DE19619999A1 - Verfahren und Form zum Herstellen lippenförmiger Dichtbereiche auf Dichtungskörpern oder Bauteilen - Google Patents
Verfahren und Form zum Herstellen lippenförmiger Dichtbereiche auf Dichtungskörpern oder BauteilenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Form
zum Herstellen lippenförmiger Dichtbereiche auf Dich
tungskörpern oder Bauteilen, die insbesondere durch
ihre Form, d. h. eine relativ filigrane Außenkontur,
ein gutes Abdichtverhalten aufweisen sollen. Die so
hergestellten Dichtlippen sind für die verschieden
sten Anwendungsfälle in der Dichtungstechnik geeig
net. So hergestellte Dichtlippen sollen auch unter
komplizierten und differenzierten Einsatzbedingungen
Verwendung finden können, wie dies beispielsweise bei
Kraftfahrzeugen im Bereich der Verbrennungsmotoren
erforderlich ist.
Es werden bisher bereits plastische Dichtungsmassen
verwendet, die definiert auf die vorgegebenen Berei
che aufgebracht werden. Durch den Eintrag von
thermischer Energie und die dadurch hervorgerufene
Vernetzung erfolgt eine Aushärtung. Die verwendete
Dichtmasse soll so in einer gewünschten Form gehalten
werden. Nachteilig ist hierbei, daß die relativ groß
formatigen wulstförmigen Dichtlippen gemeinsam mit
dem Dichtungskörper oder dem Bauteil, auf das sie
aufgebracht werden, eine relativ große Energiemenge
benötigen. Neben dem erhöhten Energieverbrauch ist es
außerdem nachteilig, daß bei der Herstellung eine
relativ große Zeit erforderlich ist, um den Prozeß
der Aushärtung durchführen zu können, was sich ins
besondere in einer Serienfertigung mit längeren Takt
zeiten negativ auswirkt.
Aus der EP 0 533 161 A1 ist es zwar bekannt, Schutz
schichten auf Zylinderkopfdichtungen aufzubringen,
die mit Hilfe von UV-Licht aushärten. Hierbei handelt
es sich jedoch um Schutzschichten, die wegen ihrer
relativ geringen Dicke (< als 1 mm), wenn überhaupt,
nur einen geringen Anteil an der Dichtwirkung leisten
können.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und
eine entsprechende Form zu schaffen, mit dem bzw. mit
der Dichtlippen auf Dichtungskörper oder Bauteile
aufgebracht und mit geringem Energieverbrauch in kur
zer Zeit ausgehärtet werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfah
ren nach Anspruch 1 gelöst. Bei der Vorgehensweise,
wie dies nach Anspruch 1 der Fall ist, ist besonders
eine Form nach Anspruch 16 begünstigt.
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich bei Verwendung der in den
untergeordneten Ansprüchen enthaltenen Merkmale.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf den
Dichtungskörper oder ein mit einer Dichtlippe zu ver
sehendes Bauteil eine mittels UV-Licht vernetzbare
Dichtmasse aufgebracht. Dabei werden beim Auftrag be
reits die Größe und Form der auszubildenden Dichtlip
pe, eventuell auch ein Schwindmaß der verwendeten
Dichtmasse, berücksichtigt. Die herzustellende Dicht
lippe hat dabei eine Größe von mehreren Millimetern
und ist daher wesentlich dicker als die bekannten
Schutzschichten, wie sie im Stand der Technik zu ent
nehmen sind. Die so hergestellte Dichtlippe kann da
bei Konturen aufweisen, die die Barrierewirkung ent
lang ihrer Längsausdehnung erhöhen. Der Auftrag kann
mit bekannten Auftragsverfahren, wie z. B. Aufspritzen
oder Walzen, erfolgen.
Besonders vorteilhaft ist das Aufsetzen einer Form
auf den Dichtungskörper oder das Bauteil, die die
Form und die gewünschte Außenkontur, beispielsweise
eine Wellenform in Längsrichtung, der herzustellen
den wulstförmigen Dichtlippe vorgibt. Dabei kann der
Dichtungskörper bzw. das Bauteil so profiliert sein,
daß ein Aufnahmeraum für die Dichtmasse ausgebildet
ist, in den die Form einsetzbar ist und der mit der
zu verwendenden Dichtmasse ausgefüllt wird. Der Raum
und die Form sind dabei bevorzugt so aufeinander an
gepaßt, daß ein Entweichen von eingebrachter Dicht
masse verhindert wird. Hierfür können an der Form
plastische Dichtungen angeordnet sein, die an der
Außenwand der Aussparung anliegen, und einen Abschluß
bilden, der verhindert, daß die plastische Dichtmasse
während des Einbringens in den Formungsbereich der
Form entweichen kann.
