Materialien für Schläuche und Rohre

Schläuche und Rohre können aus einer Vielzahl von Materialien oder Materialkombinationen hergestellt werden, was ihren Einsatz in verschiedenen Branchen ermöglicht. Ein entscheidendes Kriterium für das Schlauchmaterial ist seine chemische Beständigkeit gegenüber den Medien, die durch es fließen werden. Für gängige Materialien können Sie unsere chemische Beständigkeitstabelle einsehen, um zu überprüfen, ob das Schlauchmaterial für eine bestimmte Anwendung geeignet ist. In diesem Artikel werden wir die gängigen Materialoptionen besprechen.

Inhaltsübersicht

• Kunststoffe
• Gummis
• Silikon
• Verstärkte Schläuche und Rohre
• Kriterien für die Auswahl

Kunststoffe

Kunststoffe sind Materialien aus synthetischen oder halbsynthetischen organischen Molekülen, die als Polymere bezeichnet werden. Zusätzlich zu diesen Polymeren enthalten die meisten Kunststoffe Weichmacher und Füllstoffe, die die Eigenschaften des Kunststoffs verändern. Im Allgemeinen sind sie formbar und können in die gewünschte Form gebracht werden. Bekannte Kunststoffe sind PVC, PP und PFFE. Für pneumatische Anwendungen werden häufig Kunststoffe verwendet, die in einem Artikel über Pneumatikschläuche näher erläutert werden. Die am häufigsten verwendeten Kunststoffe in Schläuchen werden im Folgenden erläutert.

• Polyurethan (PUR oder PU)

  • PU ist das gebräuchlichste Material für Pneumatikschläuche, da es eine sehr gute Knick- und Abriebfestigkeit aufweist und gleichzeitig sehr langlebig ist. Er ist in der Regel für Betriebsdrücke von 10 bar und höher ausgelegt. Außerdem verfügt er über ein gutes elastisches Gedächtnis und eignet sich daher gut für aufgerollte, tragbare und selbstaufbewahrende Schläuche.

• Polyamid (PA oder Nylon)

  • Nylon ist ein härterer Kunststoff als PU und ist leicht, robust, formstabil und hat eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit. Es ist weniger flexibel als PU, hat aber immer noch einen guten Biegeradius, so dass es sich für die Luftverteilung und Anwendungen mit geraden Linien eignet. Bei einem 4x2-Standardrohr kann es bis zu 44 bar und Temperaturen bis zu 100°C verarbeiten. Nylon hat eine gute Biege- und Ermüdungsfestigkeit und eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme.

• Polypropylen (PP)

  • PP ist sehr leicht und kann sogar auf dem Wasser schwimmen. Es hat eine sehr gute chemische Beständigkeit gegen Medien wie Chlorwasser und Säuren. Es hat eine gute Oberflächenhärte, Dimensionsstabilität und elektrische Eigenschaften, die es widerstandsfähig gegen Spannungsrisse in der Umwelt machen. Im Vergleich zu PU kann es höhere Temperaturen und Drücke aushalten.

• Polyvinylchloride (PVC)

  • Weich-PVC wird häufig für lebensmitteltaugliche Anwendungen verwendet und ist zudem eine kostengünstige Lösung. Es ist flexibler als PE und Nylon, verliert aber im Vergleich zu PU etwas an Haltbarkeit. PVC hat eine sehr gute chemische Beständigkeit gegen Medien wie Chlorwasser und Säuren. Außerdem ist er klar, so dass er sich für Anwendungen eignet, die eine visuelle Durchflussanzeige erfordern.

• Polytetrafluorethylen (PTFE oder Teflon)

  • PTFE ist ein sehr vielseitiges Schlauchmaterial aufgrund seiner hervorragenden chemischen Beständigkeit, die es nahezu chemisch inert macht. Es hat in der Regel einen großen Temperaturbereich von -196°C bis 260°C und ist ein Dielektrikum (starker Isolator), was es für Anwendungen geeignet macht, die empfindlich auf statische Elektrizität reagieren.

• Perfluoroalkoxy (PFA)

  • PFA ist wie PTFE ein Fluorpolymer, das aufgrund seiner chemischen Beständigkeit und seiner dielektrischen Eigenschaften sehr vielseitig einsetzbar ist. Der Hauptunterschied zwischen PFA und PTFE besteht darin, dass PFA schmelzverarbeitet wird.

• Polyethylene (PE)

  • PE ist im Vergleich zu PU ein härterer Kunststoff und seine Eigenschaften ähneln denen von Nylon. PE ist leicht, schwimmt auf dem Wasser, ist flexibel und stellt eine relativ kostengünstige Lösung dar. Es wird typischerweise für pneumatische Niederdrucksysteme und für pneumatische Steuerungen verwendet. Eine Variante von PE ist HDPE, das steifer ist, einen höheren Druckwert hat und haltbarer ist.

Gummis

Gängige Gummimaterialien sind Latex, Nitrilkautschuk (NBR) und Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM). Kautschuke (insbesondere Latex) sind flexibel und haben ein gutes elastisches Gedächtnis. Kautschuke zeichnen sich durch ihre unverformbare Elastizität und ihre hohe Chemikalien- und Wärmebeständigkeit aus. Die am häufigsten verwendeten Gummis in Schläuchen werden im Folgenden erläutert.

