DE19706226A1 - Flachdichtung aus einem Fasermaterial und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung aus einem Faser­ material, welche gegebenenfalls mit einem Bindemittel gebunden ist und/oder in die Füllstoffe eingelagert sind, die auch bei Drücken über 40 bar praktisch keine unzuläs­ sige Querpermeation aufweist. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Flachdichtung.

Als Fasermaterialien kommen dabei vorzugsweise Polyamid­ fasern, im besonderen Aramide, aber auch Filze, Vliese, Pappen oder isokeramische Werkstoffe zur Anwendung. Die Fasermaterialien sind in der Regel mit einem Bindemittel verpreßt, damit die Form der Flachdichtung gehalten wird. Die Flachdichtung kann auch mit verschiedenen Materialien imprägniert sein, z. B. um ein unerwünschtes Ankleben an der Dichtfläche zu vermeiden.

Nach dem Stand der Technik sind Flachdichtungen aus Faser­ material in vielfältiger Form bekannt. Z. B. gibt die DE 35 05 562 C1 eine Weichstoffflachdichtung an, die gute Antiklebeigenschaften aufweisen soll und ohne abzufärben einfach und kostensparend hergestellt werden kann. Die Weichstoffflachdichtung weist eine durch Auftragen einer Suspension hergestellte Beschichtung auf, die aus 69,5 bis 93 Gew.-% eines Mineralöles, 0,5 bis 10 Gew.-% wäßrigen Latex, 0,5 bis 2 Gew.-% eines Benetzungsmittels und 5 bis 20 Gew.-% eines PTFE-Pulvers besteht.

Nachteilig ist dabei der Verbleib der Suspension an der fertigen Weichstoffflachdichtung und damit eine relativ ungünstige Handhabbarkeit bei Anwendungen mit hohen Rein­ heitsanforderungen. Des weiteren sichert die Beschichtung mit der angegebenen Suspension keine ausreichende Minde­ rung der Querpermeation bei Drücken über 40 bar.

Die DE 44 19 007 A1 gibt ein Verfahren zur Herstellung einer imprägnierten Flachdichtung aus einem Vliesstoff an, bei dem die Fasern mit vorvernetzten Lösungen, Dispersio­ nen oder Suspensionen einer reaktiven Polymermischung getränkt und unter Druck und erhöhter Temperatur endver­ netzt werden. Sodann werden die Vliesstoffbahnen in ge­ wünschter Anzahl miteinander zu fertigen Flachdichtungen laminiert und verklebt. Auch eine derartige Flachdichtung verhindert nicht das Auftreten einer unzulässigen Querper­ meation bei höheren Drücken über 40 bar.

Die bislang sicherste Weichstoffflachdichtung aus Faserma­ terial zur Vermeidung einer Querpermeation sind Dichtun­ gen, die mit einem PTFE-Mantel umschlossen sind. In der DE OS 36 41 810 ist eine Dichtung angegeben, in deren PTFE-Umhüllung zwei Einstiche eingebracht sind, wodurch ein Mittelsteg entsteht und seitlich davon zwei Taschen gebil­ det werden. In die Taschen sind zwei elastische Einlage­ ringe eingelegt, welche zumindest im montierten Zustand festgehalten werden. Neben dem Vorteil, daß die PTFE-Umhüllung eine wesentliche Verminderung der Querpermeation gewährleistet, besteht der Nachteil darin, daß die Dich­ tung mehrteilig und somit sehr aufwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung aus einem Fasermateri­ al anzugeben, die auch bei Drücken über 40 bar praktisch keine unzulässige Querpermeation aufweist und kostengün­ stig herstellbar ist. Des weiteren besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Flachdichtung anzugeben.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch die im kennzeichnen­ den Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale.

Die Aufgabe für ein Verfahren zur Herstellung der erfin­ dungsgemäßen Flachdichtung wird durch die im kennzeichnen­ den Teil des Anspruchs 5 genannten Merkmale gelöst.

Die Aufgabe für ein Verfahren zur Herstellung der erfin­ dungsgemäßen Flachdichtung wird durch die im kennzeichnen­ den Teil das Anspruchs 5 genannten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet und werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung, einschließlich der Zeichnung, näher dargestellt.

Das Problem, welches die Erfindung mit überraschend einfa­ chen Mitteln löst, ist das Verhindern einer unzulässigen Querpermeation bei Drücken über 40 bar. Grundsätzlich weisen alle Materialien eine Permeation auf, die bei geringeren Drücken meist vernachlässigbar ist. Beim vor­ liegenden Gegenstand der Erfindung, einer Flachdichtung aus einem Fasermaterial, treten in der Praxis bei höheren Drücken jedoch oft Komplikationen auf, da die Durchläs­ sigkeit für gasförmige Medien zwischen dem Raum mit einem höheren Druck in dem Raum mit einem niederen Druck unzu­ lässige Werte annimmt. Das ist insbesondere dann problema­ tisch, wenn es sich bei dem gasförmigen Medium um gefähr­ liche oder toxische Stoffe handelt.

