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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Vakuum-Dichtungen sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 4 Hersteller von Vakuum-Dichtungen und deren Firmenranking.
Eine Vakuum-Dichtung ist ein Dichtungsgerät, das die Eigenschaften einer Flüssigkeit, der sogenannten magnetischen Flüssigkeit, nutzt, die von einem Magneten angezogen wird.
Die magnetische Flüssigkeit, die noch flüssig ist, wird von dem Magneten wie Eisensand angezogen. Die Magnete in den Vakuum-Dichtungen halten die magnetische Flüssigkeit fest und dichten eventuelle Lücken in der Verbindung zum Gerät ab. Eine Vakuumumgebung kann aufrechterhalten werden, indem das Eindringen von Luft, Gasen und Partikeln in das abgedichtete Objekt verhindert wird.
Die Haltekraft der magnetischen Flüssigkeit wird durch die Stärke des Magneten (Magnetkraft) bestimmt, d. h. je stärker die Magnetkraft, desto größer ist der Druckwiderstand des magnetischen Flüssigkeitsrings.
Vakuum-Dichtungen werden zur Qualitätserhaltung bei der Herstellung von Produkten eingesetzt, bei denen Verunreinigungen, Luft oder Feuchtigkeit streng verboten sind. Aufgrund ihrer hohen Sperrwirkung durch Flüssigkeitsmagnetismus werden sie häufig in Fertigungsindustrien mit Hochvakuum eingesetzt, zum Beispiel bei der Herstellung von Halbleitern, Solarzellen oder OLED-Panels für Smartphones.
Unter diesen Fertigungsbedingungen sind Energieeinsparungen und kompaktere Fertigungsanlagen erforderlich, und Vakuum-Dichtungen haben ein sehr breites Anwendungsspektrum.
In der Halbleiterfertigung werden Vakuumdichtungen in Sputtering-, CVD- und Ionenimplantationsanlagen eingesetzt. Diese erfordern eine Hochvakuumumgebung mit Vakuum-Dichtungen, um gleichmäßige dünne Schichten zu bilden und die elektrischen Eigenschaften von Halbleitern durch Ionenimplantation zu steuern.
Diese werden auch in monokristallinen Ziehanlagen für die Herstellung von Siliziumblöcken verwendet, die für die Herstellung von Solarzellen unerlässlich sind. Die Siliziumblöcke werden vakuumiert, um Verunreinigungen durch Staub und Schmutz sowie Oxidation durch Luft während des Herstellungsprozesses zu verhindern. Vakuum-Dichtungen werden eingesetzt, um die Vakuumumgebung in der Anlage aufrechtzuerhalten.
Bei OLED sind Vakuum-Dichtungen bei der Vakuumabscheidung für die Bildung dünner Schichten von OLED-Elementen erforderlich. In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Vakuum-Dichtungen mit der wachsenden Nachfrage nach OLEDs aus LCDs gestiegen.
Vakuum-Dichtungen verwenden eine Flüssigkeit, die als magnetische Flüssigkeit bezeichnet wird. Eine magnetische Flüssigkeit besteht aus drei Komponenten: magnetische Partikel in Nanogröße (Magnetpartikel), ein Tensid und eine Basisflüssigkeit wie Wasser oder Öl.
Magnetische Partikel agglomerieren in der Regel miteinander wie Magnete (Spiking-Phänomen), und um dies zu verhindern, werden üblicherweise Tenside verwendet. Tenside haben eine Polarität, was bedeutet, dass sich gleiche Pole gegenseitig abstoßen. Dadurch ist es möglich, eine stabile magnetische Flüssigkeit als kolloidale Lösung ohne Agglomeration zu erzeugen.
Neben der magnetischen Flüssigkeit werden bei Vakuum-Dichtungen ein Dauermagnet und eine rotierende Welle verwendet. Die Vakuum-Dichtung verfügt über einen Mechanismus zur Abdichtung während der Rotation mit hoher Geschwindigkeit, verhindert jedoch den Kontakt zwischen der rotierenden Welle und dem magnetischen Polmaterial oder dem Permanentmagneten. Da die Feststoffe nicht miteinander in Berührung kommen, wie es bei Ölplatten der Fall ist, besteht keine Gefahr der Reibung.
Es wird eine breite Palette von Dichtungswellenformen hergestellt, von kleinen Produkten von wenigen Millimetern bis hin zu großen Produkten von mehreren Metern Größe. Vakuum-Dichtungen bestehen aus einer rotierenden Welle und einem Polstück mit starken magnetischen Eigenschaften, wobei in dem Spalt zwischen den beiden Materialien ein Magnetfeld erzeugt wird.
Durch die Führung der magnetischen Flüssigkeit durch den Spalt in diesem Magnetfeld bildet die magnetische Flüssigkeit einen O-Ring und haftet eng an der Struktur, wodurch ein Eindringen von außen verhindert wird.
Aufgrund des Kontakts zwischen der rotierenden Welle und der Flüssigkeit kann die rotierende Welle ohne Abrieb beliebig gedreht werden. Da die magnetische Flüssigkeit den Spalt entlang der magnetischen Kraftlinien abdichtet, fließt sie außerdem nicht aufgrund von Druckunterschieden aus, so dass eine Vakuumumgebung aufrechterhalten werden kann.
Je größer die magnetische Kraft ist, desto höher ist der Druckwiderstand des durch die magnetische Flüssigkeit gebildeten Rings. Durch die Bildung des Rings in mehreren Stufen entsteht eine druckfeste Vakuum-Dichtung, die auch höheren Drücken standhalten kann.
Die Inertheit der magnetischen Flüssigkeiten und ihr niedriger Dampfdruck wirken sich auch auf die Lebensdauer der Vakuum-Dichtungen aus. Der Vorteil der Verwendung nicht reaktiver magnetischer Flüssigkeiten besteht darin, dass sie zersetzungsbeständig sind und über einen langen Zeitraum hinweg verwendet werden können.
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