Verschlusselemente wie Kappen und Stopfen sind wichtige Komponenten im Alltag und in verschiedensten Industriezweigen, von der Medizin über die Betriebstechnik bis zur Lebensmittelverarbeitung. Sie verschließen Flaschen und Laborbehälter, schützen Rohrenden, Gewindestutzen und Pole von Autobatterien vor Korrosion, Schmutz und Beschädigungen oder kaschieren Schrauben von Möbelstücken aus dekorativen Gründen. Kunststoffkappen und Kunststoffstopfen leisten bei Fertigung, Lagerung, Weiterverarbeitung und Transport wertvolle Dienste. Für den dauerhaften Einsatz sind Design und optischer Eindruck besonders von Bedeutung, bei vorübergehender Verwendung wird mehr Wert auf die schnelle und sichere Montage gelegt.
Je nachdem, ob ein Verschlusselement über das zu schützende Bauelement gestülpt wird, wie etwa bei einem Gewindestutzen oder Schraubenkopf, oder in eine Öffnung gesteckt wird, wie bei einem Reagenzglas, unterscheidet man zwischen Kappen und Stopfen. Auf dem Markt wird eine Vielzahl dieser Plastikverschlüsse angeboten, die sich in Werkstoff, Größe, Form, Farbe und Funktion unterscheiden.
Welche Arten von Verschlusskappen gibt es? Wo werden sie eingesetzt?
Bei der einfachsten Form von Kappen aus Polymeren handelt es sich um Schutzkappen mit flacher, abgeflachter oder gewölbter Haube. Dieser auch als Rundkappe oder Abdeckkappe bekannte Typus schützt sensible Materialien vor mechanischen Beeinträchtigungen sowie vor Spritzwasser und Verschmutzung, beispielsweise im Karosserie- und Apparatebau. Weiterhin besitzt er eine dekorative Funktion, etwa bei Möbelstücken oder Elektrogeräten, wo Abdeckkappen zumeist als optisch ansprechender als freiliegende Schraubenköpfe empfunden werden. Unterschieden werden hier Sechskantschutzkappen zur Abdeckung von Sechskantschrauben und Zierkappen zur Abdeckung von Kreuzschlitz- oder Torx-Schrauben sowie Innengewinden oder Bohrungen.
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Eine andere Kappenart sind Gewinde- oder Gewindeschutzkappen, die als Verschlüsse von Flaschen und Behältern für Getränke, Kosmetika oder Reinigungsmitteln bekannt sind. Sie kommen aber auch als Schutz für Außengewinde im Maschinenbau, im Automobilbereich und in der Fluidtechnik zum Zug.
Weitere Kappenvarianten sind:
- Kappen aus Elastomeren mit zusätzlichem Abziehgriff als Schutzkappen für Bolzen im Maschinenbau und in der Automobilindustrie
- Kappen mit Befestigungslasche zum Schutz von Schmiernippeln, sogenannte Schmiernippelkappen
- Kappen aus Kunststoffen mit innenliegenden Rippen zur Abdeckung von Bolzen oder zum Verschluss von Rohren, bekannt als Rippenkappen oder Innenrippenkappen
Verschiedene Typen von Verschlussstopfen
Stopfen aus Elastomeren und Kunststoff lassen sich nach der Form differenzieren: Es werden runde, rechteckige und quadratische Stopfen zum Verschließen angeboten.
Stopfen mit rundem Querschnitt werden sowohl mit zylindrischem wie auch mit konischem Körper gefertigt. Zu den zylindrischen Stopfen zählen Schutzstopfen, die als Abdeckung für Innengewinde, Rohre und andere Leitungen verwendet werden, und Zugstopfen aus Silikon zur Markierung von Durchgangsbohrungen.
Beispiele für konische Stopfen aus Elastomeren wiederum sind Kegelstopfen und Hohlstopfen. Vorteilhaft bei Verschlussstopfen mit dieser Geometrie ist, dass sie für Öffnungen mit unterschiedlichen Durchmessern eingesetzt werden können. Bekannte Vertreter sind hier Abflussstopfen für Waschbecken oder Badewannen und Gummistopfen für Reagenzgläser und andere Laborbehälter.
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Mit Außengewinde gefertigte Stopfen werden als Gewindestopfen oder Verschlussschrauben bezeichnet. Sie werden genutzt, um Innengewinde von Bauteilen bei der weiteren Verarbeitung, etwa nachfolgender Lackierung oder Beschichtung, zu schützen. Auch als Transport- und Kontaminationsschutz kommen sie zum Einsatz, beispielsweise zum Verschluss der Eingänge von Hähnen und Ventilen bei Transport und Lagerung.
Auch Kunststoffstopfen mit Lamellen kommen häufig zum Einsatz. Beim Eindrücken dieser Lamellenstopfen in eine zu verschließende Öffnung pressen sich deren Lamellen fest an den Innenrand und sorgen so für einen festsitzenden Halt des Elements.
