Dichtungen mit Gleitlack beschichten – Benetzungsstörungen reduzieren

Eine gängige und kostengünstige Möglichkeit zur Reduzierung der Reibung und Ermöglichung der Montage bietet das Aufbringen von Schmierstoffen. Dies erfolgt größtenteils manuell durch händisches Auftragen oder durch nicht prozesssichere Verfahren. Das kann jedoch eine ganze Reihe von Problemen aufwerfen (s. Kasten unten) Eine Lösung für diese Probleme bieten Gleitlackbeschichtungen, die trockene und grifffeste Oberflächen erzeugen. Die O.VE. Plasmatec GmbH beschichtet Dichtungen mit solchen Gleitlacksystemen. Hierbei ist zum einen die Lackierung selbst interessant, die bei O.VE. Plasmatec seit Januar 2013 in einem neuen Beschichtungszentrum appliziert wird. Zum anderen bietet der Einsatz dieser Dichtungen in lackierenden Unternehmen Vorteile. Der gesamte Prozess von der Vorbehandlung der Teile bis zur Lackierung erfolgt bei O.VE. computergesteuert und wird für jeden einzelnen Auftrag dokumentiert. Jeder Kundenauftrag hat dabei seine individuelle Historie und damit ein personalisiertes tribologisches System mit eigenen Rezepturen. In Abhängigkeit der Anwendungsparameter, z.B. Temperaturbereich, eingesetzte Medien, Montagekräfte, Werkstoffauswahl etc. wird die optimale Lösung aus einer Vielzahl verschiedenster Methoden zur Modifizierung der elastomeren Oberfläche gewählt. Wurde ein erfolgversprechendes System identifiziert, wird der entsprechende Gleitlack auf das Dichtelement aufgetragen. Die Applikation erfolgt in dünnen und flexiblen Schichten (3-8 μm), welche die Topografie der Teile nicht verändern, sondern lediglich Schmiertaschen in der Oberfläche bilden. Dadurch wird eine sehr gute Haftfestigkeit zwischen Elastomer und Lackschicht erzielt. Selbst Aufdehnungen von 150% sind kein Problem und ein Abplatzen der Beschichtung kann ausgeschlossen werden. Die einhergehende Abriebfestigkeit dient somit dem zusätzlichen Schutz des Elastomers. Alle elastomeren Werkstoffe sind beschichtbar, selbst für Silikonwerkstoffe ist mittlerweile ein Lack verfügbar, der eine sehr gute Haftfestigkeit garantiert, so O.VE.

Durch LABS-enthaltende Schmiermittel kann die Lackierqualität deutlich verschlechtert werden (links). Der Verzicht auf solche Substanzen führt zu einem besseren Lackierergebnis (rechts).

LABS-freie Systeme nutzen

Eine farbliche Unterscheidung ist durch das Einfärben der Lacke möglich – z.B. für Funktions- oder Dekorbeschichtung. Zudem ist die Mehrzahl der applizierbaren Gleitlacke LABS-frei (LABS = lackbenutzungsstörende Substanzen). Das heißt, dass ein LABS-frei gereinigtes Dichtelement mit einer LABS-freien Beschichtung versehen werden kann. Mit gängigen Schmierstoffen ist dies nicht möglich. Lackbenetzungsstörende Substanzen verhindern eine gleichmäßige Benetzung der zu lackierenden Oberfläche und verursachen so trichterförmige Störstellen und Kraterbildungen in der Lackschicht. Seit Einführung der Lackierung mit nahezu lösemittelfreien Lacken (Lösemittelanteil < 3%) in der Automobilindustrie unterliegen Produktionsmaterial, Anlagen und Werkzeuge der Forderung nach LABS-Freiheit. Materialien, Bauteile und Baugruppen werden vor dem Einsatz auf Abwesenheit von LABS geprüft. Bei der Verwendung von transparenten Beschichtungen lassen sich UV-Indikatoren einsetzen, um festzustellen, ob Dichtungselemente beschichtet sind oder nicht. Mittels UV-Licht lässt sich somit eindeutig bestimmen, ob ein Dichtelement gemäß Vorgabe behandelt wurde. Der Einbau von unbehandelten Teilen kann dadurch ausgeschlossen werden.

