DE19824612A1

DE19824612A1 - Dicht- oder Formmasse

Info

Publication number: DE19824612A1
Application number: DE19824612A
Authority: DE
Inventors: Franz Koppe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-05-16
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 1999-12-16

Abstract

Dicht- oder Formmasse, bestehend aus einer kontrolliert lagerfähigen, vernetzbaren Silikon-, Acrylat- oder Polyurethanzusammensetzung, die durch einen Gehalt von 1 bis 80 Gew.-% eines gleichmäßig darin verteilten Wärmeleitpulvers von knetfähiger Konsistenz und durch nachfolgende Aktivierung von reaktiven Gruppen der Zusammensetzung kontrolliert vernetzbar ist.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Dicht- oder Formmasse.

Stand der Technik

Eine Dichtmasse der eingangs genannten Art ist bekannt. Sie besteht aus einer nichtknetbaren, klebrigen und pastösen Silikon-Kautschukmasse, die in Bau fugen eingepreßt wird, um Wärmeverluste zu verhindern. Die Verarbeitbarkeit ist dementsprechend schwierig und die thermische Isolierwirkung extrem hoch. Die Dichtmasse läßt es nicht zu, daraus frei geformte Gegenstände herzu stellen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dicht- oder Formmasse der eingangs genannten Art zu zeigen, die leicht verarbeitbar und formbar ist und die eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Dicht- oder Formmasse der eingangs genannten Art gelöst, die die Merkmale von Anspruch 1 aufweist. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Die erfindungsgemäße Dicht- oder Formmasse kann frei oder unter Verwen dung von Werkzeugen plastisch verformt und in eine beliebige Gestalt über führt werden, die elastische Eigenschaften aufweist und eine gute Wärmeleit fähigkeit besitzt sowie je nach Anwendungsfall und Zusammensetzung weitere vorteilhafte Eigenschaften.

Die Dicht- oder Formmasse besteht zur Erzielung dieser Eigenschaften aus einer kontrolliert lagerfähigen, vernetzbaren Silikon-, Acrylat- oder Polyurethan zusammensetzung, die durch einen Gehalt von 1 bis 80 Gew.-% eines gleichmäßig darin verteilten Wärmeleitpulvers von knetfähiger Konsistenz und durch nachfolgende Aktivierung von reaktiven Gruppen der Zusammensetzung kontrolliert vernetzbar ist. Die Knetfähigkeit ist durch die Art und Menge des eingemischten Wärmeleitpulvers auf bestimmte Werte einstellbar.

Zweckmäßigerweise ist die Zusammensetzung bei Raumtemperatur kontrolliert lagerfähig, d. h., daß sich bei einer Lagerung bei Raumtemperatur über einen kontrollierbaren Zeitraum keine nennenswerten Vernetzungsreaktionen ergeben und die Zusammensetzung nahezu unverändert formbar ist. Diese Bedingung läßt sich beispielsweise erfüllen, indem der Dicht- oder Formmasse latent reaktive, verkappte Vernetzungshilfsmittel zugesetzt werden, die erst nach einer gewissen Zeit und/oder beim Überschreiten einer bestimmten Temperatur aktiv werden und eine Vernetzung des in der Zusammensetzung enthaltenen, polymeren Werkstoffes bewirken. Die Dicht- oder Formmasse läßt sich dadurch leicht verarbeiten, beispielsweise durch einfaches Kneten, plastisches Verformen und/oder Einpressen der Dicht- oder Formmasse in einen zu füllenden Freiraum und/oder durch Einlegen eines oder mehrerer Vor formlinge in einen Freiraum, die an dessen Form und Größe im wesentlichen angepaßt sind. Die Dicht- oder Formmasse ist zu diesem Zeitpunkt plastisch formbar, was es gestattet, die relative Zuordnung von den Freiraum begrenzenden Flächen nachträglich zu ändern und die Flächen beispielsweise nachträglich an einander anzunähern, ohne daß es zum Auftreten von nennenswert verschiedenen Drücken in den verschiedenen Teilbereichen des Freiraums kommt. Die Dicht- oder Formmasse läßt sich dadurch auch z. B. in Anwendungsfällen verwenden, in denen abzudichtende Flächen eine gewisse eigene Nachgiebigkeit haben und beispielsweise einen Bestandteil dünnwandi ger Formteile aus Blech und/oder Kunststoff bilden. Gleichwohl wird die durch die gegenseitige Verpressung der Flächen an die Gestalt des verfügbaren Freiraums angepaßte Dicht- oder Formmasse im Zuge der nachfolgenden Aktivierung des Vernetzungshilfsmittels chemisch vernetzt und in die Gestalt eines Dichtungskörpers überführt, der die abzudichtenden Flächen in allen Teilbereichen mit einer im wesentlichen übereinstimmenden, elastischen Anpreßkraft berührt. Bedingt durch die gute Wärmeleitfähigkeit des schließlich erhaltenen Dichtungskörpers gleichen sich die Temperaturen im Bereich der verschiedenen Flächen latent aneinander an, was es ausschließt, daß sich bei Temperaturwechseln in den verschiedenen Teilbereichen unterschiedliche Temperaturausdehnungen ergeben, wenn die Flächen aus übereinstimmenden Werkstoffen bestehen. Hierdurch wird nicht nur eine ausgezeichnete Abdich tung des Freiraums gewährleistet, sondern darüber hinaus eine ausgezeich netete Wärmeableitung durch den Freiraum hindurch. Beispielsweise in bezug auf Anwendungen im Bereich wärmeabgebender Geräte, insbesondere im Bereich von motorischen Elektrogeräten, die in einem Gehäuse eingeschlossen sind, ist das von großem Vorteil.

