Kraftstoff sparen, Emissionen reduzieren, CO2-Ausstoß verringern – alle Automobil- und Nutzfahrzeughersteller arbeiten intensiv an Lösungen, um diese Ziele möglichst effektiv zu erreichen. Bei diesen neuen Konzepten sind innovative Beiträge der Lieferanten gefragt. Schon vor gut einem Jahr hat Freudenberg ein spezielles Dichtungspaket vorgestellt, das in Getriebe und Motor eine CO2-Einsparung von bis zu drei Prozent pro Fahrzeug erzielen kann. Darüber hinaus ist Freudenberg schon heute in der Lage, für alle Flex-Fuels sowie für Biodiesel, CNG/LPG, BTL wie Sun- und Syn-Fuel und für Brennstoffzellen geeignete Elastomerwerkstoffe in Form von statischen und dynamischen Dichtungen bereitzustellen. Die Beimischung von Bio-Ethanol zu Ottokraftstoffen in unterschiedlichen Mischungsverhältnissen zu sogenannten Flex-Fuels verändert die Eigenschaften des Kraftstoffs. Deshalb müssen die in Kontakt stehenden Dichtungen wie Ventilschaftabdichtungen, Simmerringe und O-Ringe gegen Ethanol beständig sein. Auch aggressivere Verbrennungsund Blow-by- Produkte der Flex-Fuels müssen beachtet werden. Seit mehr als einem Jahrzehnt prüft Freudenberg gemeinsam mit der Automobilindustrie und den Kraftstoffherstellern gezielt die Verträglichkeit von elastomeren Dichtungswerkstoffen mit allen alternativen Kraftstoffen und entwickelt diese Werkstoffe weiter. Der Fokus liegt dabei auf einer geringen Quellung im Kontakt mit dem entsprechenden Medium sowie möglichst geringen Änderungen der mechanischen Eigenschaften. Die Optimierung dieser Parameter bildet die Basis, um eine zuverlässige, dauerhafte Dichtfunktion zu gewährleisten, denn Alterungsvorgänge sowie Volumenänderungen aufgrund von Quellung und Schrumpf haben entscheidenden Einfluss auf die Festigkeit des Elastomers und damit auf die Funktion dichtungstechnischer Komponenten. Außerdem muss bei der Auswahl geeigneter Werkstoffe für Flex-Fuel-Dichtungen eine gute Tieftemperaturflexibilität berücksichtigt werden, um die Funktion auch bei niedrigen Temperaturen zu gewährleisten. Die vielfältigen Zusammensetzungen der Flex-Fuels mit 10 bis 85 Prozent Bio-Ethanolanteil bis hin zum reinen Bio-Ethanol als E 100 haben direkte Auswirkungen auf alle Kraftstoffberührten Dichtungen. Das Elastomer wird zwar vom Ethanol nicht chemisch angegriffen, aber die Beimengung von sauerstoffhaltigen Komponenten zu herkömmlichen Ottokraftstoffen beeinflusst eine Reihe von Kraftstoffmerkmalen, die wiederum Einfluss auf die Dichtungen haben können. So kann ein höherer Wasseranteil im Blow-by-Gas um bis zu 50 Prozent die FKM-Dichtungen schädigen, Metall kann korrodieren, und es kann zu Ablagerungen an Motorkomponenten kommen.
Flex-Fuels unter die Lupe genommen
Freudenberg hat daher ausgewählte FKM-Mischungen in E 22, E 85 und E 100 bei 23 und 60 Grad Celsius bezüglich ihrer Beständigkeit getestet. Dabei wiesen die speziell entwickelten FKMWerkstoffe im Kontakt mit den untersuchten Flex-Fuel-Mischungen nur eine geringe Volumenänderung auf, die die Funktion des Dichtungsbauteils nicht beeinträchtigt. Generell nimmt die Chemikalien- und Medienbeständigkeit von Fluorkautschuken mit steigendem Fluorgehalt zu, allerdings sinkt die Tieftemperaturflexibilität. Der in vielen Kraftstoffanwendungen etablierte FKM-Werkstoff 75 FKM 153740 verfügt über ein geringes Quellverhalten in E 85 in Kombination mit guter Tieftemperaturflexibilität. Ein wesentliches Ergebnis dieser Untersuchungen ist jedoch die Erkenntnis, dass sowohl ein hoher Alkoholanteil im Kraftstoff als auch ein sehr geringer Alkoholanteil die Eigenschaften des Elastomers am wenigsten beeinträchtigen. Aus Sicht des Dichtungsherstellers sind daher Kraftstoffe mit einem niedrigen (< 15 Prozent) oder mit sehr hohem Ethanolanteil, wie etwa E 85, empfehlenswert. Die speziellen Anforderungen an Dichtungselastomere im Kontakt mit Flex-Fuels betreffen vor allem Ventilschaftabdichtungen, Simmerringe und O-Ringe. Bereits heute werden Dichtungen aus verschiedenen FKMWerkstoffen in Serie eingesetzt. Für den Einsatz im Kontakt mit Flex-Fuels hat sich der Dichtungswerkstoff 70 FKM 231210 als ideal erwiesen. Er weist bei allen Prüfungen die geringsten Änderungen auf. Sowohl im Quellverhalten als auch bei den Veränderungen der mechanischen Eigenschaften bietet dieser Werkstoff Bestmarken.
Blow-by-Produkte verschärfen die Randbedingungen
Aufgrund langjähriger Erfahrungen nehmen die Fachleute an, dass die Blowby-
Gasgemische einen aggressiveren Charakter als bisherige Nebenprodukte
der Verbrennung haben. Dies stellt wegen der Temperaturentwicklung für Dichtungen eine Herausforderung dar. Hier setzt Freudenberg moderne Dichtungswerkstoffe aus FKM-Terpolymeren ein. Diese weisen einen hohen Fluorgehalt auf, sodass auch aggressivere Verbrennungsprodukte Dichtungen aus
diesen Werkstoffen nicht schädigen können. Ein Zyklustest mit ausgewählten FKM-Werkstoffen ergab, dass der Standardwerkstoff 75 FKM 153740 auch nach fünf Prüfzyklen in seiner Dichtfunktion nicht beeinträchtigt ist. Der Spezialwerkstoff 70 FKM 231604 weist gegenüber diesen aggressiven Medien eine sehr gute Beständigkeit auf.
Dichtungen für AdBlue®
Bei Dieselfahrzeugen soll der Ausstoß von Stickoxid und Kohlenwasserstoff weiter reduziert werden. Eine Möglichkeit hierzu ist die Abgasnachbehandlung unter Verwendung der Harnstofflösung AdBlue®. Hierfür stellt Freudenberg spezielle Dichtungslösungen zur Verfügung. Umfangreiche Tests verschiedener Elastomermischungen auf ihre Eignung ergaben, dass sich HNBR und EPDM
Compounds gegenüber der Harnstofflösung als am besten beständig erweisen.
Dabei sind Elastomere auf EPDMBasis bis minus 52, Spezial-HNBRMischungen
bis minus 42 Grad Celsius tieftemperaturverträglich. Aus diesen speziell auf AdBlue®-Verträglichkeit abgestimmten Elastomeren werden zum Beispiel O-Ringe, Formteile, Membranen und andere Komponenten hergestellt. Die einzelnen Mischungen haben unterschiedliche Farben, um in der Serienfertigung eine sichere Zuordnung der Dichtungen zu den jeweiligen Einbauräumen zu bieten.
