Ein Dichtring kostet nur Cent, doch sein Ausfall stoppt eine Hydraulikpresse, lässt den Druck im Zylinder abfallen und flutet die Baugruppe mit Öl. Wenn ein Gummiring aushärtet, reißt und alle paar Monate zu lecken beginnt, wechselt ihn das Wartungspersonal immer wieder, während die Linie stillsteht. TIMOL-Polyurethanringe haben eine 2-5-mal höhere Verschleißfestigkeit als Standardgummi, halten den Druck ohne bleibende Verformung und arbeiten im Bereich von -60 bis +100 °C. Im Folgenden betrachten wir, wo genau solche Ringe arbeiten, worin sie Gummi, Silikon und PTFE übertreffen, wie man die Härte wählt und die Fertigung nach Zeichnung bestellt.
Wo Polyurethanringe eingesetzt werden
Polyurethanringe kommen dort zum Einsatz, wo gleichzeitig Dichtheit unter Druck und Reibungsbeständigkeit gefragt sind. Das sind Dichtungen von Hydraulik- und Pneumatikzylindern, Absperrarmaturen, Flanschverbindungen von Rohrleitungen, Stangen- und Kolbengruppen sowie Baugruppen, die in Wasser, Öl und schwach aggressiven Lösungen arbeiten. Der Ring wird an die Oberflächen gepresst und sorgt für eine dichte Anlage, während die Elastizität des Polyurethans Mikrounebenheiten und Rundlaufabweichungen ausgleicht.
In bewegten Baugruppen ist der Ring ständiger Reibung an Stange oder Zylinder ausgesetzt. Gerade hier gewinnt Polyurethan am meisten gegen Gummi: beim Abrieb nach DIN 53516 zeigt Polyurethan 38-39 mm³, während SBR-Gummi 100-200 mm³ erreicht, das heißt Gummi verschleißt bei gleichem Stangenhub mehrfach schneller. In statischen Verbindungen übernimmt der Ring die Rolle einer Dichtung, und hier zählt die Fähigkeit des Materials, unter langanhaltender Pressung die Form ohne bleibende Verformung zu halten.
Die Technologie des freien Gießens erlaubt die Fertigung eines Rings beliebigen Querschnitts: rund, rechteckig, oval, mit Fase oder komplexem Profil für einen bestimmten Sitz. Verfügbare Baugrößen und die Fertigung nach Zeichnung sind im Katalog der Polyurethanprodukte dargestellt.
Warum Polyurethan Gummi, Silikon und PTFE übertrifft
Polyurethan vereint Verschleißfestigkeit, Festigkeit und Elastizität in einem für klassische Dichtwerkstoffe unerreichbaren Verhältnis. Gummi ist dicht, verschleißt und altert aber schnell; PTFE ist chemisch inert, hat aber geringe Verschleißfestigkeit; Silikon hält Temperatur aus, ist aber zugschwach. Polyurethan deckt alle drei Schwachstellen auf einmal ab.
Gegenüber NBR-Gummi (Abrieb 80-150 mm³) und SBR (100-200 mm³) verliert Polyurethan im Abriebtest nur 38-39 mm³. Die Reißfestigkeit von Polyurethan beträgt 39-87 MPa gegenüber 10-25 MPa bei Nitrilgummi, deshalb reißt der Ring nicht an den Kanten und hält die Vorspannung besser. Silikongummi deckt einen breiten Temperaturbereich ab, doch sein Abrieb liegt bei 150-350 mm³ und die Reißfestigkeit bei nur 5-12 MPa, daher ist er als Arbeitsdichtung unter Druck kein Konkurrent. PTFE hat minimale Reibung und chemische Inertheit, doch sein Abrieb von 200-500 mm³ und die Neigung zum Kriechen unter Last machen ihn eher für Antifriktions-Gleitringe geeignet als für belastete Dichtungen.
Ein weiterer Vorteil von Polyurethan ist das mechanische Gedächtnis. Nach dem Wegfall des Drucks kehrt das Material in seine Ausgangsform zurück, während Gummi mit der Zeit eine bleibende Verformung entwickelt und nicht mehr dichtet. Das verlängert direkt das Wartungsintervall.
