Um Schaltschränke zuverlässig abdichten und damit einen wichtigen Beitrag zur störungsfreien Industrieproduktion leisten zu können, werden heute zunehmend Polyurethan-Schäume eingesetzt. Sie dichten den Schaltschrankkorpus und die Türen so ab, dass Schmutz, Staub und Feuchtigkeit nicht in das Innere eindringen und die Elektronik beschädigen können. Damit lassen sich zuverlässig Störungen verhindern und Produktionsausfälle vermeiden.
Neu auf dem Markt sind von Sonderhoff entwickelte zweikomponentige Polyurethan-Schaumdichtungen, die sich entsprechend den jeweiligen Anforderungen anpassen lassen. Je nach Wahl des Materialtyps decken sie ein breites Eigenschaftsspektrum ab:
- geringe Verbau- und Klebfreizeiten dank sehr schnell reagierender Schäume,
- hoher Flammschutz gemäß Brandschutznorm UL 94 HF-1,
- geeignet für den Innen- oder Außeneinsatz,
- gutes Rückstellverhalten der Schaumdichtungen nach Kompression sowie
- ohe Dichtigkeiten nach den Prüfklassifizierungen gemäß NEMA für Nordamerika oder den IP-Klassen (Eindringschutz) in Europa.
Die genannten Dichtungseigenschaften erhöhen den Schutz der elektrischen und elektronischen Betriebsmittel im Schaltschrank gegen Staub, Regen, Spritz- und Strahlwasser sowie vor Feuer.
Verkürzte Verbau- und Klebfreizeiten
Diese schnell reagierenden Schaumdichtungen zum Abdichten von Schaltschränken und Elektronikgehäusen zeichnen sich durch kurze Aushärtezeiten aus. Bei Bedarf können sie an die jeweilige Produktionsgeschwindigkeit und Taktung der Applizierungsprozesse beim Anwender angepasst werden. So steht zum Beispiel eine sehr schnell reagierende 2K-Polyurethanschaumdichtung für Indoor-Schaltschränke zur Verfügung, deren Dichtungsoberfläche schon nach ca. 3,5 Minuten klebfrei ist. Und die Verbauzeit kann von bisher ca. 60 Minuten um mehr als die Hälfte auf ca. 25 Minuten reduziert werden.
Für Schaltschränke, die permanent der Witterung ausgesetzt sind, gibt es spezielle outdoor-getestete Schaumdichtungen. Eine dafür geeignete sehr schnell reagierende Schaumdichtung kann schon bereits nach ca. 20 Minuten verbaut werden (Standard: 60 Minuten). Und die Klebfreizeit dieser Schaumdichtung liegt nach bislang 12 Minuten jetzt bei ca. 3 Minuten (die Zeiten variieren je nach Umgebungseinflüssen). Der Vorteil liegt auf der Hand: Mit kürzeren Klebfreizeiten können Weiterverarbeitungsprozesse frühzeitiger beginnen. Die oben genannten Zeitangaben können in Abhängigkeit von Temperatur, Verarbeitungs- und Maschineneinflüssen variieren.
Vorteile kurzer Verbauzeiten
Bei der Entwicklung von Dichtungsrezepturen sollten insbesondere auch die spezifischen Fertigungskonzepte und Applizierungsprozesse der jeweiligen Anwender Berücksichtigung finden. So kommt es bereits bei der Entwicklung von 2-Komponenten-Schaltschrankdichtungen darauf an, das Reaktionsverhalten und die Topfzeit bis zum Beginn des Aufschäumens sowie die Aushärtezeit der Schaumdichtung optimal auf die jeweiligen Fertigungsprozesse im Schaltschrankbau abzustimmen.
Im Schaltschrankbau ist unter anderem die Verbauzeit entscheidend, also die Zeit, die für das Aushärten der Schaumdichtung notwendig ist und nach der die beschäumten Einzelteile erst zu einem Schaltschrank zusammengesetzt werden. Bis zur Endmontage werden die Schaltschrank-Einzelteile – Seitenteile, Rückwand und die Türen – meist in Stapeln bis zur kompletten Aushärtung zwischengelagert. Wenn sich mit Schaltschrankdichtungen die Verbauzeiten um mindestens die Hälfte reduzieren lassen, müssen deutlich weniger Einzelteile nur noch für eine kürzere Dauer gestapelt werden. Das spart Lagerfläche und Lagerkosten. Investitionen in Temperöfen wie für die Aushärtung von 1K-Schaumdichtungen sind dank des deutlich schnelleren Reaktionsverhaltens der 2K-Schäume nicht erforderlich.
