Leit­fä­hi­ge Werk­stof­fe für elek­tri­sche Verbindung

Trel­le­borg Sealing Solu­ti­ons führt mit Tur­con MC1 und Tur­con MC2 zwei neue Werk­stof­fe ein. Die elek­trisch leit­fä­hi­gen Werk­stof­fe auf PTFE-Basis (Poly­te­tra­fluo­roethy­len) sind für den Ein­satz in feder- und Elas­to­mer-vor­ge­spann­ten Dich­tun­gen geeig­net. Da sie für die Ver­wen­dung in dyna­mi­schen Anwen­dun­gen vor­ge­se­hen sind, bie­ten Dich­tun­gen und Lager aus die­sen Werk­stof­fen eine zuver­läs­si­ge elek­tri­sche Ver­bin­dung zwi­schen beweg­li­chen Teilen.
„Tur­con MC1 und Tur­con MC2 sind ein­zig­ar­tig und wur­den spe­zi­ell für die Ver­wen­dung in feder- und Elas­to­mer-vor­ge­spann­ten Dich­tun­gen und Lagern ent­wi­ckelt“, sagt Prof. Dr. Kon­rad Saur, Vice Pre­si­dent Inno­va­ti­on & Tech­no­lo­gy bei Trel­le­borg Sealing Solu­ti­ons. „Damit kön­nen wir der star­ken Nach­fra­ge im Markt nach­kom­men, wenn es um Elek­tri­fi­zie­rung von Antrie­ben, Elek­tro­mo­bi­li­tät, Sen­so­rik und IoT-Lösun­gen geht.“
„Leit­fä­hi­ge Elas­to­me­re sind zwar ver­füg­bar, jedoch haupt­säch­lich für sta­ti­sche Anwen­dun­gen“, erklärt Soe­ren Roepstorff, Deve­lo­p­ment Mana­ger in der Pro­duk­ti­ons­stät­te von Trel­le­borg in Hel­sin­gør (Däne­mark), wo die neu­en Werk­stof­fe ent­wi­ckelt wur­den. „Die der­zeit erhält­li­chen 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 erfüllt Trel­le­borg die Anfor­de­run­gen sei­ner Kun­den an 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 Dich­tungs­geo­me­trien auf PTFE-Basis ein­set­zen und deren Vor­tei­le in Anwen­dun­gen nut­zen, die eine elek­tri­sche Leit­fä­hig­keit erfor­dern, 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. Bis­her waren nur PTFE-basier­te Werk­stoff­mi­schun­gen mit einer Koh­len­stoff­fül­lung über einem bestimm­ten „Schwell­wert“ leit­fä­hig. Die elek­tri­sche Leit­fä­hig­keit wur­de bei die­sen koh­len­stoff­ge­füll­ten Werk­stof­fen auf PTFE-Basis nur zufäl­lig erreicht. Der elek­tri­sche Wider­stand galt nicht als pri­mä­re tech­ni­sche Anfor­de­rung. Hier unter­schei­den sich Tur­con MC1 und Tur­con MC2: Trel­le­borg hat sie spe­zi­ell für die elek­tri­sche Leit­fä­hig­keit in dyna­mi­schen Dich­tungs­an­wen­dun­gen ent­wi­ckelt und ihre Dicht­leis­tung für die­se Ein­satz­be­rei­che verbessert.
Elek­trisch leit­fä­hi­ge Dich­tungs­ma­te­ria­li­en kom­men in wich­ti­gen Anwen­dun­gen zum Einsatz:

• Ein Worst-Case-Sze­na­rio bei Flug­zeu­gen ist der Blitz­schlag. 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, zum Bei­spiel in Elek­tro­mo­to­ren, kom­men. Dies kann zu Loch­fraß an Gerä­te­tei­len und zur Ver­koh­lung von Schmier­mit­tel oder Fett füh­ren. Kom­men elek­trisch leit­fä­hi­ge Dich­tun­gen oder Lager zum Ein­satz, wird das Sys­tem geer­det, indem ein direk­ter Pfad zwi­schen zwei Kom­po­nen­ten geschaf­fen und dadurch Kor­ro­si­on ver­mie­den wird.
• 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. Sys­tem­her­stel­ler kön­nen so kom­ple­xe­re Sys­te­me ent­wi­ckeln, bei denen künst­li­che Intel­li­genz genutzt wird – ohne zusätz­li­che elek­tri­sche Schaltungen.

Um die elek­tri­sche Leit­fä­hig­keit von Tur­con MC1 und Tur­con MC2 nach­zu­wei­sen, hat Trel­le­borg die Werk­stoff­mi­schun­gen in eige­nen Labo­ren umfang­reich getes­tet, unter ande­rem in einem spe­zi­el­len Prüf­stand, der rea­le Bedin­gun­gen simu­liert. 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 und die Leit­fä­hig­keit hoch. Tur­con MC1 ist ein mit­tel gefüll­ter Werk­stoff für dyna­mi­sche Anwen­dun­gen, die eine mitt­le­re bis hohe Leit­fä­hig­keit erfor­dern. Tur­con MC2 hin­ge­gen ist ein hoch gefüll­ter Werk­stoff für dyna­mi­sche Anwen­dun­gen mit hoher Leitfähigkeit.