antriebstechnik 12/2023

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KOMPONENTEN UND SOFTWARE HERAUSFORDERUNG EU-REGULIERUNG PFAS-FREIE SCHMIERSTOFFE FÜR DIE ANTRIEBSTECHNIK Das von der EU geplante Verbot von per- und polyflourierten Alkylsubstanzen, auch PFAS genannt, könnte schwerwiegende Folgen haben. Denn die Stoffgruppe hat viele sehr praktische Eigenschaften und ist in vielen Bereichen bisher nicht zu ersetzen. Eine mögliche PFAS-freie Lösung im Bereich Schmierstoffe für Kleingetriebe hat die Firma Tunap entwickelt. In hoch belasteten Reib kontakten, die in Kleingetrieben wie Power Tools vorkommen, reduzieren Schmierstoffe mit der OMC 2 -Additivtechnologie Reibung und Verschleiß signifikant und verlängern so die Laufzeit der Elektrowerkzeuge deutlich Ob Multifunktionsöle, Trockenschmierstoffe oder Hochleistungsschmierstoffe für Spezialanwendungen – Polytetrafluorethylen (PTFE) ist ein allgegenwärtiger Bestandteil von Schmierstoffen für vielfältige industrielle Anwendungen. Aufgrund seiner einzigartigen molekularen Struktur besitzt PTFE eine sehr glatte Oberfläche, sodass Moleküle leicht gegeneinander gleiten können. Damit begünstigt PTFE als Schmierstoffadditiv das Reduzieren von Reibung und Verschleiß in hoch belasteten Reibkontakten, wie sie beispielsweise bei Kleingetrieben vorkommen. Kleingetriebe wiederum findet man in Antrieben, wie sie im Bereich Automotive, Hausautomation (vernetzte Haustechnik) und Power Tools (Elektrowerkzeuge) zum Einsatz kommen oder auch bei E-Bikes. Durch PTFE-Zusätze können Effizienz und Lebensdauer von Kleingetrieben verbessert werden, was sich letztlich in der Produktqualität bemerkbar Julian Wald, Senior Application Engineer bei Tunap, Wolfratshausen 36 antriebstechnik 2023/12 www.antriebstechnik.de
KOMPONENTEN UND SOFTWARE WIRKUNGSWEISE EINES OMC 2 -SCHMIERSTOFFS Phase 1 – Bildung eines Schmierfilms auf den Oberflächen: Unter Druck lagern sich die Additiv- Moleküle der OMC 2 -Technologie zunächst an der Metalloberfläche an; es bildet sich ein scherstabiler und schmierwirksamer Schmierfilm Phase 2 – Verdichtung der Oberflächenschutzschicht: Mit steigendem Druck verformen und verdichten sich die Metalloberflächen im Nanobereich; die Oberflächenrauheit wird reduziert und es entsteht eine effektive Schutzschicht Phase 3 – OMC 2 -Wirkentfaltung und Oberflächeneinglättung: Die OMC 2 -Bestandteile migrieren weiter in das Metall hinein und führen zu dem besonderen Einglättungseffekt der Oberflächenstruktur; dieser auch als PD (Plastic Deformation) oder SE (Surface Engineering) bezeichnete Effekt führt zu einer Minimierung von Reibung und Verschleiß der Bauteile macht, und bares Geld spart, da durch weniger Verschleiß deutlich weniger Materialkosten entstehen. DIE ZEIT FÜR PFAS-ALTERNATIVEN DRÄNGT Doch PTFE ist in letzter Zeit stark unter Beschuss geraten, da dieser Stoff als PFAS einzuordnen ist, deren Einsatz künftig durch die EU streng reguliert beziehungsweise verboten werden soll. PFAS steht für „per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen“. Es handelt sich dabei um eine Gruppe von chemischen Verbindungen, die aufgrund ihrer wasser-, fett- und schmutzabweisenden Eigenschaften in vielen alltäglichen Produkten wie Teflonpfannen, wasserabweisenden Textilien, Verpackungen, Feuerlöschschaum, Reinigungsmitteln oder der Produktion von Schmierstoffen eingesetzt werden. PFAS gelten als problematische Stoffe, weil ein natürlicher Abbau verlangsamt, unvollständig oder gar nicht möglich ist. Sie werden