Entwickelt für Leistung. Gebaut für Langlebigkeit.

Polyamide (PA) besitzen Amidfunktionsgruppen-Bindungen –CO-NH-. Die Amidgruppe hat eine starke Affinität zu Wasserstoffbrückenbindungen mit anderen Amidgruppen und mit Wasser aus der äußeren Umgebung. Die beiden wichtigsten kommerziellen Materialien, die in der Dichtungsindustrie verwendet werden, sind PA 6 und PA 6,6. Sie unterscheiden sich darin, ob eine oder zwei Rohstoffkomponenten zur Herstellung von Polyamiden verwendet werden. In vielen Aspekten sind sie in Anwendungen austauschbar. Beide Polyamid-Thermoplaste sind flexibel und ermöglichen eine einfache Kristallisation. Diese Fähigkeit wird durch die starke Affinität polarer Amidgruppen benachbarter Kettenabschnitte noch verstärkt. Weniger Amidgehalt im Polymer bedeutet eine geringere Tendenz von Polyamiden, Wasser zu binden. Die Schmierung von Polyamiden kann durch Einarbeitung von Molybdändisulfid (MoS₂) weiter verbessert werden. Die mechanische Festigkeit von PA kann durch Verstärkung mit Glasfasern erhöht werden. PA-Artikel werden normalerweise durch Spritzguss-, Extrusions- oder Pressverfahren geformt.

Gewebeverstärkte Verbundwerkstoffe werden aus flüssigen, duroplastischen Harzen hergestellt, die in Gewebe imprägniert und anschließend ausgehärtet werden, um feste Formen zu bilden. Verschiedene duroplastische Harze stehen zur Verwendung als Buchsen und Lager zur Verfügung, wie ungesättigtes Polyester. Innerhalb jeder Kategorie gibt es zahlreiche Harze zur Auswahl. Die umsichtige Auswahl eines Harzes hängt von seiner Viskosität sowie den gewünschten thermischen, chemischen oder mechanischen Eigenschaften ab. Ungesättigtes Polyesterharz wird am häufigsten verwendet. Vinylesterharz hat höhere mechanische Eigenschaften und bessere chemische Beständigkeit und Temperaturbeständigkeit als ungesättigtes Polyesterharz. Phenolharze werden sehr unterschiedlich ausgehärtet und werden für Hochtemperatur-, Hochdruck- und flammhemmende Anwendungen eingesetzt. Duroplastische Verbundwerkstoffe haben hochvernetzte molekulare Netzwerke. Infolgedessen haben sie eine wesentlich höhere mechanische Festigkeit als Thermoplaste.

Polyetheretherketon (PEEK) gehört zur Familie der Ketonpolymere. Es hat eine hochkonjugierte Molekularstruktur mit aromatischen, Keton- und Etherbindungen. Die doppelten Etherbindungen in PEEK machen es flexibler und kristallisierfähiger als andere Mitglieder der Ketonpolymerfamilie. Diese chemische Struktur verleiht PEEK eine außergewöhnliche physikalische und chemische Stabilität bei sehr hohen Temperaturen und in aggressiven chemischen Umgebungen. PEEK hat wesentlich bessere mechanische Eigenschaften und Dimensionsstabilität bei hohen Temperaturen als andere Polymere und gilt daher als das fortschrittlichste Hochleistungspolymer für anspruchsvolle Anwendungen. Aufgrund der Kristallinität von PEEK können seine Eigenschaften durch Prozesstemperaturkontrollen beeinflusst werden. Füllstoffe verbessern die Leistung von PEEK. Glas- oder Kohlenstofffasern können die mechanischen Eigenschaften und die Dimensionsstabilität von PEEK erhöhen. PTFE, Graphit oder Kohlenstoffpulver können die Reibung reduzieren oder die Verschleißfestigkeit erhöhen. PEEK-Artikel können durch Spritzguss- oder Pressverfahren geformt werden. PEEK ist relativ neu und wurde erst Ende der 1970er Jahre kommerzialisiert.

Ultrahochmolekulares Polyethylen (UHMWPE) hat ein einfaches und lineares Kohlenstoff-Kohlenstoff-Polymerrückgrat, jedoch mit einem Molekulargewicht von mehreren Millionen. Diese chemische Struktur macht UHMWPE hochkristallin und bietet daher hohe Zugfestigkeit und Dimensionsstabilität selbst bei hohen Drücken. Die bekanntesten Eigenschaften von UHMWPE sind Verschleiß-/Abriebfestigkeit sowie chemische Beständigkeit gegenüber wässrigen und Kohlenwasserstofflösungsmitteln. UHMWPE hat einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten (wesentlich niedriger als Nylon und Acetal), gute Zähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit.