In einer Anwendung als Formmasse steht demgegenüber die freie Gestaltbar keit der Zusammensetzung im Vordergrund. Hierdurch ist es möglich, die Zusammensetzung durch plastische Verformung in eine beliebige Gestalt zu überführen und daraus beispielsweise einen Kühlrippen aufweisenden Kühlkörper zu erzeugen und unmittelbar an ein wärmeabgebendes Gerät anzuformen oder auch dazu, um unabhängig erzeugte Kühlrippen oder einen unabhängig erzeugten Kühlkörper unter Gewährleistung einer guten Wärmeleitung und einer elastischen Verbindung mit dem wärmeerzeugenden Gerät zu verbinden. Der Kühlkörper kann dabei auch aus einem Vorformling aus der Zusammensetzung bestehen, der mittels einer weiteren Menge der Zusammensetzung wärmeleitend mit dem Gerät verbunden wird. Die Zusammensetzung kann dabei mit einem inkorporierten und/oder auf ihre Oberfläche aufgetragenen Haftvermittler versehen sein, um während der nachfolgenden, kontrollierten Vernetzung eine dauerhafte und temperaturbeständige Verklebung mit den berührten Flächen zu erreichen.

Bei einer Verwendung der Zusammensetzung als Formmasse hat es sich bewährt, die kontrollierte Vernetzung bei möglichst niedrigen Temperaturen durchzuführen, um zu verhindern, daß sich während der Vernetzung die ursprüngliche Form zerstörende Viskositätsabsenkungen ergeben. Entsprechende Vernetzungssysteme sind dem Fachmann bekannt. Sie können weggelassen werden, wenn die Vernetzung bei höheren Temperaturen durchführbar ist, weil die Form während der Vernetzung durch Stützelemente hinreichend stabilisiert ist, beispielsweise durch Verwendung eines Formwerkzeugs. In vielen fällen läßt sich hierdurch eine wesentliche Zeitersparnis bis zum Abschluß der Vernetzungsreaktion erreichen.

Um die Dicht- oder Formmasse leichter in enge Freiräume einpressen zu können hat es sich als vorteilhaft bewährt, ihr ein Additiv zur Verbesserung der Gleitfähigkeit zuzusetzen. Je nach Art des verwendeten, polymeren Werk stoffes kann es sich bei einem solchen Gleitmittel beispielsweise um eine Seife handeln. Die Verträglichkeit mit der Werkstoffzusammensetzung ist im Einzel fall zu prüfen.

