AT214728B - Formkörper für Dichtungszwecke, beispielsweise Dichtungsmanschette und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

Description

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   Formkörper für Dichtungszwecke, beispielsweise Dichtungsmanschette und Verfahren zur Herstellung derselben 
Schon in den Anfängen des Pressen- und Pumpenbaues wurde Leder wegen seiner vorteilhaften Eigenschaften zur Abdichtung verwendet. Eine der wertvollsten Eigenschaften solcher Dichtungen ist nämlich der geringe Reibungswiderstand des Leders, welcher gewissermassen auf eine Selbstschmierung des sehr fein verästelten Faserkörpers und seine aussergewöhnliche Elastizität, verbunden mit einer grossen Festigkeit zurückzuführen ist. Ein ebenso wichtiger Vorteil des Leders als Werkstoff für Dichtungen ist, dass   z. B.   eine Ledermanschette mitgeführte Fremdkörper z. B. Schmutzteilchen wie Sand   od. dgl.   einzubetten vermag und dadurch die Kolben-bzw. Zylinderabnutzung auf ein Minimum herabgesetzt wird.

   Eine weitere ausserordentlich wichtige Eigenschaft der Lederdichtungen, die keinem andern Dichtungsmaterial in so hohem Masse zukommt wie dem Leder ist die Passung. Man versteht unter Passung die genaue, gewisser-. massen selbsttätige Abdichtung zwischen Zylinder und Kolben oder Rohrflanschen od. dgl. die dadurch zustande   kommt, dass   sich schon die neueLederdichtung nach dem Einbau mit dem jeweiligen Medium (Wasser, Öl   od. dgl.) vollsaugt   und durch Aufquellen an Volumen zunimmt. Das gequollene Leder passt sich so ganz von selbst an die Dichtungsflächen des entsprechenden Bauteiles wie Kolben oder Zylinder genau an. 



   Dichtungen aus Leder, insbesondere dünnwandige Manschetten weisen jedoch bei Verwendung gewisser Förder- oder Druckmittel wie z. B. Benzin, Mineralöl, Kohlenwasserstoffe usw. manche Nachteile auf, da die   Ledermanschette   auf Grund ihres strukturellen Aufbaues nicht ganz dicht sein kann. So dringen die' genannten Flüssigkeiten, besonders wenn diese unter Druck stehen durch das Leder selbst hindurch und verursachen Störungen und Verluste. Ferner hat sich gezeigt, dass die Lederdichtungen nach längerem Gebrauch so stark aufgeweicht werden, dass sie ihre anfängliche Elastizität verlieren und schlaff werden, wodurch ihre abdichtende Wirkung darüber hinaus stark beeinträchtigt wird. 



   Um diesen Nachteilen wenigstens teilweise zu begegnen wurde vorgeschlagen, das Leder durch oberflächliches Bestreichen   z. B.   mit einem Zelluloselack dicht zu machen, doch hat diese Massnahme zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt. Es wurde auch bereits versucht Ledermanschetten mit einer Kunststoffolie zu bedecken aber auch mit diesem Vorschlag wurde nicht der gewünschte Erfolg erzielt, weil die Kunststoffolie mit der   Lederoberfläche   nicht genügend fest verbunden werden konnte und weil eine relativ dünne Folie einer stark beanspruchten Manschette nicht genügend Halt geben kann. Gemäss der USA-Patentschrift Nr.   2, 883, 846 sollen Lederstanzstücke   mit einem Kunststoffmaterial imprägniert oder   überzogen   werden.

   Wenn auf diese Weise auch die Verbindung des Kunststoffmaterials mit dem Leder verbessert werden konnte, so zeigen sich doch auch hiebei schwerwiegende Nachteile ; im Falle der Imprägnierung wird nämlich das Leder an beiden Seiten abgedeckt, so dass die guten Eigenschaften der dichtenden   Lederoberfläche   verloren gehen und auch im Falle des einseitigen Überziehens mit einer relativ dünnen Schicht, die nur wenig zur Formbeständigkeit der Dichtung beitragen kann, kann aus den bereits erwähnten Gründen keine besonders dauerhafte Dichtung erzielt werden. 



   Das wesentliche Merkmal der Erfindung, die die Nachteile der bekannten Ledermanschetten vermeidet und eine besonders dauerhafte Dichtung herzustellen erlaubt, besteht darin, dass die Lederdichtungen bzw. die Ledermanschetten mit einem Gummiformteil von annähernd gleicher Stärke durch Vulkanisation unter Verwendung der an sich bekannten Isocyanate fest verbunden werden. In der Zeichnung sind die gebräuchlichsten Formen der   erfindungsgemässen Dichtungsformkörper   im Schnitt dargestellt. 



   Fig. 1 zeigt eine Lederkolbenmanschette, die erfindungsgemäss aus einem   Lederteil l   und einem etwa annähernd gleich starken Gummiformteil 2 besteht. Die Stirnfläche des Leders ist mit 3 bezeichnet und man erkennt, dass dieselbe vom Gummiformteil 2 völlig abgedeckt ist. Die die Abdichtung bewirkende, gleitende Lederoberfläche ist mit 4 bezeichnet. 

