High Performance Fillers für Elastomer-Anwendungen

Elastomere sind formfeste, aber elastische verformbare Polymere wie z.B. Fluorelastomere oder Silikone. Diese Polymere finden überall dort Verwendung, wo die hohe Elastizität des End-Produktes wichtig ist, u.a. in Dichtungsringen, Reifen, Kabeln, Schläuchen, Transportbändern, Bodenbelägen und in der Medizintechnik. Diese oben genannten Füllstoffe haben einen erheblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften (Shore-Härte, E-Modul, Zugfestigkeit, etc.), aber auch auf die elektrischen Eigenschaften (Durchschlagsfestigkeit) und können diese verbessern. Zudem erlauben sie eine gute bis sehr gute Einfärbbarkeit des Elastomers.

 

Fluorelastomer Anwendungen: TREMIN®

Fluorelastomere sind hochspezialisierte Werkstoffe für die anspruchsvollsten Anwendungsbereiche im Motoren- und Maschinenbau sowie im chemischen Anlagenbau. Sie machen Dichtungen für Hochtemperaturanwendungen und besonders schwierige Chemikalien erst möglich.

Kurznadelige, mit Silan beschichtete Wollastonitmehle TREMIN® 283 werden seit vielen Jahren erfolgreich als funktionelle Füllstoffe mit dem Fokus auf Zugfestigkeit und Dimensionsstabilität in Fluorelastomeren zur Einstellung der Härte eingesetzt.

In Fluorelastomeren bietet TREMIN® 283 neben der guten Verstärkung auch den Vorteil einfärbbarer heller Mischungen.Diese so optimierten Fluorelastomere sind ideal für die oben genannten Anwendungen unter besonderen Bedingungen, wie z.B. hoher mechanischer Beanspruchung und hohen Temperaturen, geeignet. 

Die durch TREMIN® 283 verstärkten Fluorelastomere zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:
• hervorragende Dimensionsstabilität
• sehr gute Einfärbbarkeit
• hoher Weiterreißwiderstand
• hohe Zugfestigkeit

Wollastonit ist ein natürlich vorkommendes Calciumsilikat, das sich aus Siliziumdioxid und Calciumcarbonat bei einer Temperatur von ca. 450 °C bildet. Die Struktur der einzelnen Wollastonitpartikel ist zum einen von der geologischen Entstehung abhängig, wird zum anderen stark durch die gewählte Aufbereitungstechnologie bestimmt. Für Elastomer-Anwendungen werden von Quarzwerke blockige Partikelformen mit einem niedrigen Längen-/Durchmesser Verhältnis (Low Aspect Ratio – LAR) zu verschiedenen Feinheiten vermahlen. Je nach Kundenanforderung wird das Produkt durch eine Oberflächenmodifizierung weiter veredelt.

 

Gummianwendungen: CHINAFILL

Gummi ist aus unserem alltäglichen Leben, als ein extrem dehnbarer Werkstoff nicht mehr wegzudenken. Unter Gummi versteht man vulkanisierte natürliche oder synthetische Kautschuke, wie z.B. Styrol-Butadien (SBR), Nitril-Butadien (NBR) oder Ethylen-Propylen-Dien (EPDM).
Die Anwendungen von Gummi-Polymeren sind dort zu finden, wo die Elastizität eine besondere Bedeutung hat, z.B. bei Reifen, Bodenbelägen, Schläuchen, Kabeln und Transportbändern oder auch in diversen Haushaltsprodukten.
Als chemisch inerter Füllstoff ist der plättchenförmige Kaolin sehr witterungsbeständig. Gröbere Kaolin-Typen (sogenannte „Soft-Clays“) zeigen in Gummi eine verstärkende Wirkung; die feinen Kaolin-Typen („Hard-Clays“) besitzen sogar eine sehr ausgeprägte
Verstärkungswirkung.

 

Durch den Zusatz dieser Kaoline werden Zugfestigkeit, Weiterreißwiderstand und E-Modul erhöht. Zudem lassen die hellen CHINAFILL Kaoline die Herstellung gut einfärbbarer Produkte zu. Bei Kabeln bewirkt Kaolin zusätzlich noch eine Erhöhung der Isolationseigenschaften.

