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Anwendungen von Kunststoff-Folien bei Gummischläuchen

Kunststoff-Folien finden bei zwei Typen von Gummischläuchen Verwendung; als Innenbekleidungsmaterial bei Transportschläuchen von Chemikalien und Lebensmitteln sowie als Aussenbekleidung von Hochdruck- und Hydraulik-Schläuchen.

Schläuche mit Kunststoff-Folien als Innenbekleidungsmaterial werden auf einem Stahldorn hergestellt. Die Kunststoff-Bekleidung ist in direktem Kontakt mit den im Schlauch transportierten Medien und verbessert dessen Eigenschaften, da der Kunststoff äusserst chemikalien-resistent ist, einen hohen Barrierenschutz bietet und zum direkten Kontakt mit Lebensmitteln zugelassen ist. Folglich ist die Verwendung von Kunstoffen als Innenbekleidungsmaterial weit verbreitet. Schläuche mit einer Kunststoff-Innenbekleidung für die Beförderung von Chemikalien sind schon seit etwa 20 bis 30 Jahren bekannt. Sie wurden entwickelt, da ihre Chemikalienresistenz bedeutend höher war als diejenige von synthetischem Standart-Kautschuk. Die erste Kunststoff-Generation basierte auf extrudiertem Hoch- als auch Niederdruck-Polyethylen, war aber begrenzt in der maximalen Einsatztemperatur. Bessere Temperaturresistenz wurde erreicht durch das Einmischen von Peroxiden in den Kunststoff. Die Peroxide vernetzten das PE während der Vulkanisation und erhöhten so die maximale Einsatztemperatur des Schlauches. Immer noch deutliche Nachteile von diesen sogenannten PE-X Bekleidungsmaterialen waren die fehlende Homogenität der Vernetzung, eine kürzere Lebensdauer sowie ungenügende Flexibilität, da das Bekleidungsmaterial in 2 bis 3 Lagen von je 0.40 bis 0.5 mm Schichtdicke aufgebracht werden musste. Seit Anfang der 90-er Jahren hat UPE (ultra-hoch molekulares Polyethylen, auch UHMwPE genannt) zu einer Revolution im Markt geführt, da es dünnere (2 x 0.20 mm), sehr konsistente und flexiblere Lösungen erlaubt. Der gegenwärtige Markttrend geht weiter in Richtung einer erhöhten Flexibilität bei zumindest gleichbleibender Chemikalienresistenz. CPS GmbH hat dazu speziell die sogenannte UF-Series entwickelt, eine hochflexible Kunststoff-Bekleidungsfolie, die gegenwärtig mit viel Erfolg im Markt eingeführt wird.

Die Aussenbekleidung von Hydraulik- oder Hochdruck-Schläuchen wird je länger je wichtiger. Hydraulische Schläuche (beispielsweise bei sehr kompakten Baggern) und Hochdruckschläuche (z.B. für Waldbearbeitungsmaschinen sowie im Bergbau) sind einem hohen Abrieb ausgesetzt, was zu einem frühzeitiger Ermüdung bzw. Platzen der Schläuche führen kann. Ein Schlauchersatz (mit der entsprechenden Maschine für oft mehr als einen Tag ausser Betrieb) ist so teuer, dass der Einsatz von Aussenbekleidungen als kostengünstige Alternative zur Lebenszeitverlängerung von Schläuchen betrachtet wird. UPE (UHMwPE) ist ideal, um Gummischlauchbedeckungen abriebfester zu machen und den Reibungskoeffizienten zwischen den Schläuchen untereinander sowie zwischen Schlauch und Stahl stark zu reduzieren. UPE wird entweder wie die Hülle einer Zigarette mit einer Überlappungsnaht aufgetragen oder in Spiralform aufgewickelt. Frühere Lösungen wie das Aufbringen von Polyamidstrümpfen oder aufextrudiertes thermoplastisches Polyurethan waren entweder zu arbeitsintensiv (da die Strümpfe vor der Verbindung der Schlauchstücke aufgebracht werden mussten) oder sehr teuer (aufgrund des Einsatzes von TPU in 2 bis 3 mm Schichtdicke). Schläuche mit UPE-Deckschicht sind deshalb gegenwärtig die Standartlösung für Schlauchanwendungen, wo höchster Abriebschutz gefragt ist.

