Freudenberg Sealing Technologies entwickelt „Hochleistungs“-Polyurethan-Dichtung

Mar 02, 2024

In vielen Ländern der Welt ist das Trinkwasser stark verunreinigt: Schadstoffe wie Mikroplastik, Bakterien, Viren und Pestizide können die Qualität des Wassers negativ beeinflussen. Freudenberg Sealing Technologies hat eine Dichtungslösung für ein Wasseraufbereitungsgerät entwickelt, das Leitungswasser nicht nur filtert, sondern es auch mit Mineralien, Spurenelementen und auf Wunsch auch Kohlensäure anreichert.

Bei der ersten Entwicklung des Geräts stand der Kunde vor einer technischen Herausforderung: Die Ventile herkömmlicher Kohlendioxid-Kartuschen sind nicht vollständig standardisiert und weisen viele verschiedene Abmessungen auf, die in unterschiedlichen Höhen angeschlossen werden.

„Nach der Kontaktaufnahme des Kunden begannen wir mit der Analyse der besonderen Bedingungen, die eine solche Dichtung erfüllen muss“, sagt Ulrich Wüstenhagen, Produktentwicklung Pneumatik bei Freudenberg Sealing Technologies. „Es wurde schnell klar, dass dieses Projekt sowohl unsere Materialkompetenz als auch unser Entwicklungs-Know-how und unsere Erfahrung in der Herstellung solcher Produkte erfordert.“

Dichtungsleistung

Die Ventile von Kohlendioxidkartuschen werden in Wasserreiniger mit genormtem Trapezgewinde eingeschraubt. Anschließend werden Kartusche und Gerät fest miteinander verbunden. Anschließend senkt ein Druckminderer am Gerät den Kartuschendruck von 60 bar auf einen dauerhaften Arbeitsdruck von etwa drei bar. Die Abdichtung im Spalt zwischen dem Druckminderer am Gerät und dem Ventil der Gaskartusche muss nun etwas Außergewöhnliches leisten: Da sie über längere Zeit dem Druck von 60 bar ausgesetzt ist, dringt Kohlendioxid bis zur Sättigungstemperatur in das Material ein. Beim Einsatz des Wasserreinigers sinkt der Druck schnell und das Gas dehnt sich schlagartig aus. Bei dieser schnellen Dekompression entweicht das im Material enthaltene Gas wieder aus dem Material. Dies ist kein Problem, wenn die Dichtung aus dem richtigen Material gefertigt ist. Wenn das Material jedoch Mängel aufweist, in denen sich CO2 ansammeln kann, oder wenn es grundsätzlich ungeeignet ist, entstehen durch die Ausdehnung Blasen, die die Dichtung beschädigen.

Neben dem richtigen Material muss die Dichtung auch die richtige Geometrie haben, um diesen harten Bedingungen standzuhalten. Es muss sowohl die unterschiedlichen Anschlussmaße der Ventile an den Gaskartuschen ausgleichen als auch den Kartuschenwechsel für den Anwender einfach machen. Dabei sorgt eine clevere Kombination aus Material und Geometrie für ein möglichst geringes Reibungsmoment beim Ein- und Ausdrehen der Kartusche.

Design und Material

Das Unternehmen gibt an, dass die Kunden an einem engen Termin arbeiteten, der nicht viel Zeit für umfangreiche Tests ließ. Unter Rückgriff auf das vorhandene Material- und Fertigungs-Know-how begann Freudenberg Sealing Technologies in enger Zusammenarbeit mit dem Gerätehersteller die optimale Dichtungslösung und das perfekte Material zu finden. Das Hochleistungspolyurethan des Unternehmens, 93 AU V167, ist belastbar und verfügt über eine hervorragende Zugfestigkeit sowie eine hohe Bruchdehnung. Es ist sehr elastisch, verschleißfest und gemäß EU-Verordnung 10/2011 für den Lebensmittelkontakt zugelassen. Es entspricht außerdem den FDA-Anforderungen und den 3-A-Hygienestandards.

Der Dichtungsschnellservice des Unternehmens, Freudenberg Xpress, lieferte die ersten CNC-gefrästen Prototypen und übernahm anschließend die Produktion von zwei Vorserien mit jeweils rund 1.000 CNC-gefrästen Dichtungen. Im nächsten Schritt war die Expertise der Spezialisten von Freudenberg Sealing Technologies für die Herstellung und Bemusterung eines Spritzgusswerkzeugs gefragt, mit dem nun die Serienteile wirtschaftlich und einsatzbereit bereitgestellt werden.

„Dank einer sehr pragmatischen Vorgehensweise sind wir mit unserem Kunden in kurzer Zeit zu einer maßgeschneiderten Lösung gekommen – eine Lösung, die wir jetzt patentieren lassen“, so Wüstenhagen abschließend. „Dieses Siegel sorgt dafür, dass Leitungswasser künftig überall auf der Welt unbesorgt genossen werden kann.“