Polyurethan Dichtung sorgt für besseres Trinkwasser

In vie­len Län­dern der Welt ist Trinkwass­er stark belastet: Schad­stoffe wie Mikro­plas­tik, Bak­te­rien, Viren und Pes­tizide kön­nen die Wasserqual­ität neg­a­tiv bee­in­flussen. Freuden­berg Seal­ing Tech­nolo­gies entwick­elte für ein Gerät zur Wasser­auf­bere­itung, das Leitungswass­er nicht nur fil­tert, son­dern es mit Min­er­alien, Spurenele­menten und auf Wun­sch auch mit Kohlen­säure anre­ichert, eine inno­v­a­tive Dichtungslösung.

Bei der Entwick­lung des Geräts stand der Kunde zunächst vor ein­er tech­nis­chen Her­aus­forderung: Die Ven­tile der gängi­gen Kohlen­säure-Gaskar­tuschen sind nicht voll­ständig genormt und haben unter­schiedliche Anschlusshöhen. Damit alle Ven­til­vari­anten prob­lem­los mit dem Gerät zusam­men­passen, bedarf es ein­er Dich­tung mit aus­gek­lügel­ter Gestal­tung, die ungeachtet dieser hohen Tol­er­anzbre­ite zuver­läs­sig abdichtet.

„Nach­dem uns der Kunde kon­tak­tiert hat­te, tasteten wir uns Stück für Stück an die beson­deren Anforderun­gen her­an, die eine solche Dich­tung zu erfüllen hat“, berichtet Ulrich Wüsten­hagen, Pro­duk­ten­twick­lung Pneu­matik bei Freuden­berg Seal­ing Tech­nolo­gies. „Schnell wurde klar, dass bei diesem Pro­jekt sowohl unsere Mate­ri­alkom­pe­tenz gefragt ist als auch unser Entwick­lungs-Know-how und unsere Erfahrung bezüglich der Fer­ti­gung solch­er Produkte.“

Kohlen­säure-Gaskar­tuschen besitzen Ven­tile, die mit einem genormten Trapezgewinde in den Wasser­auf­bere­it­er geschraubt wer­den. Kar­tusche und Gerät sind danach fest miteinan­der ver­bun­den. Geräte­seit­ig reduziert anschließend ein Druck­min­der­er den Kar­tuschen-Druck von 60 bar auf einen dauer­haften Arbeits­druck von rund drei bar. Die Dich­tung im Spalt zwis­chen dem Druck­min­der­er auf der Geräte­seite und dem Ven­til der Gaskar­tusche muss hier­bei Erstaunlich­es leis­ten: Da sie dem Druck von 60 bar auf Dauer aus­ge­set­zt ist, dringt Kohlen­säure in den Werk­stoff, bis eine Sät­ti­gung ein­tritt. Wird der Wasser­auf­bere­it­er benutzt, reduziert sich der Druck schnell und das Gas entspan­nt sich schla­gar­tig. Bei dieser soge­nan­nten explo­siv­en Dekom­pres­sion entwe­icht das Gas wieder aus dem Dich­tungswerk­stoff. Bei geeigneten und fehler­freien Werk­stof­fen stellt dieser Vor­gang kein Prob­lem dar. Ver­fügt das Mate­r­i­al jedoch über Fehlstellen, in denen sich das CO2 ein­lagern kann, oder ist es prinzip­iell ungeeignet, bilden sich bei der Expan­sion Blasen, die die Dich­tung beschädigen.

Doch nicht nur der Werk­stoff, auch die Geome­trie der Dich­tung muss hohe Anforderun­gen erfüllen. So soll sie nicht nur die ver­schiede­nen Anschlusshöhen der Ven­tile auf den Gaskar­tuschen aus­gle­ichen, son­dern den Benutzern gle­ichzeit­ig einen ein­fachen Wech­sel der Kar­tuschen ermöglichen. Hier­bei sorgt eine geschick­te Kom­bi­na­tion aus Mate­r­i­al und Geome­trie für ein möglichst geringes Reib­mo­ment während des Schraubvorgangs.

Bed­ingt durch den engen Zeitrah­men blieb nicht viel Spiel­raum für umfan­gre­iche Ver­such­srei­hen. Durch Nutzung der vorhan­de­nen Entwick­lungs- und Mate­ri­alkom­pe­tenz im eige­nen Hause und in enger Zusam­me­nar­beit mit dem Geräte­hersteller fan­den die Experten von Freuden­berg Seal­ing Tech­nolo­gies in kurz­er Zeit nicht nur die passende Dich­tungskon­struk­tion, son­dern auch einen ver­wend­baren Werk­stoff: Das Polyurethan 93 AU V167 ist stra­pazier­fähig und ver­fügt neben ein­er hohen Bruchdehnung auch über eine gute Zugfes­tigkeit. Es ist hochelastisch, ver­schleißfest und gemäß Verord­nung 10/2011 der Europäis­chen Union für den Lebens­mit­telkon­takt zuge­lassen. Zudem entspricht es den Anforderun­gen der FDA und der 3‑A San­i­tary Standards.

Der unternehmen­seigene Ser­vice­di­en­stleis­ter Freuden­berg Xpress lieferte erste im CNC-Ver­fahren gedrehte Pro­to­typen und über­nahm im Anschluss die Pro­duk­tion von zwei Vor­ab­se­rien in Höhe von jew­eils rund 1.000 Stück CNC-gedreht­en Dich­tun­gen. Im näch­sten Schritt war das Know-how der Spezial­is­ten von Freuden­berg Seal­ing Tech­nolo­gies für die Her­stel­lung und Abmusterung eines Spritzgießw­erkzeugs gefragt, aus dem die Seri­en­teile mit­tler­weile wirtschaftlich, „fer­tig fal­l­end“ direkt geliefert werden.

„Dank ein­er sehr prag­ma­tis­chen Herange­hensweise ist es uns gemein­sam mit unserem Kun­den gelun­gen, in kurz­er Zeit zu ein­er maßgeschnei­derten Lösung zu kom­men, die mit­tler­weile sog­ar erfol­gre­ich paten­tiert ist“, resümiert Wüsten­hagen. „Damit Leitungswass­er kün­ftig über­all in der Welt bedenken­los genossen wer­den kann.“