Kompetenzen von CPS GmbH bei Kunststoff-Bekleidungen von Gummischläuchen

Die dominierende Marktposition von CPS GmbH als Lieferant von Kunststoff-Innenbekleidungsfolien für Chemikalien- und Lebensmittelschläuche sowie von Aussenbekleidungen für Hydraulik- und Hochdruckschläuche basiert auf engen Kundenbeziehungen, einem tiefen Marktverständnis sowie auf einer breiter Palette von kundenspezifischen Formulierungen, die für Spezialanwendungen optimiert wurden. Weiter beruht der Erfolg von CPS GmbH auf einem breitem Erfahrungsschatz und umfassenden eigenen Aktivitäten von der Entwicklung über die Produktion bis zum Verkauf.

Da sich CPS GmbH primär auf die Bedürfnisse der Schlauchindustrie fokussiert und sich bemüht, proaktiv neue, praktische und kostengünstige Totallösungen zu entwickeln, ist CPS GmbH viel mehr als eine reine Verkaufsorganisation, die im Hause gefertigte Folien vertreibt. Wir unterscheiden uns in dieser Beziehung und aufgrund einer breiteren Produktpalette deutlich von unseren Mitbewerbern.

Die Bekleidungsmaterialien in unserem Lieferprogramm sind ausschliesslich Folien, die eine einzigartige Kombination von Eigenschaften haben und deshalb unter dem Markennahmen UniC film (sprich "unique film' wie auf Englisch) angeboten werden. Für spezifische Anwendungen wurden spezielle Rezepturen ("Series") entwickelt.

CPS GmbH Innen-Bekleidungsfolien

Die meisten Bekleidungsmaterialen in unserem Programm sind Rezepturen auf der Basis von ultra-hoch molekularem Polyethylen (UHMwPE oder UPE) sowie von hoch molekularem Polyethylen (HMwPE). Die neuesten Rezepturen basieren auf speziellen, eigenentwickelten polyolefinischen Matrizen. Eine gute elektrische (Durchgangs-)Leitfähigkeit der Bekleidungsmaterialien ist sehr wichtig, um Explosionen in Chemieanlagen auf Grund von statischen Entladungen zu vermeiden. Aus diesem Grund verfügen unsere Folien über die beste Leitfähigkeit von allen im Markt bekannten Bekleidungsfolien. Die meisten unserer Produkte sind auch hoch abriebfest und so sauber, dass sie direkten Kontakt mit Lebensmitteln (sowohl auf Milch- und Fettbasis als auch auf Alkoholbasis) erlauben. Die UF-Series (ultra-flexibel) sind unsere neueste Entwicklung, um bei minimalen Kompromissen bezüglich Chemikalienresistenz erheblich flexiblere Schläuche anbieten zu können.

Die Innen-Bekleidungsfolien von CPS GmbH benötigen keine Klebstoffe oder separate Klebefolien, um zu haften. Während der Vulkanisation des Schlauches in einem Dampfautoklaf (bei typischerweise einer Stunde Verweilzeit bei etwa 150°C) verbinden sich unsere Folien mit der darüber liegenden Gummischicht sowie, an Überlappungsstellen, mit sich selbst und bilden somit ein kontinuierliches 'Schutzrohr'. Dieses bietet den inneren Gummischichten sowie Schlauchverstärkungen Schutz gegen einen chemischen Angriff und Diffusion der transportierten Flüssigkeiten, Granulate oder Pulver. Unsere Folien sind typischerweise 100-400 µm stark und 30-350 mm breit. Eine typische Rolle enthält 400 Laufmeter, kann aber je nach Wunsch 100 bis 2'000 Laufmeter enthalten.

Lebensmittelkontakt

Unsere Folien werden oft eingesetzt in Schläuchen, die benützt werden, um eine breite Palette von Lebensmitteln zu transportieren.

Im Jahr 1993, hat BAM Berlin unsere Folien auf KTW Vorgaben getestet und freigegeben. Seit einigen Jahren ist aber die Zertifizierung eines kompletten Schlauches vorgeschrieben. Deshalb hat CPS GmbH ihre Folien nicht neu zertifiziert; wir unterstützen aber unsere Kunden bei der Zertifizierung von Schläuchen.

Mechanische Eigenschaften

Zusatzstoffe erhöhen zwar die Funktionalität einer Schlauchoberfläche, aber der Preis der dabei bezahlt werden muss, ist ein Verlust von mechanischen Eigenschaften wie Reissdehnung und Bruchspannung. CPS GmbH hat neulich ihre Produktpalette völlig überarbeitet und eine Reihe von neuen Rezepturen entwickelt, die den Verlust der erwähnten mechanischen Eigenschaften minimieren.

