Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von in
Schaltventilen von Kraftfahrzeugen für Flüssigkeiten oder Gase eingesetzten
Dichtelementen, bestehend aus Elastomeren oder Elastomer-Mischungen.The invention relates to a method for the surface treatment of in
Switching valves used in motor vehicles for liquids or gases
Sealing elements consisting of elastomers or elastomer mixtures.
Aus der EP 0 633 415 B1 ist ein solches Schaltventil bekannt, bei dem ein aus
einem Elastomer bestehendes Dichtelement in einem Kunststoffkörper eingesetzt
ist und in Verbindung mit entsprechenden Ventilsitzen wirkt. Bei
Elektromagnetventilen die als pulsbreitenmodulierte Schaltventile mit hoher
Schaltfrequenz eine hohe Schaltspielzahl erreichen müssen, ist die
Dauerhaltbarkeit, d. h. die Verschleißfestigkeit, des Dichtelementes von großer
Bedeutung. Die Einsatzbedingungen für solche Dichtelemente in
Funktionsbauteilen von Kraftfahrzeugen, insbesondere im Motorenraum mit
Temperaturen zwischen -40°C und 180°C erfordern Elastomer-Werkstoffe mit
konstanten Eigenschaften im gesamten Temperaturbereich. Darüber hinaus ist
auch die Beständigkeit gegenüber Kraftstoffen, Ölen etc. notwendlig. Der
Elastomer-Werkstoff Fluorsilikon-Kautschuk (genauer Fluormethyl-Polysiloxan)
bzw. Silikon-Kautschuk (genauer Venyl-Methyl-Polysiloxan) verfügen über die
geforderten Eigenschaften. Bei dem Einsatz solcher Werkstoffe für den
angegebenen Verwendungszweck kommt neben der angesprochenen
Lebensdauerproblematik noch hinzu, daß sie eine gewisse Haft- oder
Klebeneigung gegenüber dem Ventilsitz aufweisen. Dies bedeutet, daß nach
längerer Zeit in geschlossenem Ventilzustand das Dichtelement am Ventilsitz
anhaftet und sich das Ventil nur verzögert mit erhöhtem Kraftaufwand öffnen läßt.
Kurze Ventilansprechzeiten und kleine Verstellwege werden durch den Klebeffekt
der Dichtelemente stark behindert. Zur Verringerung der Klebeneigung ist die
Beschichtung mit Teflon als Anti-Haft-Mittel bekannt. Problematisch ist hierbei
jedoch die Langzeitwirkung in kraftstoffhaltiger Atmosphäre.Such a switching valve is known from EP 0 633 415 B1, in which an on
an elastomer sealing element used in a plastic body
and works in conjunction with appropriate valve seats. At
Solenoid valves as switching valves with high pulse width modulation
Switching frequency must reach a high number of switching cycles is
Durability, d. H. the wear resistance, the sealing element of great
Importance. The conditions of use for such sealing elements in
Functional components of motor vehicles, especially in the engine compartment
Temperatures between -40 ° C and 180 ° C require elastomer materials
constant properties in the entire temperature range. Beyond that
resistance to fuels, oils etc. is also necessary. The
Elastomer material fluorosilicone rubber (more precisely fluoromethyl polysiloxane)
or silicone rubber (more precisely venyl-methyl-polysiloxane) have the
required properties. When using such materials for the
specified use comes in addition to the mentioned
Lifetime problem that they have a certain detention or
Have a tendency to stick to the valve seat. This means that after
the sealing element on the valve seat for a long time when the valve is closed
adheres and the valve can only be opened after a delay with increased effort.
Short valve response times and short adjustment paths are due to the adhesive effect
the sealing elements severely hindered. To reduce the tendency to stick is the
Coating with Teflon is known as a non-stick agent. This is problematic
however, the long-term effect in a fuel-containing atmosphere.
Aufgabe der Erfindung ist es diese Nachteile bei Dichtelementen aus Elastomeren
zu beseitigen.The object of the invention is to address these disadvantages with sealing elements made of elastomers
to eliminate.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
Das Verfahren kann auch eingesetzt werden bei Dichtelementen die mit
Trägerelementen aus Kunststoff oder Metall verbunden sind.
Die Behandlung von Elastomeroberflächen durch Fluorgas ist im
Kraftfahrzeugbereich bekannt, z. B. werden Dichtleisten für Türen, Seitenfenster
und Schiebedächer durch den Fluorangriff aufgerauht und bieten eine bessere
Haftgrundlage für Kleber bei der Beflockung dieser Bauteile.This object is achieved by the method according to claim 1.
The method can also be used for sealing elements with
Carrier elements made of plastic or metal are connected.
