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gbrFachartikel

Als Europas größter Hersteller von Miniaturkugellagern hat sich die GRW Gebrüder Reinfurt GmbH & Co. KG in jüngster Zeit intensiv mit der optimalen Einsatzqualität von Initialschmierstoffen für Miniaturkugellager in der Dental- und Medizintechnik auseinandergesetzt. Gefordert sind eine besondere Widerstandsfähigkeit gegenüber den notwendigen Sterilisationsvorgängen und eine weitere Erhöhung der Lebensdauer unter extremen Umgebungsbedingungen. In einer großangelegten Untersuchung von insgesamt 30 Schmierfetten verschiedener Hersteller hat das Labor von GRW die fünf widerstandsfähigsten Schmierstoffe ermittelt.



Demnach eignen sich Polyharnstoff-verdickte Fette auf Mineralöl- oder PAO-Basis für den Einsatz in sterilisationsbedürftigen Medizinprodukten am besten. Die „Testsieger“ der GRW-Untersuchung werden jetzt verstärkt in den leistungsfähigen Miniaturkugellagern des Unternehmens eingesetzt. So erhöhen sie nachweislich die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Geräten in Dental- und Medizinanwendungen und tragen im Besonderen zur Wirtschaftlichkeit der Lösungen für den Endkunden bei.

Anforderungen durch Richtlinien definiert

Dentalturbinen werden im Hochgeschwindigkeitsbereich extrem beansprucht. Darüber hinaus werden die verwendeten Schmierstoffe zusätzlich durch die unbedingt erforderlichen aggressiven Sterilisationsprozesse in besonderer Weise angegriffen. Die Richtlinien des Robert-Koch-Instituts für die hygienische Aufbereitung von medizintechnischen Instrumenten stellen hohe Anforderungen an die Miniaturkugellager, die in Dentalturbinen und Winkelstücken zum Einsatz kommen. Die Sterilisation im Autoklaven mit Hilfe von aggressivem Heißdampf können den verwendeten nichtrostenden Wälzlagerstählen und Käfigmaterialien wenig anhaben – die meisten Schmiermittel sind diesen Anforderungen jedoch nicht gewachsen. Ein häufiges Nachschmieren der Dentalinstrumente mit Ölsprays würde beim Einsatz des Gerätes für Verunreinigungen etwa bei der Behandlung von offenen Wunden führen, was ein vollkommen inakzeptables Gefahrenpotenzial bedeutet. GRW stellt deshalb extrem hohe Anforderungen an die Initialschmierstoffe hinsichtlich des Oberflächenhaftverhaltens und der Sterilisationsbeständigkeit.

Insgesamt 30 Schmierstoffe haben die Mitarbeiter der Forschung und Entwicklung bei GRW im Verlauf von rund 1000 Sterilisationszyklen mit Heißdampf im Hinblick auf die genannten Forderungen geprüft. Elf der zu testenden Fette mussten vorzeitig auf Grund funktionseinschränkender Veränderungen, wie Wassereinlagerungen in den Fettproben und explosionsartigen Ausdehnung der Fettproben im Autoklaven, aus dem Versuch genommen werden.

Analytische und visuelle Kriterien

Zu den analytischen und visuellen Untersuchungskriterien der verbleibenden 19 Schmiermittel zählten die Gewichtsveränderungen der offenen Proben, optische Veränderungen ihres Zustandes, rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen sowie Infrarotspektren. Die Kugellager selbst wurden hinsichtlich ihres Lagerlaufgeräusches (GPR) und ihrem Anlaufreibmomentverhalten untersucht, sowie auf einem praxisnahen Dentalprüfstand einer Lebensdauerprüfung unterzogen. Die Ergebnisse der verschiedenen Tests bewerteten die Ingenieure insbesondere im Hinblick auf das Einsatzgebiet wie Hochgeschwindigkeitsanwendungen in Dentalturbinen. Auf dem Dentalprüfstand zeigten sich neben den Vorteilen bei der rein dynamisch-mechanischen Prüfung von Lagerlaufgeräuschen und Reibmoment insbesondere klare Vorteile bei der festgestellten Lebensdauer und damit der Wirtschaftlichkeit der eingesetzten Lager und Schmierstoffe.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass eine Erhöhung des Reibmomentes, verursacht durch die veränderte Konsistenz des Schmierfettes, eine deutlich erhöhte Wärmeentwicklung durch Walkarbeit im Lager zur Folge hat. Weniger stark gewichtet wurden die Optik der Schmiermittelproben sowie ihr Masseverlust. Die Infrarotspektroskopie und REM-Analyse dienten hauptsächlich zur Dokumentation von gravierenden Veränderungen. Fazit der großangelegten GRW-Untersuchung: Die besten Ergebnisse in allen relevanten Belangen lieferten Polyharnstoff-verdickte Fette auf Mineralöl- oder PAO-Basis. Als besonders ungeeignet bezüglich Sterilisierbarkeit identifizierte das Labor Lithiumspezialseifen- oder Natriumseifen-verdickte Fette, in die der Wasserdampf völlig ungehindert eindringt und deren Haftfähigkeit auf den Funktionsoberflächen des Kugellagers negativ beeinflusst wird.


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