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 EMI2.1 
 manschette. Die Dachformmanschetten werden gewöhnlich in Packungen zu 3 oder mehr Stücken angeordnet und die relativ kleinen dichtenden Flächen wirken dann ähnlich wie die bekannten Kolbenringe zusammen. 



   In den Fig. 2-4 sind die Leder- und die Gummiteile durch die gleichen Schraffen wie in Fig. 1 kenntlich gemacht und es sind wegen der besseren Übersichtlichkeit nur noch die die Abdichtung bewirkenden Flächen durch das Bezugszeichen 4 (es handelt sich stets um eine Lederoberfläche) bezeichnet worden. 



   Aus diesen Figuren erkennt man, dass der Gummiformteil erfindungsgemäss stets mit jener Lederober-    fläche. verbunden ist, die   der gleitenden, die Abdichtung bewirkenden Fläche abgekehrt ist. Vorzugsweise bedeckt dieser Gummiformteil mit seinem äusseren Rand auch die Stirnfläche des Leders, weil damit auch dieser Federteil gegen den Durchtritt des Fördermittels abgedichtet wird und weil ein solcher Gummirand bedeutend zur Stützung des äusseren Lederrandes und zur elastischen Anpressung desselben   beiträgt,   insbesondere wenn das Leder infolge längerer Gebrauchsdauer der Dichtung erschlafft ist. 



   Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung können die besonders beanspruchten Stellen derDichtung (Krümmungen und Boden) durch stärkere Ausbildung des Gummiformteiles (s. Fig. 1-4) noch widerstandsfähiger gemacht werden, so dass einem Durchreissen des Leders, das bei den bisher bekannten nur aus Leder bestehenden Manschetten sehr häufig auftritt, von vornherein in einem noch stärkeren Mass entgegengewirkt werden kann. 



   Die Herstellung der   erfindungsgemässenDichtungsmittel   erfolgt im einzelnen auf folgende Weise : Der vorzugsweise aus Chromleder bestehende, sorgfältig entfettete und entwässerte Lederrohling wird in einer entsprechenden Form vorgepresst und die so erhaltene geformte Rohdichtung mehrmals mit Trichloräthylen extrahiert. Anschliessend wird auf die Fläche auf welche später der. Gummi aufvulkanisiert werden soll. eine die Haftung verbessernde Zwischenschicht in Form einer Lösung aufgetragen, die bei Zimmertemperatur durch 10-12 Stunden hindurch, gegebenenfalls unter Anwendung eines bewegten Luftstromes, sorgfältig getrocknet wird, worauf dann der Gummirohling mit der so vorbereiteten Oberfläche in Berührung gebracht und unter Anwendung von Druck und Wärme aufvulkanisiert wird. 



   Zur Herstellung der Haftmittelmischung wird eine Grundmischung auf einem üblichen Gummimischkalander   z. B.   nach folgendem Rezept vorbereitet : 
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> Rohkautschuk <SEP> 2000 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Kolophonium <SEP> 100 <SEP> " <SEP> n <SEP> 
<tb> Kumarharz <SEP> 100 <SEP> n <SEP> n <SEP> 
<tb> Stearinsäure <SEP> 30 <SEP> " <SEP> " <SEP> 
<tb> ZnO <SEP> Rotsiegel <SEP> 4000""
<tb> 
 
Diese Mischung wird in zwei gleich grosse Teile geteilt und einem derselben wird sodann 20   Gew.-   Teile Tetramethylthiurammonosulfid und 5   Gew.-Teile Äthylphenyldithiocarbaminsaures   Zink einverleibt. Der zweiten Mischungshälfte wird 50 g Schwefel zugemischt, so dass die eine Mischungshälfte nur die Beschleuniger, die andere nur den Schwefel enthält.

   Jede der beiden Mischungen wird sodann in der 4-6fachen Menge Trichloräthylen gelöst. Unmittelbar vor dem Auftragen werden die beiden Lösungen vereinigt und etwa 2   Gew. -"/0   Diisocyanat berechnet auf das Trockengewicht zugesetzt. Als vorzüglich geeignet für diesen Zweck erwies sich ein Produkt, dass unter dem   Handelsnamen"Desmodur R"von   den Farbenfabriken Bayer in Leverkusen vertrieben wird. Das Auftragen der Lösung kann durch Streichen, Spritzen oder Eintauchen erfolgen ; die hiezu günstigste Viskosität kann durch entsprechende weitere Verdünnung mit dem Lösungsmittel eingestellt werden. Als besonders vorteilhaft wurde gefunden, die Zwischenschicht durch mehrmaliges Auftragen der haftverbessernden Lösung herzustellen, weil auf diese Weise besonders feste Bindungen zwischen der Gummischicht und dem Leder erhalten werden.

