Werkstoff A100, Bild: Sembach

Aus dem Werkstoff A100 hergestellte Fadenführer für die Textilmaschinenindustrie. Bild: Sembach

Tatort Textilmaschine: Das mit hoher Geschwindigkeit durchlaufende Garn wirkt auf die Fadenführungen und andere Kontaktelemente extrem verschleißend. Deshalb müssen die Kontaktflächen abriebbeständig und von hoher Oberflächengüte sein, damit es weder zu Fadenabrieb noch zu Fadenbruch kommt. Für derart hoch beanspruchte Teile hat sich Technische Keramik mit dem Werkstoff Aluminiumoxid bewährt. Dieser Werkstoff bietet aber noch Optimierungsmöglichkeiten, die der Keramikspezialist Sembach genutzt hat. Das Unternehmen hat Verfahren entwickelt, um das pulverförmige Ausgangsmaterial zu verfeinern und die Oberflächen der daraus hergestellten Teile noch weiter zu veredeln. Die C799-Hochleistungskeramik A100 ist sehr feinkörnig und hat eine hohe Dichte. Daraus gefertigte Teile erhalten durch ein spezielles Polierverfahren hochglatte, praktisch porenfreie Oberflächen.

Einer der härtesten Werkstoffe

Vergleich der keramischen Struktur
Vergleich der keramischen Struktur, polierte Oberflächen Al2O3 C799 Standard/Al2O3 C799 A100.

Aber der Reihe nach: Aluminiumoxid, die Verbindung des chemischen Elements Aluminium mit Sauerstoff entsprechend der Formel Al2O3, ist einer der wichtigsten oxidkeramischen Werkstoffe. Für die meisten technischen Aufgaben wird Aluminiumoxid aus dem Rohstoff Bauxit gewonnen und gelangt nach der Aufbereitung als Pulver mit unterschiedlichen Reinheitsgraden zur Weiterverarbeitung. Je nach Reinheitsgrad liegt die spezifische Dichte bei 3,80 bis 3,97 g/cm³, der Schmelzpunkt beträgt 2.050 °C. Aluminiumoxid ist nach Diamant einer der härtesten Werkstoffe und zeichnet sich darüber hinaus durch hohe Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Beständigkeit gegen Korrosion und chemische Einwirkungen sowie durch gute dielektrische Eigenschaften aus. Aluminiumoxid ist außerdem physiologisch unbedenklich und beständig bei Temperaturen von bis zu 1.750 °C.

Speziell entwickelte Variante

Mit Blick auf den Bedarf der Textilindustrie an verschleißfesten Maschinenelementen hat der Keramikspezialist Sembach die Aluminiumoxid-Variante A100, die zur Werkstoffklasse C799 gehört, entwickelt. Der neue Werkstoff beruht auf einem optimierten Verfahren zur Aufbereitung des Rohstoffes und einer speziellen Poliertechnik, mit der die Oberflächen der daraus hergestellten Teile veredelt werden. Durch die Rohstoffaufbereitung wird als Ausgangsmaterial ein extrem feinkörniges Pulver mit einem D50-Wert von deutlich weniger als 1 µm und großer Reinheit erzeugt. A100 hat mit einem Al2O3-Gehalt von mehr als 99,97 Prozent eine sehr hohe Dichte, die nahe an der theoretischen Dichte von 3,99 g/cm³ liegt und sich in erhöhten Härte- und Festigkeitseigenschaften äußert.

Komponenten aus A100 haben wegen der hohen Werkstoffdichte und durch eine spezielle Politur eine fehler- und porenfreie Oberfläche und zeichnen sich durch hohe Härte und Verschleißfestigkeit aus. Für die Textilindustrie liegt ein Vorteil auch darin, dass das durchlaufende Garn nicht durch Abreibungen beschädigt wird. A100 eignet sich somit ideal für alle passiven und aktiven Textilmaschinen-Bauteile, die einer hohen Verschleißbeanspruchung ausgesetzt sind. Hierzu gehören Fadenführer und andere Fadenleitelemente, Ösen, Fadenöler, Düsen, Rollen und Scheiben sowie Messerscheiben und Schneiden. Wegen der praktisch porenfreien Oberflächen laufen auch Fasern und Fäden, die mit einer abrasiv wirkenden Benetzung versehen sind, abriebfrei und ohne Gefahr von Fadenbruch durch die Maschinen.

Komponenten ohne Verschleißerscheinungen

Weitere Vorteile, die sich aus den hochglatten Oberflächen ergeben: Die Fadenspannung kann niedrig gehalten und das durchlaufende Garn mit hoher Spulqualität aufgespult werden. Auch im Langzeiteinsatz haben Komponenten aus Al2O3, insbesondere A100, keine nennenswerten Verschleißerscheinungen. aru

Der Werkstoff Aluminiumoxid

Durch das Sembach-Spritzgussverfahren lassen sich auch komplizierte Bauteile aus Aluminiumoxid herstellen. Dieser Werksoff zeichnet sich nach DIN VDE 0035/DIN EN 60 672 durch folgende Eigenschaften aus:

  • sehr hohe Härte
  • sehr gute Gleiteigenschaften
  • hohe bis höchste mechanische Festigkeit
  • sehr hohe Druckfestigkeit
  • hohe bis sehr hohe Wärmeleitfähigkeit
  • sehr gute elektrische Isolationseigenschaften
  • sehr gute Verschleißfestigkeit
  • sehr gute Chemikalien- und Korrosionsbeständigkeit
  • gute Temperaturwechselbeständigkeit
  • hohe bis höchste Feuerfestigkeit
  • biokompatibel