu verwenden.

Durch Quellung oder Schwindung verändern Elastomere E-Modul, Zugfestigkeit und Härte. Dadurch können bei Unverträglichkeiten die mechanischen Eigenschaften von Elastomeren stark verändert werden.

In jedem Fall ist es ratsam, Verträglichkeitstests zwischen Schmierstoff und Dichtungsmaterial durchzuführen, da Elastomere derselben Klasse ein unterschiedliches Quellverhalten aufweisen können. Gründe hierfür können unterschiedliche Weichmacher, Weichmachergehalt oder der Polymerisationsgrad sein.

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