Vergleichstabelle der Werkstoffe für Dichtringe
| Werkstoff | Abrieb DIN 53516, mm³ | Betriebs-t, °C | Härte | Reißfestigkeit, MPa | Rückprallelastizität, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Polyurethan TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 85A-95A | 39-87 | 34-61 |
| Gummi NBR | 80-150 | -30…+100 | 40A - 90A | 10-25 | 20-45 |
| Gummi SBR | 100-200 | -40…+80 | 40A - 80A | 8-20 | 30-55 |
| Silikongummi | 150-350 | -60…+230 | 20A - 80A | 5-12 | 40-65 |
| PTFE | 200-500 | -200…+260 | 50D - 65D | 15-35 | k.A. |
Die Tabelle zeigt, warum Polyurethan bei belasteten bewegten Dichtungen unter den Elastomeren unerreicht ist: der niedrigste Abrieb (38-39 mm³) verbindet sich mit der höchsten Reißfestigkeit (39-87 MPa). Silikon und PTFE gewinnen nur beim Temperaturbereich, daher werden sie gezielt für hitzebeständige oder chemisch aggressive Bedingungen gewählt, in denen der Verschleiß nicht ausschlaggebend ist.
Ingenieurtipp: Für bewegte Dichtungen von Hydraulikzylindern wählen Sie eine Härte näher am oberen Ende des Bereichs (65-70 Shore D für belastete Stangen), damit der Ring unter hohem Druck nicht in den Spalt extrudiert wird. Für statische Dichtringe, bei denen die Flanschunebenheit auszugleichen ist, wählen Sie weichere Sorten im Bereich 70-90 Shore A. Und prüfen Sie vor der Bestellung stets den Querschnittsradius und die Nutbreite: Der Ring soll den Sitz ohne übermäßige Pressung ausfüllen.
Wie man einen Ring für eine konkrete Baugruppe wählt
Die Auswahl beginnt mit der Geometrie des Sitzes. Für einen Ring mit rundem Querschnitt braucht man Innen- und Außendurchmesser, den Querschnittsradius und die Nutmaße. Für rechteckige und Formringe wird eine Profilzeichnung benötigt. Diese Maße bestimmen die Vorspannung und Dichtheit der Verbindung.
Anschließend werden die Betriebsbedingungen bewertet. Betriebsdruck und Stangengeschwindigkeit bestimmen die Härte: je höher der Druck, desto härter muss der Ring sein, um die Extrusion in den Spalt zu vermeiden. Die Medientemperatur muss im Bereich von -60 bis +100 °C liegen, in dem Polyurethan die Elastizität behält und nicht verspröder wird. Die Medienart, also Öl, Wasser, schwache Säure oder Salzlösung, beeinflusst die Wahl der Polymerrezeptur.
Gesondert wird die Montage betrachtet. Der Ring wird mit der empfohlenen Vorspannung in eine Nut oder auf eine Sitzfläche eingebaut, ohne Verdrehen und ohne Beschädigung der Kanten. Eine korrekte Fase am Zylindereingang und eine saubere, gratfreie Oberfläche verlängern die Standzeit der Dichtung. Technische Empfehlungen zu Auswahl und Montage sind im Abschnitt Referenzinformationen zusammengefasst.
Fertigung von Polyurethanringen nach Maß
Ringe nicht genormter Baugrößen werden durch freies Gießen in eine Form nach Zeichnung oder Muster des Kunden gefertigt. Zuerst werden Querschnittsgeometrie, Härte und Rezeptur für das Medium abgestimmt, dann wird das Werkzeug gefertigt und das Polyurethan gegossen. Die Polymerisation erfolgt bei kontrollierter Temperatur, danach wird das Produkt auf Maßhaltigkeit geprüft.
Dieser Ansatz erlaubt es, sogar einen ausgelaufenen oder importierten Ring nachzubilden, für den schwer Ersatz zu finden ist. Es genügt, ein Muster oder einen alten Ring zur Vermessung bereitzustellen. Die Bestellmenge ist flexibel: von einem einzelnen Teil für eine dringende Reparatur bis zu Serienchargen für die planmäßige Wartung eines Anlagenparks.
Um Ringe für Ihre Baugruppe zu bestellen oder eine Beratung zur Wahl von Härte und Werkstoff zu erhalten, wenden Sie sich über die Kontakte des TIMOL-Werks. Die Ingenieure helfen bei der Auswahl des Profils, berechnen die Vorspannung und organisieren die Fertigung nach Ihren Anforderungen.