Auch bei einer Verwendung der Dicht- oder Formmasse in einem durch eine Fuge gebildeten Freiraum kann es vorteilhaft sein, wenn die Dicht- oder Formmasse zuvor in die Form eines in die fuge einlegbaren Vorformlings überführt ist. Dieser kann beispielsweise die Gestalt eines Rundschnurringes haben, der vorübergehend plastisch formbar ist. Bei Einhaltung üblicher Fertigungstoleranzen sollte ein solcher Vorformling eine die maximale Spaltweite der Fuge um 3 bis 10% übersteigende Dicke haben.

Der Vorformling kann auch die Gestalt eines aus einem Flächengebilde ausgestanzten Zuschnitts haben, der nachfolgend in eine abzudichtende Fuge eingelegt und zwischen zwei die Fuge begrenzenden Flächen verpreßt, verformt und nachfolgend vernetzt wird. Dabei besteht auch die Möglichkeit, daß der Vorformling im Bereich der die Fuge auf den einander gegenüberlie gende Seiten begrenzenden Flächen durch unterschiedliche Zusammenset zungen gebildet ist, die durch eine polymerchemische Vernetzungsreaktion ohne merkliche Ausbildung von Phasengrenzen stofflich unlöslich verbindbar sind. Die eine Zusammensetzung kann auch dabei zumindest an der ihr zugeordneten, abzudichtenden Fläche mit einem inkorporierten und/oder auf die Oberfläche aufgetragenen Haftvermittler versehen sein, um während der kontrollierten Vernetzung eine Verklebung mit der Fläche zu erreichen.

Natürlich besteht auch die Möglichkeit, daß nur die eine Zusammensetzung im Sinn der vorstehenden Darlegung mit dem Haftvermittler und daß die andere Zusammensetzung zumindest im Bereich der abzudichtenden Fläche mit einem inkorporierten und/oder auf die Oberfläche aufgetragenen Trennmittel ver sehen ist, um während der Durchführung der kontrollierten Vernetzungsreak tion eine gegenseitige Verklebung mit der Fläche zu verhindern. Die Fläche könnte folglich im Anschluß an die Vernetzungsreaktion zerstörungsfrei von dem hierdurch aus der Dichtungsmasse gebildeten Dichtungskörper abge hoben werden, um z. B. Einstell- oder Reparaturarbeiten leichter durchführen zu können. Eine entsprechende Anwendung bezieht sich beispielsweise auf den Bereich der Ventildeckeldichtung einer Verbrennungskraftmaschine der gestalt, daß der Dichtungskörper durch unmittelbares Einformen im Dichtspalt erzeugt wird, wobei er im Zuge der Vernetzung der ihn bildenden Zusammen setzung unlösbar mit dem Ventildeckel verbunden wird und lösbar am Zylin derkopf zur Anlage gelangt. Der Ventildeckel kann folglich einschließlich des Dichtungskörpers vorübergehend entfernt werden und nachfolgend in gleicher Position wiederum zur Anwendung gelangen. Die Vernetzung der Zusammen setzung kann bei einer solchen Anwendung auch durch die Wärme bewirkt werden, die beim Probelauf einer solchen Verbrennungskraftmaschine freige setzt wird.

Nach einer anderen Ausgestaltung hat es sich als vorteilhaft bewährt, wenn die beiden Zusammensetzungen bei einer solchen Ausbildung eine voneinander abweichende Knetbarkeit besitzen. Unterschiedliche Oberflächenstrukturie rungen oder Nachgiebigkeiten der einander gegenüberliegenden, abzudichten den Flächen lassen sich dadurch leichter überbrücken, ohne daß eine nennenswerte Beeinträchtigung der Handhabbarkeit des Vorformlings befürchtet werden müßte.

Besonders leicht verformbare Zusammensetzungen, die geeignet sind, beson ders große Unterschiede der abzudichtenden Flächen zu überbrücken, lassen sich ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Handhabbarkeit verwenden, wenn zwischen den beiden übereinstimmend oder abweichend voneinander aufgebauten Zusammensetzungen zumindest ein zugfestes Gitter angeordnet ist und wenn die Zusammensetzungen einander durch die Maschen des Gitters hindurch berühren. Das Gitter, welches beispielsweise aus Metall oder Kunst stoff bestehen kann, verleiht dem noch unvernetzten Vorformling bei einer solchen Ausführung eine so große Form- und Dimensionbeständigkeit, daß ein zügiges Einfügen in den abzudichtenden Spalt problemlos möglich ist, beispielsweise unter Verwendung mechanischer oder automatischer Hilfsmittel.