Verschiedenartige Imprägnierungen und Beschichtungen nach dem Stand der Technik können die Durchlässigkeit der Faserdichtung in radialer Richtung nicht mit Sicherheit verhindern.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung weisen mindestens die Stirnflächen der Flachdichtung, die regelmäßig rechtwink­ lig zu den Dichtflächen verlaufen, eine folienartige Beschichtung aus einem fluorhaltigen Polymerisat auf. Es ist jedoch oft einfacher, die Flachdichtung als Ganzes mit der folienartigen Beschichtung zu umschließen.

Als fluorhaltiges Polymerisat können grundsätzlich das Polytetrafluorethylen wie auch die fluorhaltigen Thermoplaste, z. B. Polychlortrifluorethylen, eingesetzt werden.

Die relativ dünne folienartige Beschichtung schirmt in überraschend einfacher Weise die Flachdichtung gegen eine unzulässige Permeation ab.

Die erfindungsgemäßen Schichtdicken liegen etwa zwischen 5 bis 100 µm, vorteilhafterweise zwischen 20 und 60 µm. Wenn die Schichtdicken zu gering sind, steigt die Gefahr der mechanischen Beschädigung der Schicht, soweit die Schicht überhaupt als solche ausgebildet werden kann.

Dickere Schichten sind für die Aufgabenstellung der Erfin­ dung nicht erforderlich und lassen sich auch nur mit höherem Aufwand herstellen.

Das Einfärben der folienartigen Beschichtung nach Anspruch 4 erfordert keinen besonderen Aufwand, hat aber den prak­ tischen Vorteil, daß bestimmte Dichtungen allein an der Farbe identifiziert werden können. Das kann insbesondere den vorgesehenen Einsatzzweck, z. B. die Drücke, für die die Dichtung eingesetzt werden kann, oder auch spezifische Abmessungen betreffen. Im rauhen Baustellenbetrieb kann dadurch die Arbeit erleichtert und besser kontrolliert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren gibt eine Lösung an, bei der die Beschichtung auf der erfindungsgemäßen Flachdich­ tung aus Fasermaterial derart hergestellt wird, daß eine Dispersion eines fluorhaltigen Polymerisats durch Aufsprü­ hen, Aufstreichen, Aufspülen oder durch Tauchen aufge­ bracht und in der Folge gesintert wird.

Da die Dispersion während des Aufbringens auf die Flach­ dichtung technologisch nur mit begrenzten Schichtdicken beherrschbar ist, hat sich in der Praxis ein mehrmaliges Auftragen der Dispersion als vorteilhaft erwiesen. Dabei ist es erforderlich, zwischen dem Aufbringen jeder ein­ zelnen Teilschicht eine Ablüftungspause einzuhalten.

Das Sintern der abgelüfteten Suspension erfolgt abschlie­ ßend, wenn die erforderliche Anzahl von Teil schichten aufgebracht und abgelüftet wurde.

Die Auftragung nur einer Schicht führt meist nicht zu einer ausreichenden Schichtdicke. Bei mehr als drei Schichten kommt es möglicherweise zu Spannungen zwischen den einzelnen Teil schichten und es kann zu Ablösungen zwischen den einzelnen Schichten oder zum Fasermaterial kommen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist unkompliziert und einfach zu realisieren. Somit ist auch der Gesamtaufwand für die Herstellung der erfindungsgemäßen Flachdichtung relativ gering.

Bei der Prüfung der erfindungsgemäß hergestellten Flach­ dichtungen, wurde bei Drücken, die über 40 bar und noch wesentlich darüber lagen, praktisch keine unzulässige Gasdurchlässigkeit festgestellt. Die eingesetzten Materia­ lien für die folienartige Beschichtung haben dabei den Vorteil, daß sie praktisch chemisch resistent sind und damit auch in der chemischen Industrie vorteilhaft einge­ setzt werden können.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbei­ spiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Flachdich­ tung.

Die beispielhafte Flachdichtung besteht aus Aramidfasern, welche ca. 30% Füllstoffe aus Kaolin und 10 bis 12% Bindemittel in Form von Nitrilkautschuk aufweist.

Die zugehörige Zeichnung zeigt vereinfachend und stark vergrößert die Anordnung der Fasern innerhalb der Flach­ dichtung. Die Faser 1 liegt im wesentlichen in der radia­ len Achse x-x. Die Faser 2 ist eine Faser, die im Faserverbund von der Achse x-x abweicht. Zwischen den Fasern 1 und 2 befinden sich Füllstoffe sowie Bindemittel 3. Die Flachdichtung weist ein Durchgangsloch 4, eine äußere Stirnfläche 5 sowie eine innere Stirnfläche 6 auf. Die Stirnflächen 5 und 6 werden gestanzt, so daß an diesen Stellen der Faserverbund immer aufgebrochen ist.