Acetal oder Polyoxymethylen (POM) gehört zur Polyetherfamilie, die Kohlenstoff-Sauerstoff-Kohlenstoff-Etherbindungen (-C-O-C-) im Polymerrückgrat enthält. Acetal oder POM bezieht sich auf den Polyether mit nur einem Kohlenstoff (Methylen) zwischen den Etherbindungen. Um seine geringe thermische Stabilität für den kommerziellen Einsatz zu verbessern, muss POM auf eine von zwei Arten chemisch modifiziert werden. Die erste besteht darin, die Enden der Polymerketten zu modifizieren, um das entsprechende POM-Homopolymer (POM-H) zu erhalten. Sein wichtigster Handelsname ist Delrin® von Du Pont. Die zweite Methode besteht darin, 1 % bis 2 % Ethylenoxid zur Polymerkette hinzuzufügen, was zu POM-Copolymer (POM-C) führt. POM besitzt ein einfaches, regelmäßiges Rückgrat und ist daher ein hochkristallines Polymer. Diese chemische und morphologische Struktur führt zu hoher mechanischer Festigkeit, geringer Feuchtigkeitsaufnahme, hoher Dimensionsstabilität und guter chemischer Beständigkeit.

Polytetrafluorethylen (PTFE) hat außerordentlich starke Kohlenstoff-Fluor-Bindungen (C-F). PTFE hat eine einfache, lineare, flexible und regelmäßige Molekularstruktur, die es hochkristallin macht. Kommerzielles PTFE ist ein hochmolekulares Polymer. Fluoratome bilden eine dichte Schutzhülle, die PTFE extreme molekulare und physikalische Eigenschaften verleiht. Die Hülle verhindert externe Einflüsse auf das Kohlenstoff-Kohlenstoff-Rückgrat. Sie führt auch zu schwachen Wechselwirkungen/Bindungen zwischen Polymerketten. Diese Molekularstruktureigenschaften machen PTFE extrem beständig gegen Chemikalien oder Lösungsmittel, selbst bei sehr hohen Temperaturen und hohen Drücken. PTFE hat auch eine sehr geringe Reibung und gute Antihaft-Eigenschaften. PTFE ist zäh und flexibel, selbst bei sehr niedrigen Temperaturen. Dieselben Molekularstruktureigenschaften führen jedoch zu mittelmäßigen mechanischen Eigenschaften mit geringer Steifigkeit und Festigkeit unter den Thermoplasten. PTFE-Artikel können nicht mit herkömmlichen Verfahren für Thermoplaste geformt werden, da es über seinem kristallinen Schmelzpunkt nicht fließt. Teile können durch ein Sinterverfahren bei hohen Temperaturen geformt werden.

FFKM wird als Perfluorelastomer bezeichnet, bei dem ALLE Wasserstoffatome im Polymer durch Fluoratome ersetzt sind. FFKM hat eine bessere Flüssigkeitsbeständigkeit und Basenbeständigkeit bei wesentlich höheren Temperaturen als FKM. Rohstoffe für die Herstellung von FFKM sind sehr teuer. Aus diesem Grund gilt FFKM als hochpreisiges Spezialelastomer. Die wichtigsten FFKM-Handelsnamen sind Kalrez und Technoflon. Um die Hochtemperaturbeständigkeit von FFKM zu nutzen, müssen alle anderen Inhaltsstoffe, insbesondere Füllstoffe und Vulkanisationssysteme in den Formulierungen, der Temperatur mindestens genauso standhalten wie FFKM. Der Verlust mechanischer Eigenschaften und die thermische Ausdehnung von FFKM müssen sorgfältig berücksichtigt werden, wenn Dichtungen über einen weiten Temperaturzyklus verwendet werden. FFKM wird normalerweise in anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt, denen andere Elastomere nicht gewachsen sind. Typische Anwendungsumgebungen sind Kohlenwasserstoffflüssigkeiten und -gase, Wasser und Dampf, Lösungsmittel, Amine, Bremsflüssigkeiten, viele Säuren und Laugen, Luft oder Ozon. FFKM ist nicht geeignet für geschmolzene und gasförmige Metalle wie Natrium oder Kalium, noch für fluorierte Lösungsmittel oder Kältemittel, noch für Chlorverbindungen. FFKM ist nicht geeignet für Dampf über 150 °C.

Die einzigartige Chemie von Silikonelastomeren ist das Vorhandensein des Silizium-Sauerstoff-Rückgrats (Si-O) anstelle einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung, die in den meisten Polymeren vorhanden ist. Die Silizium-Sauerstoff-Bindung ist flexibel und über einen erweiterten Temperaturbereich stabil. Dieselbe chemische Struktur hat eine außergewöhnliche Beständigkeit gegen oxidativen Abbau. Viele verschiedene Seitengruppen können an das Si-O-Rückgrat angehängt werden, um die Chemie für bestimmte Anwendungen zu modifizieren. Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen werden als Seitengruppe für die Vulkanisation angehängt, um den Druckverformungsrest und die Heißölbeständigkeit zu verbessern. Im Vergleich zu anderen Elastomeren hat Silikon eine eher mittelmäßige Zug-, Abrieb- und Reißfestigkeit aufgrund der schwachen Festigkeit der Si-O-Bindung. Um eine nützliche technische Leistung zu erzielen, werden Silikonelastomere oft mit Füllstoffen mit hoher Oberfläche verstärkt. Silikonkautschukartikel werden durch Press-, Transfer-, Extrusions- oder Spritzgussverfahren geformt.