Gute Oberflächenhaftung und Rückstellfähigkeit
Für die Oberflächenhaftung von Schaumdichtungen spielt die Art und Beschaffenheit des Untergrunds eine große Rolle. Auf den üblicherweise mit Pulverlack beschichteten Schaltschrankgehäusen haften die neuen Schaumdichtungen meist sehr gut. Hingegen zeigen Edelstahlgehäuse oft keine gute Haftung (Bild 1). Hier führt jedoch eine Vorbehandlung mit einem haftvermittelnden Primer zu guten Resultaten. Auch Kunststoffgehäuse ermöglichen eine ausreichend gute Haftung, sie hängt allerdings stark von der Art der eingesetzten Kunststoffe ab. Schaumdichtungen auf Kunststoffen wie ABS, PC oder PA6 haften in der Regel gut, PE, PP, PS PVC oder PMMA benötigen häufig eine Vorbehandlung. Hier werden meistens Primer oder thermische Verfahren wie Beflammung, Plasma- oder Coronabehandlung eingesetzt. Bei Elektronikgehäusen aus Kunststoff genügt es allerdings meistens schon, wenn die Schaumdichtung in der Nut gehalten wird. Grundsätzlich gilt, die Oberflächenhaftung immer anwendungsbezogen zu prüfen.
Die beschäumten Schaltschrankseitenteile, Rückwände und Dachelemente werden bei der Endmontage einmalig verbaut und danach nicht mehr geöffnet. Die Schaltschranktüren hingegen werden häufig geöffnet und geschlossen, sodass hier besondere Anforderungen an die Rückstellfähigkeit der Dichtung bestehen. Unter Testbedingungen (80° C, 50 Prozent Kompression, 22h) stellten sich die Indoor-Schaumdichtungen zu ca. 92 Prozent zurück. Bei den Outdoor-Schaumdichtungen ist die Rückstellfähigkeit noch besser, sie liegt bei ca. 95 Prozent. Damit behält die Schaumstruktur auch nach häufigem Öffnen und Schließen eine gleichbleibend hohe Dichtwirkung. Die Angaben zur Rückstellfähigkeit können variieren, je nach Dichtungsdimension, Prüfbedingungen sowie anderen Parametern.
Optimale Dichtigkeitswerte
Die schnell reagierenden Schaltschrankdichtungen für den Indoor- oder Outdoor-Einsatz sind wasserabweisend. Die Wasseraufnahme im komprimierten Zustand bei Raumtemperatur liegt bei unter ca. 3 Prozent für die Outdoor- bzw. ca. 5 Prozent für die Indoor-Schaumdichtung. Damit können je nach Bauteilkonstruktion und Schaumsystem Schutzklassen bis IP67 erreicht werden. In Nordamerika wird die Dichtigkeit von Schaltschränken aus Stahl, die mit diesen Schaltschrankdichtungen abgedichtet werden, gemäß NEMA 4 in einer Systemprüfung getestet. Die Schaltschränke werden dafür einer Wasserstrahlprüfung unterzogen, bei der alle Spalten mit Dichtungen durch einen Wasserstrahl mit einem Durchfluss von über 240 l/min und einer Prüfzeit von 40 Minuten auf Dichtigkeit untersucht werden. Auch der Schutz vor Staub ist in das Testverfahren mit eingeschlossen.
Im Brandfall Flammschutz
Teil des breiten Produktspektrums der hier beschriebenen Schaumdichtungen zum Abdichten von Schaltschränken und Elektronikgehäusen ist auch der Flammschutz (Bild 3). Bei Bedarf kann die Brandschutznorm UL 94 HF-1 erfüllt werden, die höchste Brandschutzklasse für Polyurethanschaumdichtungen in den USA. Die entsprechende Dichtung ist damit als selbstverlöschend ohne brennendes Abtropfen eingestuft. Zusätzlich entspricht sie den US-Prüfnormen UL 50E für Schaltschränke und Elektronikgehäuse in nicht explosionsgeschützten Bereichen sowie der UL 508 für die Sicherheit elektrischer Schaltgeräte. Alle drei sind wichtige Voraussetzungen für den Vertrieb von Elektrogeräten und sonstigen elektronischen Anwendungen in den USA, Kanada und Mexiko.
Schlussbemerkung
Perfekt abgedichtete Schaltschränke, die für eine leistungsfähige und störungsfreie Elektroverteilung sorgen, werden nicht nur in den Industrieländern benötigt. Sie gelten als eine der Voraussetzungen für die Industrialisierung von Entwicklungsländern weltweit. Um diese Voraussetzung zu erfüllen, steht den Betrieben in diesen Ländern Dichtungslösungen mit einem breiten Eigenschaftsspektrum einschließlich der Misch- und Dosieranlagen für das Beschäumen der Bauteile zur Verfügung.