Die mittels UV-Licht vernetzbare Dichtmasse gelangt
durch mindestens einen Einspritzkanal aus einer zen
tralen Zuführung in den Formungsbereich der Form und
füllt diesen nach und nach vollständig aus, so daß
die Kontur der Innenkontur im Formungsbereich der
Form entspricht. Bei größeren herzustellenden Dicht
lippen ist es günstig, mehrere Einspritzkanäle in der
Form vorzusehen, die relativ gleichmäßig an dieser
verteilt angeordnet sind.
Nachdem der Formungsbereich der Form mit der Dicht
masse gefüllt worden ist, wird diese von außen mit
UV-Licht bestrahlt und die Vernetzung der Dichtmasse
ausgelöst und so die Aushärtung der herzustellenden
Dichtlippe erreicht. Dafür besteht die Form zu we
sentlichen Teilen aus für UV-Licht durchlässigem Ma
terial wie Poly-Methylmethacrylat oder Quarzglas.
Vorteilhaft ist es, zumindest den Einspritzkanal für
UV-Licht undurchlässig zu gestalten, um eine Aushär
tung der im Einspritzkanal befindlichen Dichtmasse zu
verhindern. Hierfür können reflektierende Schichten
im Einspritzkanal verwendet werden. Dadurch ist es
möglich, nach dem Abnehmen der Form diese ohne weite
res für die Herstellung einer anderen Dichtlippe ohne
zusätzlichen Reinigungsaufwand zu verwenden.
Neben dem Einspritzkanal bzw. mehreren Einspritzkanä
len ist mindestens ein Entlüftungskanal in der Form
vorzusehen, durch den die durch die Dichtmasse ver
drängte Luft entweichen kann. Auch der Entlüftungs
kanal sollte wie der Einspritzkanal entsprechend be
schichtet sein, so daß eventuell eingedrungene
Dichtmasse durch den Einfluß von UV-Licht ebenfalls
nicht aushärten kann.
Zur Verhinderung des Eindringens von Dichtmasse in
den bzw. die Entlüftungskanal/-kanäle kann an deren
Eingang eine permeable Membran angeordnet sein, durch
die die verdrängte Luft entweichen kann, die jedoch
für die Dichtmasse undurchlässig ist.
Eine weitere Möglichkeit zur Verhinderung des Ein
dringens von Dichtmasse in den bzw. die Entlüftungs
kanal/-kanäle besteht darin, daß in einem bzw. mehre
ren Druckspeichern mit Hilfe der verdrängten Luft ein
Druck aufgebaut wird, gegen den die Dichtmasse beim
Einbringen in den Formungsbereich der Form wirkt und
der so dimensioniert ist, daß ein Eindringen der
Dichtmasse in den Entlüftungskanal zumindest behin
dert wird. In gleicher Weise kann auch eine Verbin
dung zwischen Entlüftungskanal und einer Druckluftzu
leitung verwendet werden. Hierfür ist günstigerweise
ein Ventil an der Druckluftleitung vorhanden, das
geöffnet wird, wenn der Formungsbereich der Form na
hezu vollständig mit Dichtmasse ausgefüllt ist.
Die Steuerung dieses Ventiles kann dabei bevorzugt in
Abhängigkeit von der Dosierung der Dichtmasse durch
geführt werden.
Vorteilhaft ist es weiter, die Außenform der Form im
Bereich, der für UV-Licht durchlässig ist, konkav als
Linse auszubilden, um das auftreffende UV-Licht ge
zielt auf die in den Formungsbereich eingebrachte
Dichtmasse zu richten. Hierfür sind neben der Brech
zahl des verwendeten Formmaterials die Wellenlänge
des UV-Lichtes und der Einfallswinkel zu berücksich
tigen. Bei relativ komplizierten Formen für die her
zustellende Dichtlippe kann es günstig sein, die Kon
tur der Form so auszubilden, daß das auftreffende
UV-Licht auf Bereiche fokussiert wird, in denen Anhäu
fungen von Dichtmasse vorhanden sind. Die anderen
Bereiche, in denen weniger Dichtmasse im Formungsbe
reich vorhanden ist, können mit Streulicht bestrahlt
werden, um eine kürzere Aushärtezeit zu sichern.