Ethylen-Propylen-Elastomer (EPM) ist ein Copolymer und bietet eine Vielzahl von Elastomeren sowie thermoplastischen Materialien. Normalerweise wird ein drittes Monomer, ein Dientyp, zur EPM-Struktur hinzugefügt, um ein Terpolymer (EPDM) zu erzeugen. Die Einarbeitung einer kleinen Menge Dienmonomer (2 % bis 12 %) in die Seitenketten des Polymers liefert ungesättigte Bindungen, die eine Vulkanisation ermöglichen, wie sie üblicherweise für Elastomere verwendet wird. Es gibt mindestens drei gängige Dienmonomere, die kommerziell verwendet werden. Das Hauptrückgrat der Struktur von EPDM bleibt vollständig gesättigt aus Ethylen-Propylen-Monomeren. Daher bieten EPDM-Kautschuke hervorragende Ozon- und Witterungsbeständigkeit sowie gute Temperaturbeständigkeit.

Wenn Wasserstoffatome durch Fluoratome in einem Elastomer-Kohlenstoffrückgrat ersetzt werden, wird dieses Elastomer typischerweise als Fluorelastomer bezeichnet. Eine Kohlenstoff-Fluor-Bindung C-F ist stärker als eine Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindung C-H. Das Ergebnis des Ersetzens eines Wasserstoffs durch ein Fluoratom macht Fluorelastomere zur besten Option für chemische Beständigkeit bei hohen Temperaturen über eine lange Nutzungsdauer. Die Druckverformungsrestbeständigkeit von Fluorelastomeren ist sehr hoch, was für Dichtungsanwendungen wertvoll ist. Fluorelastomere sind eine allgemeine Kategorie, die Polymere aus verschiedenen Monomerkombinationen von zwei oder mehr Monomeren umfasst. Nachvernetzung ist bei Fluorelastomeren üblich, da dies die Zugfestigkeit und Druckverformungsrestbeständigkeit des Elastomers maximiert. Es gibt drei Unterkategorien von Fluorelastomeren: FKM, FFKM und FEPM.

Die Polyurethan-Polymerindustrie hat enorme Produktkategorien für eine Vielzahl von Anwendungen. Polyurethan, das in der Dichtungsindustrie verwendet wird, ist ein thermoplastisches Elastomer (TPU). Wie der Name schon sagt, verhält es sich wie ein Elastomer, aber die Chemie ist die eines Thermoplasts. Die Elastizität eines TPU wird durch Polymermorphologie-Phasenänderungen wie bei Thermoplasten erreicht, nicht durch Vulkanisation wie bei anderen Elastomeren. Aufgrund seiner thermoplastischen Natur hat TPU eine hervorragende Zugfestigkeit und Abriebfestigkeit, die andere Elastomere nicht erreichen können. Gleichzeitig haben TPUs auch eine gute Flexibilität und stoßdämpfende Leistung. Ein zusätzlicher Vorteil von TPUs ist, dass sie mit herkömmlichen thermoplastischen Verfahren geformt werden können.

Die erste Kommerzialisierung von hydriertem Nitrilelastomer-HNBR-Copolymer erfolgte 1984, fast 50 Jahre nach der Kommerzialisierung von NBR. Um HNBR zu erhalten, wird NBR während des Polymersyntheseprozesses hydriert. Wasserstoff wird selektiv zu den ungesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen -C=C- von Butadien im NBR-Polymer hinzugefügt, um gesättigte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einfachbindungen -C-C- zu bilden. Somit betont HNBR zwei wesentliche Merkmale: Nitril-Funktionsgruppen -C=N wie bei NBR und ein hydriertes Rückgrat. Die polare Nitrilgruppe ist für die hervorragende Öl- und Kraftstoffbeständigkeit von HNBR verantwortlich. Das hydrierte Rückgrat ist für die deutlich erhöhten Hochtemperatureigenschaften von HNBR im Vergleich zu NBR verantwortlich. HNBR hat dank seines gesättigten Rückgrats eine sehr gute Ozon- und Witterungsbeständigkeit.

Nitrilelastomer NBR ist ein amorphes Zufallscopolymer aus Butadien und Acrylnitril. Es gibt zahlreiche NBR-Copolymere, die weltweit erhältlich sind. Als duroplastisches Elastomer besteht eine NBR-Mischung aus NBR-Copolymer, Kohlenstoffschwarz-Verstärkungsfüllstoffen, Vulkanisationsmitteln, Formverfahrenshilfsmitteln und Spezialadditiven. NBR-Artikel werden durch Spritzguss-, Transfer-, Press- oder Extrusionsverfahren geformt. NBR eignet sich für eine praktisch unendliche Anzahl von Mischungsmaterialien und ist vielseitig in Anwendungen. Das wesentliche Merkmal von NBR-Elastomer ist das Vorhandensein der Nitril-Funktionsgruppe -C=N. Diese polare Gruppe ist für seine deutlich erhöhte chemische Beständigkeit verantwortlich.