Neue Zylinderkopfdichtung auf Basis VICTREX® PEEK™ und PTFE

STE Ges. für Dichtungstechnik mbH, Wilhelmshaven, hat eine neuartige Zylinderkopfdichtung auf Basis eines Pulverbeschichtungsverfahrens entwickelt, welche die positiven Eigenschaften von VICTREX® PEEK™ Polymer mit denen von PTFE verbindet. Dadurch werden Anwendungen möglich, die bisher dem Einsatz von dauerhaften Kunststoffbeschichtungen verschlossen waren, etwa wenn niedrige Reibung und Verschleißfestigkeit unter hoher Temperatur und Last gefordert wird. Die Zylinderkopfdichtung, vertrieben unter dem Handelsnamen monomet® , ist massiv aus Stahl mit vorgegebener Dickenverteilung geprägt. Die später aufgebrachte Beschichtung muß eine Vielzahl von Aufgaben unter schwierigen Bedingungen erfüllen und hat eine zentrale Bedeutung für die Gesamtfunktion des Produkts.

Gerade im Zylinderkopfbereich eines Motores herrschen höchste Anforderungen an alle umgebenden Bauteile und im besonderen an die Zylinderkopfdichtung. Die Temperaturen variieren hier von -30° bis 250°C, wobei auch kurzzeitig höhere Temperaturen möglich sind. Der Einfluß von Heißwasser und -dampf aus dem Kühlkreislauf, vermischt mit Glykol sowie heißes Motorenöl und Gase aus den Brennkammern stellen extreme Anforderungen an die Dichtungswerkstoffe. Weiterhin entstehen durch die Verspannung des Zylinderkopfes Pressungen von bis zu 200 N/mm² auf die Dichtung und erfordern hohe Festigkeiten über den gesamten Temperaturbereich. Die Temperaturschwankungen und Motorschwingungen verursachen Mikrobewegungen der Zylinderblockes aus Aluminium, die von der Dichtung ohne Verschleiß und mit möglichst niedrigem Reibungskoeffizienten absorbiert werden müssen.

Durch die Entwicklung eines Compounds auf Basis VICTREX® PEEK™ und PTFE in Verbindung mit dem multislide®-Beschichtungsverfahren ist es STE gelungen, diese Anforderungen bzgl. hoher Temperaturfestigkeit und gutem Verschleißverhalten zu erfüllen. Ebenso wird durch den Einsatz dieser Dichtung das Risiko der Kontaktkorrosion und das "Verschweißen" des Zylinderkopfes mit dem -block erfolgreich verhindert. Dadurch ist eine Demontage und eventuelle Substitution bei Servicearbeiten jederzeit möglich. Es konnte sogar nachgwiesen werden, daß die Dichtung mehrfach verbaut werden kann, ohne daß die Funktion wesentlich beeinflußt wurde.

Als besonders schwierig erwies sich die Aufgabe, unter den Umgebungsbedingungen der Dichtung eine dauerhaft gute Haftung zu gewährleisten. In Verbindung mit einem speziellen Haftvermittler konnte dies bei einer Gesamtschichtdicke von nur 20 µm in Heißwassertests bei 120 °C über 2000 h nachgewiesen werden. Mittlerweile hat die Beschichtung ihre Eignung für die Zylinderkopfdichtung in vielen Motortests auf eigenem Prüfstand, bei Kunden (z.B. 900 h Thermoschock) sowie in Fahrzeugen seit 2 ½ Jahren unter Beweis gestellt.

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Helen Swarbrick
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