Die bisher beschriebene Flachdichtung ist nach dem Stand der Technik allgemein bekannt. Zwischen den einzelnen Fasern 1 und 2 sind Kapillaren nicht zu vermeiden. Deshalb weist eine derartige Flachdichtung aus einem Fasermateri­ al, zumindest bei höheren Drücken, auch immer eine Gas­ durchlässigkeit auf, die nicht selten einen unzulässigen Wert annimmt.

Erfindungsgemäß weist die vorbeschriebene Flachdichtung nach dem Ausführungsbeispiel zusätzlich eine allseits umschließende, Polytetrafluorethylen-(PTFE)-Schicht 7 mit einer Schichtdicke von 40 µm auf.

Die Herstellung der PTFE-Schicht 7 erfolgt durch Aufsprit­ zen einer ersten Teilschicht einer PTFE-Suspension. Diese erste Teilschicht läßt man ca. 30 Minuten ablüften, bevor eine zweite Teilschicht entsprechend der ersten aufge­ bracht wird. Nach einer weiteren Abluftphase von ca. 60 Minuten wird die PTFE-Suspension bei 160°C ca. 60 Minuten lang gesintert, wodurch die Suspension vernetzt wird und die endgültige folienartige Beschichtung in Form einer PTFE-Schicht 7 gebildet wird. Die fertige PTFE-Schicht 7 umschließt die gesamte Flachdichtung mit im wesentlichen homogener Schichtdicke.

Prüfungen der erfindungsgemäß hergestellten Flachdichtun­ gen haben überraschend ergeben, daß mit der erfindungs­ gemäß relativ dünnen folienartigen Beschichtung, auch bei Drücken über 40 bar, praktisch keine unzulässige Permea­ tion in Richtung der Achse x-x nachgewiesen werden konnte.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das be­ schriebene Ausführungsbeispiel und die in der Beschreibung allgemein erwähnten Ausführungen beschränkt. Erfindungs­ gemäß muß die PTFE-Schicht 7 nicht die gesamte Flachdich­ tung umschließen, sondern kann auch partiell nur auf die äußere Stirnfläche 5 bzw. auf die innere Stirnfläche 6 begrenzt sein. Vorteilhafterweise wird dabei die Stirn­ seite 5 bzw. 6 beschichtet, an der der höhere Druck an­ liegt.

Beispielhaft ist in der Zeichnung eine Linie Y-Y angedeu­ tet. Wenn nur die äußere Stirnfläche 5 mit einer PTFE-Schicht 7 beschichtet werden soll, dann ist die PTFE-Schicht 7 wenigstens bis an die Linie Y-Y heran auszubil­ den, damit die Kanten der Flachdichtung sicher abgedeckt sind.

Es ist auch ohne weiteres möglich, als folienartige Be­ schichtung andere fluorhaltige Polymerisate einzusetzen, die Schichtdicke zu variieren oder die folienartige Be­ schichtung partiell auf zubringen, je nach der Hauptrich­ tung einer möglichen Permeation.

Neben der hier allgemein erwähnten Flachdichtung, kann die Erfindung auch für andere Dichtungen, insbesondere andere Formen von Dichtungen angewendet werden. Z. B. kann die Dichtung auch eine Rundring-Dichtung sein, die in ähn­ licher Weise wie eine Flachdichtung zwischen zwei Dicht­ flächen oder in eine Dichtnut eingesetzt wird.

Claims (6)

1. Flachdichtung aus einem Fasermaterial, welche gegebe­ nenfalls mit einem Bindemittel gebunden ist und/oder einen Füllstoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der im wesentlichen rechtwinklig zu den Dichtflächen befindlichen Stirnflächen (5, 6) der Flachdichtung eine folienartige Beschichtung aus einem fluorhaltigen Polymerisat, insbesondere Polytetra­ fluorethylen oder Polychlortrifluorethylen, aufweist.

2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die folienartige Beschichtung die gesamte Flach­ dichtung im wesentlichen mit gleicher Dicke um­ schließt.

3. Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die folienartige Beschichtung eine Dicke von 5 bis 100 µm, vorzugsweise 20 bis 60 µm, aufweist.

4. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die folienartige Beschich­ tung entsprechend dem vorgesehenen Einsatzzweck oder entsprechend ihrer Parameter eingefärbt ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Flächen der Flachdichtung, auf die eine folienartige Beschichtung aus einem fluorhaltigen Polymerisat aufgebracht werden soll, eine Dispersion des entsprechenden fluorhaltigen Polymerisats aufge­ sprüht, aufgestrichen, aufgespült oder durch Tauchen aufgebracht wird und in der Folge derart gesintert wird, daß eine folienartige Beschichtung (7) mit einer Dicke von 5 bis 100 µm, vorzugsweise 20 bis 60 µm gebildet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion des fluorhaltigen Polymerisats ein­ schichtig oder mehrschichtig aufgebracht wird.