• Styrol-Butadien-Kautschuke (SBR)

  • Styrol-Butadien-Kautschuke sind eine Gruppe von synthetischen Kautschuken, die aus den Monomeren Styrol und Butadien hergestellt werden. Die Mischungen dieser Monomere werden in einem von zwei Verfahren polymerisiert, der Lösungs- oder der Emulsionspolymerisation. Das Verhältnis von Styrol und Butadien beeinflusst die Eigenschaften des Gummis; ein höherer Styrolgehalt macht den Gummi härter und weniger flexibel. SBR-Kautschuke werden hauptsächlich in Gas- und Hydraulikanwendungen eingesetzt. 

• Acrylnitril-Butadien (Nitril)-Kautschuk

  • Acrylnitril-Butadien-Kautschuk ist ein synthetischer Kautschuk, der aus Acrylnitril und Butadien in verschiedenen Verhältnissen hergestellt wird. Ein wichtiger Faktor für die Eigenschaften von Nitrilkautschuk ist das Verhältnis zwischen den beiden Monomeren. Geringere Acrylnitrilgehalte führen zu niedrigeren Glasübergangstemperaturen (Sprödigkeitstemperatur), während höhere Acrylnitrilgehalte eine bessere chemische Beständigkeit bewirken. Die meisten handelsüblichen Nitrilkautschuke enthalten 33 % Acrylnitril. 

• Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM/EPR)

  • Ethylen-Propylen-Kautschuke sind eine Gruppe von synthetischen Kautschuken, die mit unterschiedlichen Verhältnissen von Ethylen und Propylen hergestellt werden. Im Vergleich zu SBR ist es ein relativ flexibles Gummi. EPM-Kautschuke haben einen sehr hohen elektrischen Widerstand und eignen sich daher hervorragend für die Isolierung. Durch die Vulkanisierung von EPM-Kautschuken werden diese gegen hohe Temperaturen (bis zu 160 °C) beständig. Im Allgemeinen sind EPM-Kautschuke UV-, ozon- und witterungsbeständig. 

• Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM)

  • Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke sind synthetische Kautschuke, die aus den drei oben genannten Monomeren hergestellt werden. Diese Kautschuke haben ein chemisch gesättigtes Grundgerüst, das ihnen eine hervorragende Beständigkeit gegen Hitze, Ozon, UV-Strahlung und Witterung verleiht.  Wie bei allen synthetischen Kautschuken hängen die physikalischen Eigenschaften von EPDM vom Verhältnis der Monomere im Kautschuk und vom Grad der Vulkanisation ab. Im Allgemeinen ist EPMDM beständig gegen polare Chemikalien wie Hydraulikflüssigkeiten, Ketone, Wasser und Säuren/Laugen, aber nicht gegen Öle, Benzin und andere Kraftstoffe.

Silikon

Silikon wird oft als Gummi bezeichnet, ist aber eigentlich eine Mischung aus Kunststoff und Gummi. Es hat viele Eigenschaften von beiden. Vom Standpunkt des Kunststoffs aus gesehen ist es flexibel, temperatur- und wasserbeständig, klar und formbar, so dass es geformt, verformt, erweicht oder gehärtet werden kann. Silikon hat jedoch bessere Eigenschaften als die meisten Kunststoffe, da es chemikalienbeständig, temperaturbeständiger, langlebiger und witterungsbeständiger ist.

Verstärkte Schläuche und Rohre

Üblicherweise werden Schläuche/Rohre als einlagig" bezeichnet, d. h. sie bestehen aus einem einzigen Material. Schläuche und Rohre können jedoch aus mehreren Materialschichten bestehen, so dass sich ihre Eigenschaften gegenseitig ergänzen. Dies wird als "strukturierte" oder "verstärkte" Schläuche und Rohre bezeichnet. So kann beispielsweise ein flexibler PVC-Schlauch mit einem Textilgeflecht oder -gestrick um die Innenschicht des Schlauchs verstärkt werden, um die Druckfestigkeit zu erhöhen.

Einfache verstärkte Schläuche oder Rohre bestehen im Allgemeinen aus drei Schichten:

1. Innerer Schlauch: Das Material wird aufgrund seiner Widerstandsfähigkeit gegenüber den Medien ausgewählt
2. Verstärkung: Zur Erhöhung der Werte, z. B. der Druck- oder Knickfestigkeit.
3. Äußere Schutzschicht: Erhöht die Haltbarkeit und die Schäden durch die Umwelt.

Die eigentliche Verstärkung und Kombination dieser Materialien erfolgt in der Regel durch:

• Textiles Flechten oder Stricken
• Metalldrahtgeflecht
• Drahtbewehrung
• Spiralförmige Bewehrung
• Imprägniertes Netzgeflecht
• Innenauskleidung
• Kombination der oben genannten Methoden

Auswahlkriterium

Neben dem Material ist es auch wichtig, den Schlauch in Bezug auf Länge und Durchmesser richtig zu dimensionieren. Lesen Sie unseren Artikel über die Auswahlkriterien für Rohre und Schläuche, um einen Überblick zu erhalten.