   Bei der Vulkanisation dürfen keine zu hohen Temperaturen angewendet werden, weil das Leder sehr leicht durch zu hohe Hitze Schaden erleidet. Es müssen daher Gummimischungen verwendet werden, die bei relativ niederer Temperatur und bei relativ kurzer Vulkanisationszeit ausvulkanisieren. Als Beispiele dafür werden angegeben :

   

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 EMI3.1 
 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> Naturkautschuk <SEP> 100 <SEP> Gew.-Teile
<tb> ZnO <SEP> 30
<tb> Russ <SEP> 10
<tb> Mineralöl <SEP> 5 <SEP> n <SEP> " <SEP> 
<tb> Stearinsäure <SEP> 4
<tb> *) <SEP> N-Cyclohexyl-2-benzothiazyl- <SEP> 
<tb> sulfonamid <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> " <SEP> n <SEP> 
<tb> Diphenylguanidin <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> " <SEP> " <SEP> 
<tb> Schwefel <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> tI <SEP> " <SEP> 
<tb> 
 *) = An Stelle dieses Vulkanisationsbeschleunigers kann auch ein Piperidinsalz der Pentamethylendithiocarbaminsäure verwendet werden, wie beispielsweise das "Vulkacit P" der Farbenfabriken Bayer, Leverkusen. 



   Die auf dem Mischwalzwerk hergestellte Mischung wird zum Gummirohling geformt und mit der vorbehandelten Lederoberfläche der Rohdichtung in Berührung gebracht und unter Druck bei ungefähr 1250 C 25-30 Minuten vulkanisiert. 



    Beispiel 2 : (olbeständige Mischung)    
 EMI3.3 
 
<tb> 
<tb> Polymerisiertes <SEP> Chlorbutadien. <SEP> 100 <SEP> Gew.-Teile <SEP> 
<tb> Phenyl-alphanalphthylamin <SEP> 2 <SEP> " <SEP> "
<tb> Vaseline <SEP> 2 <SEP> " <SEP> " <SEP> 
<tb> Magnesia <SEP> 4 <SEP> n <SEP> " <SEP> 
<tb> Russ <SEP> 60
<tb> Mineralöl <SEP> 10 <SEP> if <SEP> 
<tb> Zno <SEP> 5 <SEP> 11 <SEP> n <SEP> 
<tb> Merkapto-inidazolin <SEP> 1, <SEP> 5"" <SEP> 
<tb> 
 
Diese Mischung wird wie unter Beispiel 1 angegeben verarbeitet und unter den gleichen Bedingungen vulkanisiert. 



   Je nach Art und Form der Dichtung ist es oft von Vorteil, bei der Vulkanisation nur eine Heizplatte zu verwenden und nur von der Gummiseite her zu heizen, damit die Gefahr einer Überhitzung des Leders von vornherein ausgeschaltet ist. Es ist aber wichtig, dass das Leder vor der Vulkanisation vollkommen wasserfrei ist, denn der geringste Wassergehalt   verursacht Verschmoren   des Leders während derVulkanisa r tion. 



   Die nach dem   erfindungsgemässenverfahren hergestelltenDichtungsformkörper   stellen Dichtungsmittel von aussergewöhnlich günstigen Eigenschaften dar. Sie vereinen die bekannten Vorteile der Lederdichtungen mit der Eigenschaft vollkommener Undurchlässigkeit und übertreffen damit alle bisher bekannten Dichtungsmittel. Die Lebensdauer der erfindungsgemässen Dichtungen ist um vieles höher als jene der aus Leder allein bestehenden Dichtungen. Wenn in besonderen Fällen eine besonders lange Lebensdauer erwünscht ist, kann erfindungsgemäss der Gummiformteil an besonders stark beanspruchten Stellen verstärkt ausgebildet   werden. Die physikalischen Eigenschaften desGummiformteiles   können natürlich von vornherein auch weitgehend durch die Wahl des Gummirohmaterials beeinflusst werden.

   Man kann nämlich, wie bereits angedeutet, ausser natürlichem Kautschuk auch die meisten synthetischen Gummirohstoffe wie Butadien und dessen Mischpolymerisate   (z. B.   Perbunan N, Perbunan S) Chlorkautschuk (Perbunan C) usw. im gegebenen Fall für den erfindungsgemässen Zweck verwenden. Es kann somit unter Benützung der Erfin dung für jeden besonderen Fall die günstigste Dichtung bzw. Manschette konstruiert werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : EMI4.1 Vulkanisation fest miteinander verbunden sind.

   2. Formkörper nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Oberfläche des Ledetteiles (1) durch den Gummiformteil (2) völlig abgedeckt ist, wobei der Gummiformteil (2) so angeordnet ist, dass die die Abdichtung bewirkende, gleitende Fläche des Dichtungsmittels (4) aus Leder besteht.

   3. Formkörper nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (3) des Lederteiles vom Gummi oder Kunststoff völlig überdeckt ist.

   4. Formkörper nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gummiformteil bzw. der Kunststofformteil an besonders stark beanspruchten Stellen verstärkt ausgebildet ist.

   5. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern für Dichtungszwecke nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgepresste Lederrohling unter Verwendung von die Haftung verbessernden Mitteln, wie z. B. Isocyanat, mit einem Gummirohling, bestehend aus einer Gummimischung, welche bei einer Temperatur von höchstens 1250 C ausvulkanisiert, in bekannter Weise vereinigt wird.