Werkstoffe und Einsatzbereiche im Überblick
Die Auswahl des Materials hängt in der Regel von der Anwendung und den äußeren Rahmenbedingungen ab. Je nach Verwendungszweck werden unterschiedliche Anforderungen an Form, Temperaturbeständigkeit, UV-Beständigkeit, Chemikalienbeständigkeit, Elastizität und Festigkeit gestellt. Aus der Vielzahl verschiedener Verschlusskappen und Verschlussstopfen mit unterschiedlichen Formen und Eigenschaften kann für nahezu jede Anwendung eine geeignete Lösung gewählt werden.
Silikonkautschuk als Werkstoff für Gummikappen und Gummistopfen
Silikon ist als Werkstoff für Gummikappen und Gummistopfen prädestiniert. Das weiche Elastomer wird bei erhöhter Temperaturbelastung, wie beispielsweise in Pulverbeschichtungssystemen, eingesetzt. Hochtemperaturbeständige Kappen und Stopfen aus Silikonkautschuk (VMQ) können von -76 °C bis +280 °C eingesetzt werden. Auch für den Tieftemperatureinsatz ist dieser Werkstoff geeignet: wie auch bei Silikonschläuchen bleiben die Gummistopfen auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt biegsam und elastisch.
Einsatzbereiche sind neben dem Maschinenbau die Chemietechnik, Labortechnik und Prozesstechnik. Silikonkautschuke sind weiterhin physiologisch unbedenklich und entsprechen den Richtlinien der der Food and Drug Administration (FDA) und des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR). Daher nutzt man sowohl Silikonstopfen als auch Rundkappen und Schutzkappen aus diesem Werkstoff zum Verschließen von Gefäßen in der Lebensmitteltechnik oder der Medizintechnik.
Abdeckkappen und Schutzstopfen aus weichem PVC
Rundkappen aus Weich-PVC (PVC-P) werden neben der Standardausführung auch als hitzebeständige Maskierungskappen angeboten. Anders als bei herkömmlichen PVC-Schläuchen, die nicht oberhalb von +60 °C eingesetzt werden sollten, ist dieser Hochtemperatur-Compound für Anwendungen bis +200 °C geeignet.
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Ebenfalls bis +200 °C sind hochtemperaturbeständige Schutzkappen mit Abziehlasche einsetzbar, beispielsweise als Gewindeschutzkappen in der Betriebstechnik. Hochtemperaturbeständige Gewindestopfen aus PVC-P halten Temperaturen bis +230 °C stand. Neben diesen Hochleistungsstopfen werden zudem Maskierungsstopfen in ölbeständiger Ausführung für den Maschinenbau und den Automobilbereich aus weichem PVC gefertigt.
TPE und EPDM – für höhere Temperaturen, Ozon- und UV-Belastung
Aus Thermoplastischem Elastomer (TPE) lassen sich gleichfalls Hochtemperaturstopfen herstellen. Sie werden für Fertigungsprozesse bis +180 °C im Maschinenbau und der Chemietechnik als Schutzstopfen eingesetzt. Gummikappen aus TPE – ob als Endkappen oder Bolzenschutzkappen, mit oder ohne Abziehgriff – finden sich häufig als Gewindeschutzkappen in der Betriebstechnik.
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) sticht durch seine Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung, Ozonbelastung sowie Wärme- und Kälteeinfluss heraus. Gummistopfen und Gummikappen aus dem Synthesekautschuk EPDM werden deswegen häufig für den Außenbereich und für Anlagen zur Trinkwasserversorgung verwendet, aber auch in der Galvanotechnik und Beschichtungstechnik kommen sie zum Zug.
Fluorkautschuk, Nitrilkautschuk und Naturkautschuk – für Kraftstoffe, Mineralöle und andere Kohlenwasserstoffe
Ist eine hohe Beständigkeit gegenüber Mineralölen, Kraftstoffen und anderen aliphatischen Kohlenwasserstoffen gefragt, wie es etwa in der Petrochemie, der Chemietechnik, der Labortechnik, der Automobilindustrie und dem Maschinenbau oft der Fall ist, so werden vorzugsweise Verschlusselemente aus Fluorkautschuk (FKM bzw. FPM), Nitrilkautschuk (NBR) und Naturkautschuk (NR) verwendet. Diese Werkstoffe werden auch zur Fertigung von Mineralölschläuchen und Kraftstoffschläuchen eingesetzt.
Der Massenkunststoff Polyethylen als preiswerte und mechanisch stabile Lösung
Der Massenkunststoff Polyethylen (PE) besitzt eine gute Beständigkeit gegenüber zahlreichen organischen Lösungsmitteln, Säuren und Laugen. Man unterscheidet zwischen „high density“ Polyethylen (HDPE) mit schwach verzweigten Polymerketten und höherer Dichte und stärker verzweigtem „low density“ Polyethylen (LDPE) mit niedrigerer Dichte.
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HDPE ist deutlich reißfester als LDPE und weist einen etwas größeren Temperaturbeständigkeitsbereich bis +100 °C auf. LDPE dagegen ist weicher und biegsamer. Stopfen und Kappen zum Schutz vor mechanischen Beschädigungen, Spritzwasser oder Staub werden vorrangig aus HDPE hergestellt, während Kegel-, Gewinde- und Lamellenstopfen für den Bereich Maschinenbau oder die Pneumatik- und Hydraulikindustrie aus LDPE gefertigt werden.
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