Endlosvulkanisation: Präzisions-O-Ringe für große Durchmesser

Präzisions-O-Ringe sind Dichtungen mit einem kreisrunden Querschnitt, die in speziellen Werkzeugen durch Vulkanisation entsprechender Gummimischungen mithilfe von Kompressions- oder Einspritzverfahren hergestellt werden. Auf diese Weise lassen sich O-Ringe in relativ engen Fertigungstoleranzen und mit einer guten Oberflächenbeschaffenheit herstellen. Grundlage für die so gefertigten Präzisions-O-Ringe ist dabei die Norm ISO 3601 mit dem entsprechenden Sortenmerkmal N bzw. S. Aufgrund vorher festgelegter und exakt einhaltbarer Vulkanisationsparameter lassen sich mit Kompressions- und Einspritzverfahren O-Ringe herstellen, die ein gleich bleibend hohes mechanisches Werteniveau über den gesamten Umfang aufweisen. Nur durch dieses hohe Qualitätsniveau können später in der Anwendung gute Dichtwerte über einen längeren Zeitraum erreicht werden.

Allerdings können mit diesem Verfahren nicht beliebig große O-Ringe wirtschaftlich hergestellt werden. Der Grund hierfür ist der enorme Aufwand und die damit verbundenen Kosten zur Erstellung eines Werkzeuges, die in keinem Verhältnis zu einem vernünftigen Angebotspreis stehen, die der Hersteller für einen solchen Präzisions-O-Ring vom Kunden verlangen müsste. Dieses gilt in der Regel schon ab einem Innendurchmesser von größer als 1.400 mm. Hinzu kommt, dass das Handling derartig großer Werkzeugformen äußerst schwierig ist und auch die Nacharbeit des O-Rings schwer Norm-konform über den gesamten Durchmesser zu realisieren ist. Deshalb werden von den meisten Herstellern Produktionen über 1.400 mm nicht angeboten.

Die Nachfrage nach Präzisions-O-Ringen, die oberhalb dieses Innendurchmessers liegen, hat in den letzten Jahren stetig zugenommen. Bisher blieb nur die Möglichkeit, extrudierte Rundschnüre entweder durch Verkleben oder aber durch Stoßvulkanisation der Schnurenden zu dem gewünschten Maß zusammenzufügen. Bei den geklebten O-Ringen werden die Schnurenden mithilfe eines Klebers zusammengefügt. Bei den stoßvulkanisierten O-Ringen werden die Schnurenden in speziellen Vorrichtungen aneinandergelegt und mittels einer geeigneten Haftmischung heiß vulkanisiert.

Die Nachteile dieser beiden Verfahren sind die deutlich schlechteren physikalischen Eigenschaften im Bereich der Stoß- oder der Klebestelle sowie die größeren Toleranzen im Vergleich zu formgepressten O-Ringen. Zudem gelten bei der Herstellung von Rundschnüren verfahrensbedingt höhere Toleranzen, da sich die Schnurstärke beim Austritt aus der Düse eines Extruders aufweitet und während der nachfolgenden Vulkanisation in der Regel Schwund und dadurch eine gewisse Verformung auftritt. Dies führt zu schlechteren Dichtwerten, speziell bezogen auf einen längeren Einsatzzeitraum der Dichtungen, da die Stoß- oder Klebestellen nicht die gleichen Eigenschaften besitzen wie der eigentliche Werkstoff und die Toleranzen größer sind. Für viele Anwendungsbereiche, in denen hohe Anforderungen an die O-Ringe gestellt werden, wie beispielsweise im Hochvakuum, bei gasförmigen Medien oder dynamischer Abdichtung, können sie gar nicht oder nur sehr eingeschränkt verwendet werden.

Der unabhängige Hersteller C. Otto Gehrckens hat neben Kompressions- und Einspritzverfahren ein zusätzliches Herstellungsverfahren etabliert, mit dem es möglich ist, Präzisions-O-Ringe mit einem Innendurchmesser von bis zu 3.000 mm herzustellen. Diese entsprechen den Vorgaben der Norm ISO 3601. Derzeit bietet das Unternehmen endlos vulkanisierte O-Ringe in den Qualitäten FKM, EPM und NBR mit Schnurstärken von 5,00 bis 14,00 mm und im Innendurchmesser von 1.400 mm bis 3.000 mm an (werkstoffabhängig). In Einzelfällen und nach Rücksprache ist auch die Herstellung von O-Ringen mit größeren Innendurchmessern möglich. So ist es bereits erfolgreich gelungen einen O-Ring herzustellen, der einen Innendurchmesser von 6.000 mm aufweist. Mit diesem Verfahren lassen sich endlos vulkanisierte O-Ringe mit verbesserten mechanischen Eigenschaften über den gesamten Umfang herstellen, wie man sie sonst nur von formgepressten O-Ringen her kennt.

Anwendungen für endlos hergestellte O-Ringe sind überall dort gegeben, wo größere Abmessungen in relativ geringen Stückzahlen zum Einsatz kommen und eine hohe Oberflächengüte sowie enge Maßtoleranzen gefordert werden. Betrachtet man die Werkzeugkosten für endlos vulkanisierte O-Ringe im Vergleich zu den formgepressten bei relativ kleinen Stückzahlen, so können diese bis zum Faktor 8 geringer sein.

Zu den Anwendungsbereichen zählen beispielsweise die Hochvakuum- und Beschichtungstechnik, der Transformatoren- und Armaturenbau und die chemische Industrie im Allgemeinen. Entgegen der allgemeinen Annahme müssen O-Ringe nicht zwangsläufig rund verbaut werden, sondern können auch in anderen Geometrien eingesetzt werden. Beispielsweise in eckiger Form als Türdichtung in Vakuumkammern. Neben der Erstausrüstung können die endlos vulkanisierten O-Ringe auch bei Wartungsarbeiten ohne weiteres eingesetzt werden, zum Beispiel gegen bisher eingesetzte Rundschnüre, um dadurch höhere Standzeiten zu erreichen und wirtschaftlich effizienter produzieren zu können. Vorteile wie enge Abmessungstoleranzen entsprechend ISO 3601, gleichmäßige Schnurstärke über den gesamten O-Ringumfang oder gute Oberflächenbeschaffenheit durch das formgebundene Verfahren, sprechen für sich. Auch die guten mechanische Werte über den gesamten Umfang und Querschnitt und die geringeren Werkzeugkosten gegenüber formgepressten O-Ringen sind als Vorteile zu nennen. Wie der Hersteller erklärt, ist jeder beliebige Innendurchmesser von 1.400 bis 3.000 mm herstellbar und nach Rücksprache auch größere.

Für Konstrukteure und Anwender mit Bedarf an O-Ringen, die größer als 1.400 mm sind und deren Anwendungen höhere Anforderungen haben, bietet sich eine gute und sichere Alternative. Dort wo bisherige verklebte oder stoßvulkanisierte O-Ringe nicht ausreichend über einen längeren Zeitraum abdichteten, kann der Anwender nun auch endlosvulkanisierte O-Ringe einsetzen und aus über 9 verschiedenen Werkstoffen, den für sich geeigneten auswählen. hw