daher auch Ewigkeitschemikalien genannt. Die Überlegungen der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), PFAS in die Liste der besonders besorgniserregenden Stoffe (SVHC-Stoffe) aufzunehmen, wird durch die potenziellen Gefahren für die Gesundheit von Mensch und Tier sowie negativen ökologischen Auswirkungen begründet, insbesondere aufgrund ihrer Persistenz und Bioakkumulation. Die Zeit für PFAS-freie Schmierstoffalternativen drängt. Denn der derzeitig diskutierte Restriktionsvorschlag sieht ein nahezu vollständiges Verbot PFAS-haltiger Substanzen vor. Für PFAS in Schmierstoffen kennt er Übergangsfristen zwischen eineinhalb und 13,5 Jahren – je nach Einordnung als kritische oder unkritische Anwendung. Wenn PTFE als Schmierstoffadditiv eingesetzt wird, beispielsweise in Kleingetrieben, ist voraussichtlich von einer Einstufung als sogenannte unkritische Anwendung auszugehen; dafür sieht der Restriktionsvorschlag derzeit eine Übergangsfrist von nur 18 Monaten vor. ES GEHT AUCH OHNE PFAS Standardlösungen für PFAS-freie Schmierstoffe gibt es bisher keine. Die Anwendungen sind zu unterschiedlich und die Entwicklung von Technologien ist zeit- und kostenintensiv. Als einer der führenden Hersteller von Spezialschmierstoffen hat Tunap allerdings bereits frühzeitig hochleistungsfähige Schmierstoffe für Kleingetriebe entwickelt, die ohne PTFE-Zusätze auskommen und sich in der Praxis bereits vielfach bewährt haben. Ein Beispiel ist die OMC 2 -Additivtechnologie (OMC steht für Organic Molybdenum Compound). Sie bewirkt eine Art Mikrofließeinglättung von Metalloberflächen in Reibkontakten, wobei zusätzlich stark verschleißresistente Schutzschichten ausgebildet werden. Das Ergebnis ist zum einen eine reduzierte Oberflächenrauheit, sodass sich zum Beispiel auf Zahnflanken sowie in Gleit-, Nadel-, und Kugellagern ein effektiver und stabiler Schmierfilm aufbauen kann. Zum anderen wird die Kontaktfläche zwischen den zwei sich berührenden Oberflächen vergrößert und damit die Last auf einer größeren Fläche gleichmäßiger verteilt. Dies hat zur Folge, dass Reibverluste deutlich reduziert werden, was in geringeren Betriebstemperaturen messbar ist. Da geringere Schmierstofftemperaturen mit einer längeren Schmierstofflebensdauer einher gehen, wird somit die Lebensdauer von Kleinantrieben signifikant verbessert werden. Darüber hinaus sorgt ein zuverlässiger Verschleißschutz für weniger Beschädigungen an Metalloberflächen, sodass die Funktion der Komponenten länger erhalten bleibt. Die Vorteile der OMC 2 -Additivtechnologie liegen auf der Hand: Im Vergleich zu herkömmlichen Schmierstoffen ermöglicht sie eine längere Nutzungsdauer bei geringerem Schmierstoffverbrauch. So haben Untersuchungen im Tunap Power Tool-Prüfstand bestätigt, dass Power Tools, die mit dem OMC 2 -basierenden Tungrease Hochleistungsschmierfett geschmiert wurden, auch nach 250 Stunden Dauereinsatz noch einwandfrei laufen. Niedrigere Reibungswärme sorgt für einen verminderten Energieverbrauch und trägt nachhaltig dazu bei, CO 2 -Belastungen und negative Umweltauswirkungen zu reduzieren. Der geringere Wartungs- und Reparaturaufwand erhöht zugleich die Maschinenverfügbarkeit. Daraus resultieren wiederum Kosteneinsparungen bei der Entsorgung. Unterm Strich bedeutet dies für die Anwender signifikante Kosten- und Ressourceneinsparungen. Und das ganz ohne PFAS. Bilder: Tunap GmbH www.tunap.com www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/12 37
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