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    Gleiten ohne Ölfilm
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    Technik

    Gleiten ohne Ölfilm

    Silikonartikel lassen sich wegen des hohen Gleitreibungskoeffizienten häufig schwer montieren. Abhilfe schaffen Festkautschuktypen, die zu Elastomeren mit
    Veröffentlicht
    09. Dezember 2010
    Lesezeit
    4 Minuten
    Rubrik
    Technik

    Silikonelastomere waren noch vor 50 Jahren ein exotisches Material. Heute sind sie aus vielen industriellen Anwendungen und aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Auch in der Medizin-, Pharma- und Lebensmitteltechnik werden Silikone wegen ihres außergewöhnlichen Eigenschaftsspektrums genutzt, etwa für Backformen, Dosiereinrichtungen, Schläuche, Dichtungen und Ventile. Silikonelastomere sind chemisch und physiologisch inert, hitzebeständig, kälteflexibel und alterungsbeständig. Ohne Weichmacher- und Stabilisatorzusatz bleiben ihre physikalischen und technischen Eigenschaften zwischen -40 und +180 °C unverändert; selbst anhaltende niedrige oder hohe Temperaturen und mechanische Belastungen – auch unter Sauerstoff-, Ozon- und Strahlungseinwirkung – führen nicht zur Alterung. Hierin unterscheiden sie sich von allen organischen Elastomeren. Silikonelastomere nehmen kein Wasser auf und besitzen eine wasserabweisende Oberfläche, sind jedoch durchlässig für Wasserdampf und andere Gase. Sie sind elektrische Isolatoren und dämpfen Schwingungen. In vielen Situationen stört jedoch ihre gummitypische, stumpfe Oberfläche: Silikonelastomere haben einen hohen Gleitreibungskoeffizienten. Zudem neigen Silikonartikel dazu, aneinander zu haften. Diese Reibungs- und Haftungseffekte erschweren das Handling bei der Montage und im Einsatz. Silikonschläuche beispielsweise lassen sich nur mit Mühe durch Hülsen führen; zusammenhaftende Silikondichtringe müssen oftmals vor der Montage separiert werden.

    Das Problem der Oberflächenreibung lässt sich durch den Einsatz ölausschwitzender Silikonelastomere lösen. Sie enthalten ein spezielles Silikonöl, das fortwährend zur Oberfläche des vulkanisierten Materials wandert und dort einen flüssigen Ölfilm erzeugt. Dieser Film sorgt für die Reibungsverminderung, wie sie zum Beispiel während der Montage gewünscht ist. Ölausschwitzende Silikonelastomere konnten sich überall dort durchsetzen, wo das austretende Öl nicht stört. Sie bewähren sich beispielsweise für Steckerabdichtungen und Dichtkissen. Hier erleichtert das austretende Öl nicht nur die Montage der Dichtungen, sondern schafft auch noch eine zusätzliche Sicherheit gegen eindringende Feuchtigkeit.

    Kommt es aber auf Sauberkeit an, kann ein solcher Ölfilm stören. In medizin-, pharma- oder lebensmitteltechnischen Anwendungen verbietet sich der Einsatz ölausschwitzender Silikone gänzlich. Hier gab es bislang nur die Möglichkeit, entweder den hohen Reibwiderstand zu akzeptieren oder aber die Oberflächeneigenschaften nachträglich – etwa durch Aufbringen einer dünnen Beschichtung – zu modifizieren.

    Beides ist nun nicht mehr notwendig: Wacker hat Festsilikonkautschuktypen entwickelt, deren Vulkanisate eine intrinsisch gleitfähige Oberfläche haben. Bei ihnen entsteht der reibungsvermindernde Effekt ohne Bildung eines Silikonölfilms. Sie sind deshalb auch für Anwendungen geeignet, in denen ölausschwitzende Silikonelastomere bisher tabu waren.

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    Die Silikonprodukte enthalten weder Weichmacher noch Stabilisatoren und sind geruchs- und geschmacksneutral. Erhältlich sind zwei Typenreihen, deren Vulkanisate entsprechend den deutschen, französischen und amerikanischen Vorschriften lebensmittelkonform sind (Elastosil R plus 4066 und Elastosil R plus 4366) sowie ein Typ, der den strengen Anforderungen der Medizintechnik genügt (Silpuran 8630/60). Ihr Vulkanisat ist gemäß ISO 10993-1 undUSP Class VI als biokompatibel zertifiziert worden. Bei diesen Festsilikonen wird der reibungsvermindernde Effekt durch ein besonderes Rezepturkonzept erreicht. Die Oberfläche ist nahezu trocken und dennoch gleitfähig. Dies führt zu einer Haptik, die für Silikon-elastomere untypisch ist. Der Gleitreibungskoeffizient ist etwa 50 bis 70 % niedriger als der von vergleichbaren Standard-Festsilikontypen. Der reibungsvermindernde Effekt ist eine intrinsische Eigenschaft des Materials: Schneidet man beispielsweise ein extrudiertes Profil durch, so sind die Schnittflächen sofort gleitfähig. Die mechanischen Eigenschaften der Vulkanisate sind ausgewogen und liegen auf hohem Niveau. Eine besondere Stärke ist ihr hoher Weiterreißwiderstand – die Vulkanisate sind also kerbfest.

    Daher ist die Gefahr gering, dass Bauteile aus diesen Materialien etwa beim Ein- und Ausbau oder im Gebrauch beschädigt werden. Die Silikonteile lassen sich leicht montieren und, etwa zu Wartungs- oder Reinigungszwecken, auch einfach ausbauen. Besonders bei beengten Einbauverhältnissen erweist sich die gleitfähige Oberfläche als hilfreich. Auch kann bei der Montage auf den Einsatz von Trennmitteln wie Talkum verzichtet werden.

    Hinsichtlich der Verarbeitung stellen die Festsilikonprodukte, die allesamt durch platinkatalysierte Additionsvernetzung vulkanisieren, keine besonderen Ansprüche. Die in der Reihe Elastosil R plus 4066 zusammengestellten Festsilikonkautschuktypen sowie das Silpuran 8630/60 können in allen gängigen Formpressverfahren (Moulding-Verfahren) verarbeitet werden. Mit ihnen lassen sich Formteile auch in kleineren und mittleren Serien kostengünstig herstellen. Die Reihe Elastosil R plus 4366 umfasst Festkautschuktypen, die für eine Weiterverarbeitung durch Extrusion konzipiert wurden. Diese Silikontypen eignen sich daher für die Fertigung von Profilen und Schläuchen.

    Mit ihrer reibungsverminderten Oberfläche können die Silikonprodukte auch die Endanwendung erleichtern. So lässt sich etwa ein Medikament leichter und kontrollierter injizieren, wenn der am Kolben der Spritze befestigte Dichtring sanft über die Innenwand der Spritze gleitet. Reibung zwischen Schlauchmaterial und Körpergeweben erschwert auch das Legen eines Katheters. Hier kann ein intrinsisch gleitfähiges Silikonprodukt die Entwicklung neuer Typen von Kathetern und Drainagen ermöglichen. Auch in der Lebensmitteltechnik lässt sich die intrinsisch gleitfähige Silikonoberfläche vorteilhaft nutzen, etwa in Backformen, flexiblen Gefrierformen oder Schläuchen. In Dosierschläuchen etwa kann die verringerte Reibung dafür sorgen, dass sich feste Lebensmittelzutaten leichter dosieren lassen.

    Online-Info www.dei.de/1210404

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