Das UV-Licht kann mit herkömmlichen UV-Lichtquellen,
bevorzugt jedoch in gepulster Form, unter Verwendung
von UV-Eximerstrahlern ausgehärtet werden. Die Aus
härtung kann je nachdem direkt vor Ort oder in einer
kontinuierlichen Fertigung im Durchlaufprinzip erfol
gen, wobei im letzteren Fall die zu verwendende
Lichtquelle stationär angeordnet ist und die Dich
tungskörper oder Bauteile sequentiell an der Licht
quelle vorbeigeführt werden. Die Zeitdauer und die
Leistung, mit der die Dichtmasse bestrahlt wird, kön
nen dabei optimiert werden.
Für die Dichtmasse können Acrylurethane, Acrylepoxi
polymere, Acrylpolyester, Acrylpolyether, Acrylpoly
thiol oder Epoxipolimere verwendet werden, die durch
ihre Eigenschaften, insbesondere der Möglichkeit der
Aushärtung durch den Einfluß von UV-Licht, als geeig
nete Materialien vorteilhaft verwendbar sind. Dem
verwendeten Dichtmaterial können Fotoinitiatoren zu
gegeben werden. Hierfür können beispielsweise Verbin
dungen aus der Klasse der Benzophenone, der Azetophe
none, der Benzoine oder der Azoverbindungen zugegeben
werden.
Bevorzugt sind Dichtmassen auf der Basis vernetzbarer
Organopolysiloxan-Zusammensetzungen. Als Katalysato
ren eignen sich alle photochemisch aktivierbaren Ka
talysatoren.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungs
beispiel näher beschrieben werden. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung für die er
findungsgemäße Vorgehensweise und eine zu
verwendende Form mit einer glatten Außen
kontur a und einer wellenförmigen b, und
Fig. 2 eine auf einen Dichtungskörper um eine Öff
nung aufgebrachte Dichtlippe.
In einem Dichtungskörper 5 ist eine entsprechend dem
abzudichtenden Bereich, beispielsweise einer Öffnung
7 eine Aussparung eingearbeitet, auf die eine ent
sprechend ausgebildete Form 1, 10 aufsetzbar ist. Die
Form 1, 10 verfügt dabei über Dichtflächen, die an
der Aussparung anliegen und verhindern, daß Dichtmas
se 2, die über einen oder mehrere Einspritzkanal/-ka
näle 3 in den Formungsbereich der Form 1, 10 ein
bringbar ist, unerwünscht austritt. Der bzw. die Ein
spritzkanal/-kanäle 3 sind mit einer UV-Licht reflek
tierenden Beschichtung versehen, die verhindert, daß
sich noch in dem bzw. den Einspritzkanal/-kanälen 3
befindliche Dichtmasse 2 unter Einfluß von UV-Licht
aushärtet und so der Kanal bzw. die Kanäle 3 verstop
fen. Die Innenkontur der Form 1, 10 kann dabei Berei
che aufweisen, die die nach der Aushärtung der Dicht
masse 2 gebildete Dichtlippe 6 entsprechend kontu
riert vorgeben, so daß entlang der wulstförmigen
Dichtlippe 6, in deren Längsrichtung eine Wellen
struktur gebildet wird, die mit ihren Bergen und Tä
lern die Dichtwirkung entlang des abzudichtenden Be
reiches als labyrinthförmige Barriere erhöht. Die
Innenkontur selbst kann z. B. glatt sein (Fig. 1a)
oder wellenförmig (Fig. 1b).
Neben dem Einspritzkanal bzw. den Einspritzkanälen 3
ist der Formungsbereich der Form 1, 10 mit mindestens
einem Entlüftungskanal 4 verbunden, durch den bzw.
die die im Formungsbereich vorhandene Luft durch die
eingebrachte Dichtmasse 2 verdrängt werden kann, so
daß eine vollständige Befüllung des Formungsbereiches
der Form 1, 10 ohne jegliche Lufteinschlüsse möglich
ist.