UHMwPE Bekleidungsmaterialen von CPS GmbH für Schlauch-Aussenbeschichtungen

Die Stabilisierung von UHMwPE Folien, welche für Schlauch-Aussenbeschichtungen verarbeitet werden, ist sehr wichtig, um die UV-Beständigkeit zu erhöhen und die Resistenz gegen Ermüdung wesentlich zu verbessern. Deshalb sind alle Aussenbeschichtungs-Folien von CPS GmbH stabilisiert. Deshalb haben unsere Folien eine bis zu fünf Mal längere Lebenszeit ohne Rissbildung an der Deckenoberfläche im Vergleich zu nicht-stabilisierten UHMwPE-Mitbewerberfolien. Gute elektrische (Durchgangs-)Leitfähigkeit der Bekleidungsmaterialien ist sehr wichtig, um Explosionen infolge einer statischen Entladung beispielsweise im Bergbau zu vermeiden. Aus diesem Grund liefert CPS GmbH Folien mit der höchsten und konstantesten Leitfähigkeit am Markt. Unsere neueste Entwicklungen gehen in Richtung hochflexibler UHMwPE Rezepturen (FF- und FFC-Series), welche einen stark erhöhten Zugwiderstand besitzen.

Die Folien von CPS GmbH sind typischerweise 100-400 µm stark und 30-350 mm breit. Eine typische Rolle enthält 400 Laufmeter, kann aber je nach Wunsch 100 bis 2'000 Laufmeter enthalten.

Zugreisswiderstand und Folien-Widerstand gegen scharfe Gegenstände

Wenn unsere thermoplastischen UniC Folien als Deckschicht von Gummischläuchen eingesetzt werden, dann stellen sie immer die steifste Komponente des Schlauchsystems dar und dehnen sich bei Biegungen plastisch statt elastisch. Wenn scharfe Gegenstände in solchen Fällen mit der Aussenschicht in Berührung kommen, kann die Kunststoffschicht beschädigt werden oder an der Belastungsstelle reissen. Dies führt zu sehr hohen Spannungskonzentrationen und folglich ist das Risiko eines Durchreissens der Schlauchkonstruktion bis auf die Verstärkungsfaser recht gross. Dieses Phänomen kann die Lebensdauer eines Schlauches mit einer UHMwPE-Aussenschutzschicht stark reduzieren. Um diesem Effekt vorzubeugen, hat CPS GmbH eine speziell flexible und hochreissfeste Formulierungen mit den Bezeichnungen FF- und FFC-Series (flexibilisierte F bzw. FC-Series) entwickelt. Diese Rezepturen haben einen signifikant höheren Zugreisswiderstand, ein reduziertes E-Modul sowie eine höhere Bruchspannung.

Mit nur geringen Kompromissen bezüglich Abriebfestigkeit (ermittelt mittels Sand Slurry Test) wurden enorme Verbesserungen bezüglich Flexibilität und Zugreisswiderstand mit den neuen Folien erzielt. Wir sind deshalb überzeugt, dass die FF- und die FFC-series UniC Folien den zuküftigen Standard bei Aussenbeschichtungen von Gummischläuchen setzen werden.

Verschleissfeste Folienstreifen aus UHMwPE für Fensterabdichtungen von Fahrzeugen

Streifen aus UHMwPE werden im Glas-Führungskanal von Gummi-Fensterabdichtungen bei Fahrzeugen eingesetzt, wo die Glasscheibe in abrasivem Kontakt mit der Dichtung steht. Die Funktion dieser Streifen sind eine starke Reduktion des Reibungskoeffizienten sowie eine starke Erhöhung von Abriebfestigkeit und Lebenszeit solch einer Fensterdichtung. Eine inhärente Eigenschaft des UHMwPE's ist die enorm hohe Schmelzviskosität; selbst weit über der Schmelztemperatur (von etwa 138-141°C) fliesst UHMwPE nicht. Diese einzigartige Eigenschaft lässt eine sehr hohe Verarbeitungstemperatur zu wenn z.B. Eckteile einer Fensterabdichtung (während bis zu 2 Minuten bei einer Temperaturbelastung von bis zu 200°C) gegossen werden. Alternativmaterialen wie zum Beispiel Polypropylen fliessen bei solchen Bedingungen so stark, dass eine Abdichtung aufgrund der Welligkeit der PP-Streifen nicht mehr gegeben ist. Folglich sind die Systemkosten von UHMwPE-Streifen (obwohl pro Laufmeter bedeutend teurer als PP) erheblich günstiger. Die Abfallmengen sind weitaus niedriger als im Vergleich zu PP und einer Beflockung.

Verschleissfeste UHMwPE-Folienstreifen werden typischerweise in der Dimension 0,50 mm x 8 mm auf kreuzgewickelten Spulen, die bis zu 12'000 Laufmeter enthalten, geliefert.