Trelleborg stellt einzigartige, elektrisch leitfaehige Dichtungsmaterialien auf PTFE-Basis fuer dynamische Anwendungen vor

Trelleborg Sealing Solutions führt zwei neue Werkstoffe ein: Turcon® MC1 und Turcon® MC2. Hierbei handelt es sich um die einzigen elektrisch leitfähigen Werkstoffe auf PTFE-Basis (Polytetrafluoroethylen), die für den Einsatz in feder- und Elastomer-vorgespannten Dichtungen geeignet sind. Da sie für die Verwendung in dynamischen Anwendungen vorgesehen sind, bieten Dichtungen und Lager aus diesen Werkstoffen eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen beweglichen Teilen.

Prof. Dr. Konrad Saur, Vice President Innovation & Technology bei Trelleborg Sealing Solutions, merkt dazu an: „Turcon® MC1 und Turcon® MC2 sind einzigartig und wurden speziell für die Verwendung in feder- und Elastomer-vorgespannten Dichtungen und Lagern entwickelt. Mit diesen Werkstoffen haben wir auf die hohe Nachfrage auf dem Markt zur Unterstützung der Elektrifizierung von Antrieben, von eMobility, Sensoranwendungen und IoT-Lösungen reagiert.“

 Soeren Roepstorff, Development Manager in der Produktionsstätte von Trelleborg in Helsingør (Dänemark), wo die neuen Werkstoffmischungen entwickelt wurde, erklärt: „Leitfähige Elastomere sind zwar verfügbar, aber vorrangig für statische Anwendungen. Die derzeit verfügbaren, leitfähigen Kunststoffe, die im Spritzgussverfahren eingesetzt werden können, bieten eine geringe Flexibilität und eignen sich weniger für die Abdichtung und für den Einbau in geschlossenen Nuten.

 „Mit Turcon® MC1 und Turcon® MC2 erfüllen wir die Anforderungen unserer Kunden in Bezug auf leitfähige Dichtungsmaterialien aus Kunststoff, die wirksam und zuverlässig als Dichtungen und Lager in dynamischen Anwendungen zum Einsatz kommen können. Dank dieser Werkstoffe können Entwickler verbesserte, PTFE-basierte Dichtungsgeometrien einsetzen und deren Vorteile in Anwendungen ausschöpfen, in denen eine elektrische Leitfähigkeit erforderlich ist, beispielsweise in Hydrauliksystemen oder Elektromotoren.“

Reines PTFE ist ein hervorragendes Isoliermaterial und bietet einen Widerstand von ca. 2 x 10+17 Ohm-cm. PTFE-Werkstoffmischungen können dann Strom leiten, wenn leitfähige Füllstoffe hinzugefügt werden. Diese müssen sich zudem innerhalb der PTFE-Matrix verbinden. In der Vergangenheit waren nur PTFE-basierte Werkstoffmischungen mit einer Kohlenstofffüllung über einem bestimmten „Schwellwert“ leitfähig.

 Die elektrische Leitfähigkeit wurde bei diesen ursprünglichen, kohlenstoffgefüllten Werkstoffen auf PTFE-Basis nur zufällig erreicht. Der elektrische Widerstand galt nicht als primäre technische Anforderung. In diesem Punkt sind Turcon® MC1 und Turcon® MC2 jedoch verschieden: Sie wurden speziell für die elektrische Leitfähigkeit in dynamischen Dichtungsanwendungen entwickelt. Daher wurde ihre Dichtleistung für diese Einsatzbereiche optimiert.

Elektrisch leitfähige Dichtungsmaterialien kommen in wichtigen Anwendungen zum Einsatz:

• Ein Worst-Case bei Flugzeugen ist der Kontakt mit Blitzen. Die statische Aufladung, die beim Flug durch die Luft erzeugt wird, ist jedoch weniger kritisch. Elektrisch leitfähige Dichtungen in Fahrwerken sorgen beispielsweise dafür, dass Elektrizität oder statische Aufladung sicher abgeleitet wird.
•  Bei der Übertragung einer elektrischen Ladung über den Spalt zwischen zwei Komponenten kann es zur Funkenbildung oder zu Streustrom in Maschinen und Systemen (z. B. in Elektromotoren) kommen. Dies kann zu Lochfraß an Geräteteilen und zur Karbonisierung von Schmierstoffen oder Schmierfett führen. Kommen elektrisch leitfähige Dichtungen oder Lager zum Einsatz, wird das System geerdet, indem ein direkter Pfad zwischen zwei Komponenten geschaffen wird und Korrosionsprobleme vermieden werden.
• Signale werden gelegentlich direkt an einen oder von einem Sensor im System gesendet. Diese Signalübertragung wird durch den Einsatz elektrisch leitfähiger Dichtungen oder Lager ermöglicht, da durch sie ein direkter Pfad für das Signal geschaffen wird. Systementwickler können sich jetzt komplexeren Systemen widmen, bei denen sogar künstliche Intelligenz genutzt wird. Und dafür sind keine zusätzlichen elektrischen Schaltungen erforderlich.  

Zur Bestätigung der elektrischen Leitfähigkeit von Turcon® MC1 und Turcon® MC2 wurden diese Werkstoffmischungen in den internen Laboren von Trelleborg umfangreichen Prüfungen unterzogen, u. a. einer Simulation realer Bedingungen auf einem speziellen Prüfstand. Die Ergebnisse zeigten für Turcon® MC1 und Turcon® MC2 einen potenzialfreien Kontaktwiderstand, der auch bei geringem Anpressdruck zu vernachlässigen war (hohe Leitfähigkeit). Auch beim Einsatz mit Öl war der Widerstand gering, d. h. die Leitfähigkeit war hoch.

Turcon® MC1 ist ein mittel gefüllter Werkstoff für dynamische Anwendungen, in denen eine mittlere bis hohe Leitfähigkeit erforderlich ist. Turcon® MC2 ist dagegen ein stark gefüllter Werkstoff für dynamische Anwendungen, die eine hohe Leitfähigkeit erfordern.

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