Der bzw. die Entlüftungskanal/-kanäle 4 sind bevor
zugt ebenfalls entsprechend beschichtet, so daß die
eventuell eindringende Dichtmasse 2 nicht aushärtet
und den Kanal bzw. die Kanäle 4 verstopfen.
Die Menge der einzubringenden Dichtmasse 2 sollte so
dimensioniert werden, daß möglichst vermieden wird,
daß Dichtmasse 2 in den bzw. die Entlüftungskanal/-kanäle 4
gelangen kann. Dies kann vorteilhaft weiter
unterstützt werden, wenn die verdrängte Luft durch
den bzw. die Entlüftungskanal/-kanäle 4 in einen
Druckspeicher gepreßt wird. Dabei erhöht sich der
Druck mit der Menge an Dichtmasse 2, die in den For
mungsbereich der Form 1, 10 gelangt, und wirkt gegen
die Dichtmasse 2, die bestrebt ist, in den bzw. die
Entlüftungskanal/-kanäle 4 einzudringen.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen Druck
luftanschluß an dem bzw. den Entlüftungskanal/-kanä
len 4 anzuschließen, der kurz vor der vollständigen
Befüllung des Formungsbereiches der Form 1, 10 mit
Dichtmasse 2 geöffnet wird und der sich aufbauende
Druck ebenfalls das Eindringen von Dichtmasse 2 in
den bzw. die Entlüftungskanal/-kanäle 4 verhindert.
Ein solcher Druckluftanschluß kann außerdem dazu ver
wendet werden, nach dem Abnehmen der Form 1, 10 den
bzw. die Entlüftungskanal/-kanäle 4 freizublasen.
In Fig. 1 ist ebenfalls erkennbar, daß die Form 1,
10 in Richtung auf die nicht dargestellte UV-Licht
quelle konkav ausgebildet ist, wobei die Krümmung
entsprechend der verwendeten Wellenlänge des Lichtes
unter Berücksichtigung der Brechzahl des für UV-Licht
durchlässigen Materials und des Lichteinfallswinkels
ausgebildet ist.
Nachdem der Formungsbereich der Form 1, 10 mit Dicht
masse 2 vollständig gefüllt ist, kann die nicht dar
gestellte UV-Lichtquelle eingeschaltet und in relativ
kurzer Zeit, d. h. in wenigen Sekunden, die Aushärtung
der Dichtmasse 2 erreicht werden.
Claims (25)
1. Verfahren zum Herstellen lippenförmiger Dicht
bereiche auf Dichtungskörpern oder Bauteilen,
bei dem
eine mittels UV-Licht vernetzbare Dichtmasse (2) in der Form und Größe für die vorzugebende Dichtlippe aufgetragen und anschließend mittels UV-Licht ausgehärtet wird.
eine mittels UV-Licht vernetzbare Dichtmasse (2) in der Form und Größe für die vorzugebende Dichtlippe aufgetragen und anschließend mittels UV-Licht ausgehärtet wird.
2. Verfahren zum Herstellen lippenförmiger Dicht
bereiche auf Dichtungskörpern oder Bauteilen,
bei dem
unter Verwendung einer die Form und Kontur der Dichtlippe (6) vorgebenden Form (1, 10), die zumindest teilweise für UV-Licht durchlässig ist, eine mittels UV-Licht vernetzbare Dichtmas se (2) in den Formungsbereich der Form (1, 10) eingebracht;
und durch Bestrahlung mit UV-Licht die Aushär tung der Dichtmasse (2) durchgeführt wird.