Die durch CHINAFILL verstärkten Gummi-Kunststoffe zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:
• hervorragende Zugfestigkeit
• hoher Weiterreißwiderstand
• erhöhtes E-Modul
• sehr gute Einfärbbarkeit
• erhöhte elektrische Isolationseigenschaften

Kaolin ist ein natürlich vorkommender Rohstoff, der durch aufwendige Aufbereitungsprozesse zu einem industriellen Rohstoff veredelt wird. In einer nassmechanischen Aufbereitung wird der Kaolin von seinen Begleitmineralen getrennt. Dies erfolgt durch Klassierung in verschiedene Kornfraktionen mittels Waschtrommeln, Zyklonkaskade und Zentrifugen. Nach geschaltet ist eine Entwässerung durch Sedimentation, Filtration und Trocknung. Einzelne Kaolin-Produkte werden zusätzlich durch Bleiche und Magnetscheidung weiterveredelt.

Silikon-Anwendungen: SIKRON® und SILBOND®

Silikon ist ein Elastomer, das die besonderen Eigenschaften von Quarz und Gummi vereint: Er ist äußerst elastisch, sehr wärmebeständig, hydrophob und verfügt über  eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit.  

Im Gegensatz zu Gummi behalten Silikone ihre Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich bei. Daher werden Silikone für thermisch stark beanspruchte Dichtungen, Isolierungen und Formteile verwendet und sind aus Medizintechnik, Elektronikindustrie und dem Haushalt nicht mehr wegzudenken.

Quarz und Cristobalit sind inert und aufgrund ihrer Struktur im Gegensatz zum nadelförmigen Wollastonit und plättchenförmigen Kaolin eher rund und kompakt. Zusätzlich zu den unbehandelten Typen der SIKRON®- Familie sind auch die oberflächenbehandelten SILBOND®- Typen erhältlich.

Für Dichtungen und Kabel findet hauptsächlich Quarz Anwendung, insbesonders die Sorte SIKRON® SF 600 bzw. die beschichteten Varianten SILBOND® 600 TST und SILBOND® 600 RST. Die Behandlung des Füllstoffes mit Trimethylsilan (-RST) sorgt für eine niedrige Viskosität während der Verarbeitung des Silikons. Durch den Einsatz dieses Füllstoffes kann auf die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Silikonteils gezielt Einfluss genommen werden (z.B. Erhöhung des elektrischen Isolationsverhaltens).

Silikone für Dentalabform-Massen

Bei den Silikonen für Dentalabform-Massen werden bevorzugt die auf Cristobalit basierenden Typen SIKRON® SF 3000, 6000 und 8000 bzw. deren mit geeigneten Silanen oberflächenbehandelten SILBOND®-Varianten verwendet. Die Auswahl der geeigneten Füllstoffe ermöglicht einen sehr hohen Füllgrad bei einer akzeptablen Viskosität der Abformmassen.
Hierdurch kann eine größtmögliche Präzision des Abdruckes durch eine Minimierung der Reaktionsschwindung realisiert werden. Das sehr weiße Cristobalit erlaubt eine exzellente Einfärbbarkeit und die gewünschte Elastizität bzw. Shore-Härte der Abform-Masse.
Es ist hervorzuheben, dass alle hier benannten Quarz- bzw. Cristobalit-Feinstmehle einen sehr niedrigen Anteil an Grobpartikeln beinhalten. Dies ist entscheidend für die Funktionalität der Anwendungen. Gröbere Partikel würden die Dichteigenschaften von Dichtungen oder die elektrisch-isolierenden Eigenschaften von Kabeln als Inhomogenitäten im Gefüge des Compounds sehr beeinträchtigen.

Die durch SIKRON® und SILBOND® verstärkten Silikon-Polymere zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:
• einstellbare Elastizität bzw. Shore-Härte
• einstellbare thermische Ausdehnung
• sehr gute Einfärbbarkeit
• erhöhte elektrische Isolationseigenschaften
• reduzierte Reaktionsschwindung

Aufgrund seiner weltweiten Verfügbarkeit, seiner hohen Härte und chemischen Beständigkeit ist Quarz ein vielseitiger natürlicher Rohstoff. In der Naßaufbereitung werden aus Rohsanden hochreine SiO2-Füllstoffe erzeugt die nach Trocknung in aufwändigen Mahlprozessen zu genau definierten Feinstmehlen veredelt werden. Die im Drehrohrofen hergestellte kalzinierte Form des Quarzes ist der Cristobalit welcher sich zusätzlich durch eine verringerte spezifische Dichte und einen sehr hohen Weißgrad
auszeichnet.

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