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Verfahren zur Herstellung von Diehtungsköfllern.
Die den Gegenstand der Erfindung bildenden Dichtungen dienen zur Sicherung des Dichthaltens bei der Verbindung der verschiedenen festen oder beweglichen Teile einer mechanischen Anlage. Diese Dichtungen werden demnach z. B. zwischen den Flanschen einer Gas-oder Flüssigkeitsleitung, zwischen einem Behälter und seinem Deckel, zwischen einem Kolben und dem Zylinder, in dem sich der Kolben bewegt u. dgl. angeordnet. Die Dichtungen, um die es sich bei vorliegender Erfindung handelt, bestehen im allgemeinen aus einem Fasermaterial, das mittels eines bildsamen Bindemittels gebunden ist.
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Mischungen vulkanisierten Kautschuks mit Fasermassen bekannt, bei dem Fasermaterial fein zerteilt und in wässeriger Dispersion mit einem plastischen Bindemittel, wie vulkanisiertem Latex, vermischt und das Bindemittel durch Zufügen eines koagulierenden oder ausflockenden Mittels auf den Fasern fixiert wird. Aus einer derartigen Masse kann durch Filtration die Fasermasse samt dem koagulierten Bindemittel abgeschieden werden, indem die wässerige Suspension nach bekannten Methoden der Fabrikation von Papier, Asbestpappe u. dgl. auf eine Siebfläche aufgebracht wird.
Die Flüssigkeit tritt durch das Sieb, dieses Durchtreten wird eventuell noch durch Vakuum unterstÜtzt und es verbleibt auf dem Siebfilter der Faserstoff mit dem ausgefloekten plastischen Bindemittel und den eventuellen Zuschlägen.
Gegenstand der Erfindung ist in erster Linie die Herstellung von Dichtungen aus in der geschilderten Art abgeschiedenen Massen in Form eines Hohlzylinders. Die Herstellung erfolgt durch Filtrierung der wässerigen Suspension durch eine Siebwand hindurch, die dem inneren oder äusseren Rand des Dichtungorganes entspricht. Zu diesem Zwecke benutzt man zylindrische Behälter, deren Seitenwände Filter bilden, oder rotierende Filtertrommel, auf denen sich durch Filtrierung von innen nach aussen oder umgekehrt hohlzylindrische Filterkuchen absetzen, die man dann zur Herstellung der einzelnen Diehtungsorgane in Scheiben schneiden kann ; man kann aber auch die Zerteilung dadurch erzielen, dass man filtrierende Zwischenwände einlegt.
Zur Erzeugung des Filterkuchens lässt man die Flüssigkeit ungefähr radial zur Achse des das Dichtungsorgan darstellenden Hohlzylinders strömen. Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, die Filtrierung in diesem Falle durch die filtrierende Wand eines sich drehenden oder festen zylindrischen Behälters hindurch zu bewirken, die teilweise oder ganz von der zu filtrierenden Suspension umgeben ist.
Durch die vorliegende Erfindung ist auch die Möglichkeit gegeben, in gewissem Masse den Fasern der geformten Dichtungsorgane eine günstige Richtung zu geben, z. B. eine Kreisriehtung. Dieses Richten wird dadurch erreicht, dass der wässerigen Suspension vor oder während der Filtrierung eine Kreisbewegung um die Achse des das Dichtungsorgan bildenden zylindrischen Körpers erteilt wird, z. B. indem man sie in tangentialem Strahle am Umfang des filtrierenden Bodens eintreten lässt, wobei man dem ganzen Behälter eine Drehbewegung erteilt oder wobei man im Behälter Rührarm sich drehen lässt.
Die Fasern stellen sieh in der Richtung des geringsten Widerstandes gegen die Flüssigkeitsströmung ein.
Sie werden also nach dem Strömungssinne dieser Flüssigkeit gerichtet und das fertige Produkt hat demgemäss die günstigsten mechanischen Eigenschaften. Der Gehalt an Bindemittel in den zur Herstellung der Dichtungen dienenden Massen kann vorteilhafterweise etwa 25 Gewichtsprozente der mineralischen Fasern, z. B. Asbestfasern betragen. Doch können die Dichtungen noch darüber hinaus sonstiges Material,
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z. B. Fasern tierischen oder pflanzlichen Ursprungs, Leder und Zusätze, wie Harze, bituminöse Substanzen, Fette, Graphit usw. enthalten. Die für die Zusammensetzung des Dichtungsmittels erforderlichen Fasern und Zusätze werden im Wasser mittels einer Stampfe, wie sie für die Herstellung von Papierbrei augemein verwendet wird, oder aber mittels irgendeiner andern hiezu geeigneten Vorrichtung dispergiert.
Das verwendete Wasser soll hiebei vorzugsweise leicht alkalisch reagieren und mit einem kolloidalen Stoff als Schutzzusatz versehen sein, was einerseits die Dispersion erleichtert und anderseits die spätere Vereinigung der wässerigen Dispersion mit dem plastischen Bindemittel ohne die Gefahr einer Gerinnung der erstgenannten Dispersion möglich werden lässt. Es wird hiedurch die praktisch bedeutungsvolle Wirkung erzielt, dass sich das Bindemittel im wässerigen Gemisch so vollkommen als möglich verteilt und selbst die in ihm enthaltenen Fasern oder Faserbündel durchdringt. Das Bindemittel wird auf den Fasern fixiert, was man durch eine Floculation oder Koagulation der kolloidalen Dispersion des Bindemittels erreicht.