Alle Vorteile der Oberflächenbeschichtung zusammengefasst bedeuten eine mittel- und langfristige Einsparung von Zusatzkosten. Für den Konstrukteur bieten sich so neue Möglichkeiten, da die Steckkräfte und Drehmomente von abzudichtenden Verbindungsstellen erheblich reduziert werden können. Zudem lässt sich Stick-Slip vermeiden und der Verschleiß reduzieren. Selten betätigte Ventile oder Schalter kleben nicht und eine LABS-Freiheit ist möglich. Einkäufer sollten bedenken, dass erhöhten Beschaffungskosten deutliche Einsparungen durch eine reibungslose Montage und Reduzierung von potenziellen Funktionsmängeln entgegenstehen. Zudem kann die erhöhte Leistungsfähigkeit und erweiterte Funktionalität Einsparpotenziale mit sich bringen. Für Qualitätsmanager bietet die Oberflächenbeschichtung eine Steigerung der Zuverlässigkeit etwa durch reduzierte „Langzeit“-Klebeneigung.

Ein weiterer positiver Aspekt ist die Umweltfreundlichkeit der wasserbasierenden Gleitlacke. Umweltschädliche Lösemittel und chemische Vorbehandlungen werden komplett vermieden.

Wichtig bei der Applikation der Gleitlacke sind vor allem der Vorbehandlungsprozess. Bei O.VE. Plasmatec erfolgt dieser in mehreren Schritten und umfasst u.a. eine Nassreinigung der Oberfläche sowie eine Niederdruckplasmabehandlung. Durch diese gründliche Vorbehandlung beeinflusst der Anlieferzustand der Teile das Beschichtungsergebnis nicht. Alle störenden Substanzen wie Öle, Fette, Trennmittelrückstände, Talkum etc. werden entfernt, sodass eine optimale Haftfestigkeit erzielt werden kann.

Des Weiteren ist die Kenntnis der verschiedenen elastomeren Werkstoffe (NBR, FKM, EPDM, Silikone, ACM etc.) und der unterschiedlichen Shore-Härten sowie weiterer Kennwerte unerlässlich für eine hochwertige Beschichtung. Das Verhalten unterschiedlicher Werkstoffe variiert – selbst bei vermeintlich gleichen Werkstoffen aus verschiedenen Produktionsstandorten – stark. Nur wenn die Möglichkeit gegeben ist, diese Heterogenität zu handhaben, kann dauerhaft prozesssicher gefertigt werden. Vor diesem Hintergrund ist das entsprechende Know-how des jeweiligen Beschichters zu hinterfragen.

Problemstellungen

Problemstellungen, die durch den Einsatz konventioneller Schmierstoffe auftreten können:

• verklebte und zusammenhaftende Teile erschweren die Montage bzw. führen zu Unterbrechungen während des automatischen Montageprozesses
• hohe Reibung erschwert bzw. verhindert die automatische Zuführung
• Verschmutzungsprobleme bei Anlieferung der „frisch“ produzierten Teile durch Öl-, Trennmittel, Silikonrückstände
• fehlende farbige Kennzeichnung von Dichtelementen und somit ein erhöhtes Verwechslungsrisiko
• nicht nur bei dynamischen Anwendungen führen hohe Reibwerte zu einem vorzeitigen Verschleiß und somit zu einer Verringerung der Standzeiten
• Knarz- und Quietschgeräusche
• hohe Losbrechkräfte
• verkürzte Lebensdauer
• Verflüchtigung von Schmierstoffen während der Lebenszeit; das Elastomer nimmt einen Teil des Schmierstoffes in sich auf und gibt den Rest in die Umgebung ab

O.VE. Plasmatec GmbH, Weil im Schönbuch, Heiko Friedrich, Tel. +49 7157 52695-12, heiko.friedrich@ove-plasmatec.de, www.ove-plasmatec.de