Dichtungsmaterialien auf PTFE-Basis

Mara Hofacker,

Leitfähige Werkstoffe für elektrische Verbindungen

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 elastomervorgespannten 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.

Trelleborg bringt mit Turcon MC1 und Turcon MC2 elektrisch leitfähige Dichtungsmaterialien auf PTFE-Basis für dynamische Anwendungen auf den Markt. © Trelleborg

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.

Die elektrisch leitfähigen Werkstoffe Turcon MC1 und Turcon MC2 auf PTFE-Basis. © Trelleborg

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.

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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.
Die Grafik zeigt den Vergleich einer Ableitung mittels leitfähiger Dichtung zur Vermeidung von Spannungsüberschlägen. © Trelleborg

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 die beiden Werkstoffe 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.

Prof. Dr. Konrad Saur, Vice President Innovation & Technology bei Trelleborg Sealing Solutions, erklärt: „Damit können wir der starken Nachfrage im Markt nachkommen, wenn es um Elektrifizierung von Antrieben, Elektromobilität, Sensorik und IoT-Lösungen geht.“

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