The treatment of elastomer surfaces by fluorine gas is in the
Motor vehicle area known, for. B. are sealing strips for doors, side windows
and sunroofs roughened by the fluorine attack and offer better
Adhesive base for glue when flocking these components.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bestehen die Elastomer-Dichtelemente
für Ventile aus Fluormethyl-Polysiloxan oder einen Co-Polymer aus Fluormethyl-
Polysiloxan und Venyl-Methyl-Polysiloxan. Das Gemisch aus Fluorgas und
Stickstoff hat folgende Wirkung auf die Dichtelemente: Fluoratome lagern sich an
unvollständigen Molekülketten an und komplettieren diese, da diese Elastomere
bereits Fluoratome aufweisen. Von der Oberfläche her lagern sich in mit der
Eindringtiefe verringernder Anzahl Fluoratome an den Molekülketten an. Zum
Inneren des Dichtelementes nimmt die Anlagerung von Fluor ab. Durch die
Fluoranlagerung wird durch Vervollständigung der Molekülketten die Oberfläche
stumpfer, wodurch die Klebeneigung abnimmt. Die Shore-Härte an der Oberfläche
der Dichtelemente nimmt um ca. fünf Einheiten zu und bleibt im Inneren des
Dichtelementes unverändert. Hierdurch wird die Verschleißfestigkeit und
Dauerhaltbarkeit der Dichtelemente vergrößert.In the method according to the invention, there are the elastomer sealing elements
for valves made of fluoromethyl polysiloxane or a co-polymer made of fluoromethyl
Polysiloxane and venyl-methyl-polysiloxane. The mixture of fluorine gas and
Nitrogen has the following effect on the sealing elements: fluorine atoms attach themselves
incomplete molecular chains and complete them because these elastomers
already have fluorine atoms. From the surface, they settle in with the
Depth of penetration reducing number of fluorine atoms on the molecular chains. To the
The accumulation of fluorine decreases inside the sealing element. Through the
Fluorination becomes the surface by completing the molecular chains
blunt, which reduces the tendency to stick. The Shore hardness on the surface
the sealing element increases by approximately five units and remains inside the
Sealing element unchanged. This makes the wear resistance and
Durability of the sealing elements increased.
Da die Dichtelemente diesem Verfahrensschritt als letzte Fertigungsstufe
unterzogen werden und hierbei nicht Abmessungen bzw. Toleranzen beeinflußt
werden, ist die Wirkung dieses Verfahrens dauerhaft, da die durch die
Behandlung beeinflußte Oberfläche nicht durch nachfolgende Verfahrensschritte
bzw. Herstellungsprozesse abgetragen bzw. beeinträchtigt wird. Die
Verfahrensparameter müssen in Abhängigkeit von Größe, Beschaffenheit und
Werkstoff der Dichtelemente bestimmt werden. Unter Beschaffenheit der
Dichtelemente wird z. B. die Verbindung des Dichtelementes mit einem
Trägerelemente aus Kunststoff oder Metall verstanden. Es ist die Konzertration
des Fluorgases in Mischung mit Stickstoffgas festzulegen, ferner die Einwirkzeit
dieses Gasgemisches auf die zu behandelnden Dichtelemente. Bevorzugt bewegt
sich die Konzentration im Bereich von 0,5% bis 5% F2 in N2 und die Einwirkzeit
im Bereich von 30 Sekunden bis 20 Minuten. Ferner ist der Druck des
Gasgemisches zu bestimmen. Das Verfahren läuft in einer geschlossenen
Reaktionskammer ab. Diese wird nach Ladung mit den zu behandelnden Teilen
verschlossen, evakuiert und bis zum Arbeitsdruck mit dem angesprochenen
Gasgemisch gefüllt. Nach der vorgegebenen Einwirkzeit erfolgt ein Abpumpen des
Gasgemisches und ein Spülen der Reaktionskammer um Reste des Fluors sicher
vor der Öffnung der Reaktionskammer abzuführen.Because the sealing elements use this process step as the last stage of production
are subjected to dimensions and tolerances
be, the effect of this procedure is permanent, since the through the
Treatment does not affect the surface by subsequent process steps
or manufacturing processes are removed or impaired. The
Process parameters must depend on size, nature and
Material of the sealing elements can be determined. Under the nature of the
Sealing elements such. B. the connection of the sealing element with a
Understand plastic or metal support elements. It is the concertation
of the fluorine gas in a mixture with nitrogen gas, as well as the exposure time
this gas mixture on the sealing elements to be treated. Moves preferentially
the concentration ranges from 0.5% to 5% F2 in N2 and the exposure time
in the range of 30 seconds to 20 minutes. Furthermore, the pressure of the
Determine gas mixture. The process runs in a closed
Reaction chamber. This is after loading with the parts to be treated
sealed, evacuated and up to the working pressure with the addressed one
Gas mixture filled. After the specified exposure time, the
Gas mixture and a flushing of the reaction chamber for residual fluorine safely
before opening the reaction chamber.