unter Verwendung einer die Form und Kontur der Dichtlippe (6) vorgebenden Form (1, 10), die zumindest teilweise für UV-Licht durchlässig ist, eine mittels UV-Licht vernetzbare Dichtmas se (2) in den Formungsbereich der Form (1, 10) eingebracht;
und durch Bestrahlung mit UV-Licht die Aushär tung der Dichtmasse (2) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtmasse (2) nach dem Aufsetzen der
Form (1, 10) auf den Dichtkörper oder das Bau
teil (5) in den Formungsbereich der Form (1, 10)
eingebracht und die Form (1) nach dem Aushärten
der Dichtmasse (2) entfernt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Form (1, 10), die zumindest teilweise
aus Poly-Methylmethacrylat oder Quarzglas be
steht, verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtmasse (2) über mindestens einen
Einspritzkanal (3), der gegenüber UV-Licht un
durchlässig ist, eingebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet
daß die durch das Einbringen der Dichtmasse (2)
über den Einspritzkanal (3) verdrängte Luft aus
dem Formungsbereich der Form (1, 10) über minde
stens einen Entlüftungskanal (4), der gegenüber
UV-Licht undurchlässig ist, verdrängt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in den Formungsbereich der Form (1, 10)
eingebrachte Dichtmasse (2) mittels einer gas
durchlässigen Membran, die am Eingang des Ent
lüftungskanals (4) angebracht ist, am Eindringen
in den Entlüftungskanal (4) gehindert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die über den Entlüftungskanal (4) aus dem
Formungsbereich verdrängte Luft in einen Druck
speicher für den Aufbau eines Gegendruckes ge
drängt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Einbringen zumindest eines Teiles
der Dichtmasse (2) in den Formungsbereich der
Form (1, 10) über eine Druckluftzuleitung, ein
Eindringen von Dichtmasse (2) in den Entlüf
tungskanal (4) verhindernd, im Entlüftungskanal
(4) ein Gegendruck aufgebaut wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das auf die Außenkontur der Form (1, 10)
auftreffende UV-Licht durch eine entsprechende
Konturierung der Außenform der Form (1, 10) un
ter Berücksichtigung der Brechzahl des UV-durch
lässigen Materials und der Wellenlänge des
UV-Lichtes das UV-Licht auf die im Formungsbereich
der Form (1) eingebrachte Dichtmasse (2) konzen
triert gerichtet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenkontur der Form (1, 10) so ausge
bildet ist, daß ein großer Teil des UV-Lichtes
auf Anhäufungen der Dichtmasse (2) im Formungs
bereich gerichtet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Dichtmasse Acrylurethane, Acrylepo
xipolymere, Acrylpolyesterpolymere, Acrylpoly
etherpolymere, Acrylpolythiolpolymere oder Ep
oxipolymere verwendet werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtmasse (2) Fotoinitiatoren zugegeben
werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß das UV-Licht gepulst auf die Dichtmasse (2)
gerichtet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Licht eines UV-Eximerstrahlers auf die
Dichtmasse (2) gerichtet wird.
16. Form zum Herstellen lippenförmiger Dichtbereiche
auf Dichtungskörpern oder Bauteilen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Form (1, 10) zumindest teilweise aus
einem für UV-Licht durchlässigen Material be
steht und ein Formungsbereich zur Aufnahme von
Dichtmasse (2) gegenüber dem Dichtungskörper
oder Bauteil (5) abdichtend ausgebildet ist.
17. Form nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Einspritzkanal (3) den For
mungsbereich der Form (1, 10) mit einer Zulei
tung für die Dichtmasse (2) verbindet.
18. Form nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Formungsbereich der Form (1, 10) mit der
Umgebung mit einem Entlüftungskanal (4) verbun
den ist.
19. Form nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Entlüftungskanal (4) für UV-Licht un
durchlässig ist.
20. Form nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Einspritzkanal (3) mit einer UV-Licht
reflektierenden Beschichtung versehen ist.
21. Form nach einem der Ansprüche 16 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenkontur der Form (1, 10) eine den
Einfallswinkel des UV-Lichtes, die Wellenlänge
des UV-Lichtes, die Brechzahl des UV-Licht
durchlässigen Materials der Form (1, 10)
und/oder die geometrische Form der im Formungs
bereich der Form (1, 10) aufgenommenen Dichtmas
se (2) berücksichtigend als Linse ausgebildet
ist.
22. Form nach einem der Ansprüche 16 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Eingang des Entlüftungskanals (4) mit
einer permeablen Membran versehen ist.
23. Form nach einem der Ansprüche 16 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Entlüftungskanal (4) mit einem Druck
speicher verbunden ist.
24. Form nach einem der Ansprüche 16 bis 23,
dadurch gekennzeichnet
daß im Entlüftungskanal (4) ein zusätzlicher
Druckluftanschluß vorhanden ist.
25. Form nach einem der Ansprüche 16 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Formungsbereich der Form (1, 10) zumin
dest teilweise eine profilierte oder wellenför
mige Innenkontur zur Vorgabe einer entsprechen
den, die Barrierewirkung erhöhenden Lippenform
aufweist.
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