Diese teilweise oder vollständige Koagulation des Bindemittels kann einfach mit der Zeit stattfinden, durch die adsorbierende oder auch leicht koagulierende Wirkung der Fasern und durch die mechanische Reibung zwischen den Fasern und den kolloidalen Partikeln des Bindemittels, die durch die Arbeit des Holländers verursacht wird. In andern Fällen kann es notwendig sein, der Mischung ein Koaguliemngsmittel zuzuführen, z. B. Essigsäure, Aluminiumsulfat oder einen ähnlichen Stoff. In jedem Fall ist es erforderlich, schliesslich eine homogene, aber ziemlich grobe Suspension der das Dichtungsorgan bildenden Stoffe zu haben und nicht mehr eine kolloidale Dispersion, d. h. eine Suspension, die man mit den gewöhnlichen Mitteln filtrieren kann, ohne dass feste Teilchen in erheblicher Menge im Filtrat mitgerissen werden.
Aus dieser Suspension werden in der oben erwähnten Art mittels Filtration durch entsprechend geformte Siebe die hohlzylindrischen Dichtungsorgane erfindungsgemäss hergestellt. Nach der erfolgten Formung auf den Filtriersieben enthält die Dichtungsmasse noch viel Feuchtigkeit, von der sie durch entsprechende Pressung und Trocknung befreit wird. Nach dem erfolgten Trocknen kann man durch Zerlegen des Hohlzylinders einfache Ringscheiben herstellen.
Die erste Stufe des Verfahrens besteht in der Formung des Dichtungsmaterials, während die zweite Verfahrensstufe in der Anpassung der Form an den jeweiligen Gebrauchszweck besteht ; es ist wesentlich, dass diese zweite Verfahrensstufe in einem Zeitpunkt vor sich geht, wo die Abfallteile sich noch in demjenigen Zustande befinden, in welchem sie dem für die erste Verfahrensstufe dienenden Material im Holländer od. dgl. zur Neuverwendung wieder beigefügt werden können.
Es muss also die endgültige Bearbeitung in einem Zeitpunkt stattfinden, wo einerseits das Material schon in transportfähigem Zustande sich befindet, also den Stanz-oder Schneidwerkzeugen zugeführt werden kann und die für die Arbeit der Werkzeuge notwendige Konsistenz bereits besitzt, anderseits aber der Trockenprozess und die Verfilzung noch nicht so weit vorgeschritten sind, dass die Abfallteile zur Neuverwendung im Holländer einer besonderen vorbereitenden Behandlung bedürfen. Der Zustand, in welchem gemäss der Erfindung die Masse sich befindet, entspricht dem Zustand, welchen Pappe hat, wenn sie aus der Lang-oder Rundsiebmaschine kommt.
Im Vorhergehenden ist ein Verfahren zur Herstellung von geformten Dichtungskörpern aus mineralischen Fasern und einem plastischen, wasserunlöslichen Bindemittel, z. B. Kautschuk, beschrieben worden. Es hat sich nun gezeigt, dass in manchen Fällen die verklebende und einbettende Wirkung des Bindemittels verstärkt werden kann, wenn dieses nicht nur als solches im Wasser dispergiert wird, sondern erst in einem organischen Lösungsmittel gelöst oder aufgequollen und erst in diesem gelösten oder aufgequollenen Zustand im Wasser dispergiert wird. Das Lösungsmittel kann auch vorerst für sich allein im Wasser dispergiert oder emulgiert und hierauf dem ebenfalls bereits in Wasser dispergierten Bindemittel zugefügt werden ; das Ergebnis ist dasselbe : eine wässerige Dispersion der Bindemittellösung oder-gallerte.
Die Wirkung des Lösungs-oder Quellungsmittels ist leicht erklärlich : Dispergiert man beispielsweise eine Menge Bindemittel, die einen Raum von 1l einnimmt, in Wasser, so erhält man unter gewissen Umständen n- Teilchen vom Durchmesser cl. Löst man nun die gleiche Menge Bindemittel in 91 eines Lösungsmittels und dispergiert hierauf diese Lösung in Wasser, so erhält man unter den gleichen oder ähnlichen Umständen 10 n-Teilchen vom Durchmesser cl. Das Bindemittel ist also zehnmal besser dispergiert und dringt deshalb besser in alle Faserbündel und sonstige kapillare Öffnungen ein. Dazu kommt, dass die verklebende oder leimende Wirkung der Lösung oder des Lösungsrückstandes an und für sich besser sein kann als diejenige des trockenen Bindemittels.
Das Lösungsmittel kann entweder im Dichtungskörper verbleiben oder im Laufe des späteren Verfahrens, z. B. während der Trocknung der Tafeln oder geformten Dichtungskörper, verdampft werden. Statt Kautschuklatex als Bindemittel zu verwenden, kann man beispielsweise nach dem gegenwärtigen Verfahren eine wässerige Dispersion einer Lösung von einem Teil Kautschuk in drei Teilen Benzin verwenden.
Diese wässerige Dispersion wird nach bekannten Verfahren hergestellt : Entweder durch Dispergieren der Kautschuklösung in Wasser oder durch Zugabe einer Benzin-Wasser-Emulsion zu Kautschuklatex. Die Dichtungen gemäss der Erfindung können sowohl metallische Faden-oder Gittereinlagen als auch oberflächliche oder in die Masse versenkte Stoffbewehrungen erhalten, sie können ferner aus übereinander geschichteten Einzellagen bestehen und auch Einschlüsse, wie z. B. Blei- oder GraphitkÏrner enthalten.