Was ist mit Gummi?

Gute Eigenschaften, schwierig in der Verarbeitung

Gummi ist das am häufigsten verwendetes Material für diese Zwecke und hat einige Vorteile. Es dichtet nämlich sehr gut ab. Der typische Druckverformungsrest für Nitrilkautschuk bei Standardbedingungen von 100 °C/24h beträgt 20-30 %. Darüber hinaus sind diese Kautschuk-basierten Produkte eine bewährte Option, die zudem thermisch, chemisch und mechanisch robust ist und niedrige Materialkosten aufweist. Ein eklatanter Nachteil ist jedoch, dass sie besonders schwierig in die Produktion zu integrieren sind.

Bei runden Dichtungsgeometrien dürften die Nachteile in den meisten Fällen nichts ins Gewicht fallen und O-Ringe aus Gummi die wirtschaftlichste Lösung sein. Bei Dichtschnuren oder -bändern, wie sie bei Gehäusen verwendet werden, ist eine effiziente Produktion noch komplizierter. Sie erfordern einen zusätzlichen manuellen Klebeschritt an der Verbindungsstelle der beiden Enden, was den Prozess zeitaufwändiger macht.

Komplexere Gummigeometrien können durch Stanzen oder Vulkanisieren hergestellt werden. Dies ermöglicht zwar einfache Produktionsverfahren, doch können die Vorteile nur bei hohen Stückzahlen genutzt werden, da die kostenintensiven Formen für jede Geometrie vorgehalten werden müssen.

Abdichten der Fügespalte mit thermoplastischen Elastomeren

Eine Alternative mit begrenzter Temperaturanwendungsspanne

Eine Alternative bieten Dichtungen aus Thermoplastischen Elastomeren (TPE). Sie werden im Spritzgussverfahren direkt auf das Bauteil aufgebracht. Sie sind robust, abriebfest und haften gut auf technischen Kunststoffen wie PA, PC oder PBT, wodurch die Dichtung verliersicher ist. Bei Raumtemperatur verhalten sich TPE wie klassische Elastomere, aber ihr thermoplastischer Anteil begrenzt den Temperatureinsatzbereich auf 80-100 °C, wobei der Druckverformungsrest bei höheren Temperaturen zunimmt. Bei TPU liegt der Druckverformungsrest bei etwa 80 % (100 °C/24 h), während andere TPE-Typen Werte von 50 % erreichen können.

Der Spritzgussprozess ist weniger komplex als das Vulkanisieren. TPU sind jedoch aufgrund ihrer mäßigen Verarbeitungseigenschaften und einem benötigen Werkzeug für jede Geometrie nicht so leicht herzustellen. Außerdem ist eine Mehrkomponenten-Spritzgussmaschine erforderlich, um ein erneutes Einsetzen des Bauteils in einem zusätzlichen Prozessschritt zu vermeiden.

Erst ist es flüssig, dann ist es fest

Günstiger, mehr flexibel, und bessere Ergebnisse: Flüssigdichtungen

Mit Flüssigdichtungen können solche Investitionskosten vermieden werden. Bei diesen Dichtungstypen handelt es sich um fließfähige, hochviskose Produkte auf Klebstoffbasis, die je nach gewünschter Höhe und Form dosiert werden und dann in ihrer Anwendungsposition aushärten. Durch ihre Anwendungsflexibilität eignen sie sich für komplexe, auch dreidimensionale Bauteilgeometrien. Ein weiterer Vorteil von Flüssigdichtungen im Vergleich zu Feststoffdichtungen besteht darin, dass sie sich verformen und verkleben und nicht nur auf unebenen Oberflächen aufliegen, wodurch sie diese besser abdichten, und gleichzeitig höhere Fertigungstoleranzen zulassen. Dies wird als Form-In-Place-Gasket oder FIPG-Methode bezeichnet.

Der FIPG-Prozess (Form-In-Place Gasket)

Diese Methode der Verwendung von Flüssigdichtungen ist als FIPG-Prozess (Form-In-Place Gasket) bekannt. Bisher wurden für Flüssigdichtungen häufig Silikon- oder Polyurethan-basierte Produkte verwendet. Diese erfordern weniger Prozessschritte als Gummi- oder TPU-Dichtungen, reduzieren Rüstzeiten der Maschinen und führen zu weniger Ausschuss als Stanzformen. Produktionsprozesse können leicht automatisiert werden, wobei nur ein System für alle zu produzierenden Komponenten benötigt wird. Potenzielle Dosierfehler bei Dichtungsraupen werden durch Fluoreszenz zur optischen In-Line-Qualitätskontrolle erkannt. Da es nicht mehr notwendig ist, eine große Anzahl von Dichtungen auf Lager zu halten, sind Lagerkosten kein Thema.

