Anforderungsprofil von Siliconelastomeren aus verfahrenstechnischer Sicht

Zunächst werden nach den Globalanforderungen an die Betriebsmittel die Werkstoffe, die in das Eigenschaftsprofil passen, grob ausgewählt.

Vom Hersteller der Siliconpolymere erhält man Angaben über die Verarbeitung der Reaktionskomponenten und Endeigenschaften des Elastomers. Hier liegen nur Eigenschaften zugrunde, die den Werkstoff im Einzelnen betreffen. Doch diese Angaben reichen bei weitem nicht aus, um eine endgültige Werkstoffauswahl für das Betriebsmittel zu treffen. Da im Betriebsmittel - ob als Kabelgarnitur, Isolator oder Überspannungsableiter - noch weitere Werkstoffe integriert sind und miteinander im Verbund stehen, muss das Anforderungsprofil in seiner Gesamtheit erarbeitet werden. Dabei stehen die Überprüfung der Materialkompatibilität, die Verfahrenstechnik, die für eine optimale Vernetzungskinetik verantwortlich ist, das Design und die Konstruktion im Vordergrund.

Im Kernpunkt sollen die reinen Werkstoffeigenschaften und die Folgeeigenschaften der Siliconelastomere nach Anforderungsprofil im Betriebsmittel betrachtet und gegenübergestellt werden. Schwachstellen im Fertigungsverfahren müssen durch systematische Fehlereingrenzung beseitigt werden. Es sollen Erfahrungen und Erkenntnisse für die Werkstoffentwicklung, die Optimierung und Weiterentwicklung von Betriebsmitteln bei Anpassung von Werkstoffeigenschaften von den Entwicklern und Anwendern transparent dargestellt und besser genutzt werden. Die Prüfungen und Prüfergebnisse von reinen Werkstoffen können nicht auf die Eigenschaften der Werkstoffe in Betriebsmitteln übertragen und verglichen werden.

Die Betriebsmittel sollen eine hohe Funktionssicherheit und im Einsatz eine lange Lebensdauer auch unter extremen Einflüssen gewährleisten.

Anforderungsprofil

Außerdem wird sich, aufgrund der längeren Formverweilzeit, die Reaktionsmasse stärker ausdehnen und lässt den Formerinnendruck ansteigen, so dass eine Schädigung des sich gebildeten Elastomerkörpers nicht ausgeschlossen werden kann.

Da das SIR-Elastomer beim Aufbau von Kabelgarnituren, Isolatoren und Überspannungsableitern im Produkt nur eine, aber gewichtige Komponente darstellt und einem dem Produkt vorgegebenen Anforderungsprofil unterworfen wird, können die Voraussetzungen für die Vernetzungskinetik nach Vorgaben des Herstellers, meistens bei großvolumigen und geometrisch differierenden Formkörpern, nicht erfüllt werden. Hier muss das gesamte System der Fertigungstechnik mit seinen Verfahrensparametern, den Misch- und Dosier-Maschinen, der Formkonstruktion und den nötigen Hilfsmitteln aufeinander abgestimmt werden.

Anforderungsprofil - Material / Betriebsmittel

Zunächst muss das Anforderungsprofil an das Produkt von allen Seiten her betrachtet und analysiert werden.

Erst danach können die Verfahrensparameter für den Herstellungsprozess in Verbindung mit den Verarbeitungsmaschinen und Formtechniken weitgehend vorgegeben werden.
Das Ziel ist, eine optimale Vernetzung zu erreichen, die den Anforderungen an einen sicheren Verbund mit den im Produkt integrierten Werkstoffen entspricht.
Um das geforderte Anforderungsprofil am Produkt sicher zu erreichen, müssen die vorab ausgewählten Werkstoffe aus verfahrenstechnischer Sicht für die Vernetzungsparameter, z.B. bei der vorgesehenen und abgestimmten Reaktionstemperatur auf Materialkompatibilität untersucht werden. Das heißt, die zu umgießenden oder einzubettenden Werkstoffe in Form von Halbfabrikaten werden auf Haftfestigkeit/Verbundfestigkeit unter Verfahrensbedingungen überprüft.

Schon bei diesem Beispiel zeigt sich deutlich, dass die vom Hersteller genannten Eigenschaften und Hinweise zum ausgewählten oder empfohlenen Werkstoff nicht ausreichen [12], sondern wesentlich mehr Informationen zum Anforderungsprofil des Produktes notwendig sind, die meistens auch beim Anwender erst in vielen Details erarbeitet werden müssen.

Für das Anforderungsprofil des Produktes werden grundlegende Informationen und Fragen behandelt. Aus den Ergebnissen wird die Vorgehensweise zur Entwicklung oder Optimierung aufgeschlüsselt und weitgehend festgelegt.

Fragen sind:

• Woraus setzt sich das Anforderungsprofil des Produktes zusammen?
• Wie wird das Anforderungsprofil erarbeitet?
• Wo liegen die Schwerpunkte und wie können sie unter den verschiedensten Gesichtspunkten herauskristallisiert werden?
• Welche Kompromisse können oder müssen eingegangen werden?
• Außerdem müssen Fragen zu speziellen Details geklärt werden.
  Beispielsweise: Beeinflussen Materialzusätze (z.B. Farbpigmente in Isolatoren) das Hydrophobieverhalten der Schirmoberflächen?
• Beeinflussen höhere Reaktivitäten von Gießmassen das Fließverhalten oder die Haftfestigkeit auf anderen Substraten?
• Welchen Einfluss haben Vernetzungstemperaturen von Reaktionsmassen auf kontaktierte Grenzflächen der integrierten Werkstoffe?
• Welche Rautiefen, Oberflächenstrukturen oder -beschaffenheiten müssen in den Kavitäten der Formen berücksichtigt werden, und vieles mehr.

Schon hier erkennt man, dass sich das Anforderungsprofil eines Produktes aus komplexen Details zusammensetzt.
Wo nicht nur die Siliconelastomere als Werkstoffe mit ihren Einzeleigenschaften betroffen sind, sondern die Produkteigenschaften, die als Folge von Einflüssen der Verfahrenstechnik und seinen Parametern, den Formwerkzeugen und ihrer Beschaffenheit und vieles mehr eine ausschlaggebende Rolle für die Gewährleistung des Anforderungsprofils an das Endprodukt spielen können.

Werkstoffkompatibilität

1.  Die Überprüfung der Werkstoffkompatibilität ist eine notwendige Voraussetzung für die Ermittlung und Festlegung der Verfahrensparameter.

2.  Das Ziel ist es, eine optimale Vernetzung zu erreichen, die den Anforderungen an einen sicheren Verbund mit den im Produkt integrierten Werkstoffen entspricht.

3.  Um das geforderte Anforderungsprofil sicher zu erreichen, müssen die vorab ausgewählten Werkstoffe aus verfahrenstechnischer Sicht für die Vernetzungsparameter, zum Beispiel bei der vorgesehenen und abgestimmten Reaktionstemperatur auf Materialkompatibilität untersucht werden.

4.  Das heißt, die zu umgießenden oder einzubettenden Werkstoffe in Form von Halbfabrikaten werden auf Festigkeit/Verbundfestigkeit unter Verfahrensbedingungen überprüft.