Obwohl ihre Dichtung effektiv ist, härten diese Zwei-Komponenten-Systeme langsam aus und eignen sich daher besser für große Bauteile oder Kleinserien. Im letzteren Fall konnte der unkomplizierte und flexible Prozess von Flüssigdichtungen oft nicht die langsamere Geschwindigkeit im Vergleich zu Gummi- oder TPU-Dichtungen ausgleichen.

The CIPG process (Cure-In-Place-Gasket)

Jedoch sind seit einiger Zeit lichtaushärtende Einkomponenten-Acrylate auf dem Markt, die ihre Stärken in der Großserienproduktion durch schnelle CIPG-Prozesse (Cure-In-Place-Gasket) demonstrieren. Hochenergetisches UV-Licht sorgt dafür, dass der Klebstoff innerhalb von Sekunden seine Endfestigkeit erreicht, was kurze Zykluszeiten und die direkte Weiterverarbeitung der Komponenten ermöglicht, wichtige Aspekte zur Erzielung eines hohen Produktionsvolumens.

Ihre guten Formrückstelleigenschaften gewährleisten eine zuverlässige Abdichtung nach dem Fügen; ein geringer Druckverformungsrest von bis zu 10 % (85 °C, 24 h) ermöglicht es ihnen, ihre ursprünglichen Geometrien wiederherzustellen, wenn kein Druck mehr besteht. Zahlreiche oberflächentrockene Varianten ermöglichen eine wiederholte Demontage. Darüber hinaus erfüllen acrylatbasierte CIPGs die Anforderungen der Schutzart IP67 dank ihrer wasserabweisenden Eigenschaften. Sie sind PWIS- und lösemittelfrei und bieten einen Einsatztemperaturbereich von -40 bis 120 °C.

Erkennen Sie den Unterschied zwischen FIPG- und CIPG-Verfahren

Vielseitiger Flüssigdichtstoff: DELO PHOTOBOND SL4165

Ein Beispiel für einen guten Flüssigdichtstoff ist DELO PHOTOBOND SL4165, der einen Druckverformungsrest von 15 % aufweist und damit ein gutes Rückstellvermögen besitzt. Diese Eigenschaften sorgen für ein zuverlässiges Abdichten und helfen den Herstellern, die Anforderungen an die Dichtigkeit gemäß IP67, der IP-Klassifizierung für Smartphones, zu erfüllen.

DELO PHOTOBOND SL4165 härtet mit UV- oder sichtbarem Licht in Sekundenschnelle ohne erforderliche Wärmezugabe aus und ermöglicht so das erwähnte Cure-In-Place-Gasket-Verfahren. Er ist ein-komponentig und ist frei von Lösemitteln und lackbenetzungsstörenden Substanzen.

Das Anwendungsspektrum umfasst die Abdichtung von Gehäusen in der Unterhaltungselektronik wie Haushaltsgeräte oder Festnetz- und Mobiltelefone. Auch im Bereich der Leistungselektronik im Automobil ist der Einsatz dieses CIPG-Dichtstoffs denkbar, etwa in Hochspannungsakkumulatoren oder elektronischen Getriebesteuerungskomponenten. Dies ist nur eines von mehreren CIPG-Materialien, die DELO im Angebot hat, jedes mit seinen eigenen Eigenschaften, die optimal auf den jeweiligen Anwendungsfall der Dichtung abgestimmt sind.

Nehmen Sie 2: Dichten und Kleben in einem Arbeitsgang

Nehmen Sie 2: Dichten und Kleben in einem Arbeitsgang

Klebdichten ist die ideale Lösung, wenn eine Dichtung bewusst unlösbar sein soll. Auch hier ist es möglich, beliebige Geometrien zu erzeugen und die Fluoreszenz zur Inline-Qualitätskontrolle zu nutzen. Ein weiterer Vorteil ist die Kraftübertragung, denn Klebstoffe dichten Bauteile nicht nur ab, sondern verbinden sie dauerhaft. Dies führt zu einem geringeren Platzbedarf. Schrauben werden nicht mehr benötigt, was kleinere Gehäuse, eine Miniaturisierung der Baugruppen und weniger Produktionsschritte ermöglicht.

Für großvolumige Anwendungen eignen sich je nach den thermischen und chemischen Anforderungen insbesondere lichthärtende Acrylate und Epoxidharze. Während Epoxidharze etwas temperaturstabiler sind, bieten Acrylate größere Flexibilität und schnellere Aushärtung. Darüber hinaus gibt es für beide Produktfamilien dualhärtende Varianten. Durch Aushärtung im Ofen oder durch Kontakt mit Luftfeuchtigkeit gewährleisten diese Klebstofftypen eine vollständige Vernetzung auch in schattigen Bereichen.

Fazit

Dichtungen sind nicht nur Gummiringe. Wie jede andere Kategorie sind auch sie vielfältiger denn je geworden. Die Klebtechnologie mit ihren lichthärtenden Flüssigdichtungen und Dichtkleben-Lösungen bietet den Anwendern neue Möglichkeiten, ihr Design zu optimieren und sowohl effiziente als auch flexible Produktionsprozesse zu erreichen.