Das Gitter tritt im Anschluß an die Vernetzung der Zusammensetzungen nicht mehr störend in Erscheinung insofern, als diese durch die Maschen des Gitters hindurch zu einer untrennbaren, homogenen Einheit miteinander verwachsen.

Das Gitter kann flexibel aber auch steif ausgebildet sein. Als vorteilhaft hat es sich bewährt, wenn in den Zusammensetzungen als Wärmeleitpulver Kieselsäure, Al₂O₃, Bornitrid, Siliziumoxid, Berilliumoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumnitrid, Silizumnitrid, Graphit, Diamant oder Siliziumkarbid allein oder in Abmischung miteinander enthalten sind. Die meisten der vorstehend genannten Substanzen enthalten kristallin gebundenes Wasser und/oder Metalle, was die Erzielung einer ausgezeichneten Wärmeleitfähigkeit gewährleistet.

Der maximale Durchmesser der das Wärmeleitpulver bildenden Partikel kann in weitem Maße variiert werden zwischen 0,5 µm und 1 mm und steigt mit zunehmender Größe des auszufüllenden Freiraums an. Für übliche Toleranzen und Anwendungen im Bereich des leichteren Maschinenbaus und der Blech verarbeitung hat es sich als vorteilhaft bewährt, wenn der maximale Durch messer der das Wärmeleitpulver bildenden Partikel 0,5 bis 200 µm beträgt.

Je nach Ausbildung bestehen keinerlei Schwierigkeiten, die Dicht- oder Formmasse elektrisch isolierend auszubilden. Insbesondere für Anwendungen im Bereich elektrischer Geräte ist das von großem Vorteil.

Claims

1. Dicht- oder Formmasse, bestehend aus einer kontrolliert lagerfähigen, vernetzbaren Silikon-, Acrylat- oder Polyurethanzusammensetzung, die durch einen Gehalt von 1 bis 80 Gew.-% eines gleichmäßig darin verteilten Wärmeleitpulvers von knetfähiger Konsistenz und durch nachfolgende Aktivierung von reaktiven Gruppen der Zusammensetzung kontrolliert vernetzbar ist.

2. Dicht- oder Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch eine Langzeitlagerung und/oder Erwärmung vernetzbar ist.

3. Dicht- oder Formmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß sie mit einem darin inkorporierten und/oder auf ihre Oberfläche aufgetragenen Trennmittel versehen ist.

4. Dicht- oder Formmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem inkorporierten und/oder auf die Oberfläche aufgetragenen Haftvermittler versehen ist.

5. Dicht- oder Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Additiv zur Verbesserung der Gleitfähigkeit enthält.

6. Dicht- oder Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zur Verwen dung in einem durch eine Fuge gebildeten Freiraum, dadurch gekenn zeichnet, daß die Dicht- oder Formmasse in die Form eines in die Fuge einlegbaren Vorformlings überführt ist.

7. Dicht- oder Formmasse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling eine die maximale Spaltweite der Fuge um 3 bis 10% übersteigende Dicke hat.

8. Dicht- oder Formmasse nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling die Gestalt eines aus einem Flächengebilde ausgestanzten Zuschnitts hat.

9. Dicht- oder Formmasse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling im Bereich der die Fuge auf einander gegenüberliegenden Seiten begrenzenden Flächen durch unterschiedliche Zusammensetzungen gebildet ist, die durch eine polymerchemische Vernetzungsreaktion der beiden Zusammensetzungen ohne merkliche Ausbildung von Phasengrenzen stofflich unlösbar verbindbar sind.

10. Dicht- oder Formmasse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Zusammensetzung zumindest an der abzudichtenden Fläche mit einem inkorporierten und/oder auf die Oberfläche aufgetragenen Haftvermittler versehen ist.

11. Dicht- oder Formmasse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Zusammensetzung zumindest an der abzudichtenden Fläche mit einem inkorporierten und/oder auf die Oberfläche aufgetragenen Trennmittel versehen ist.

12. Dicht- oder Formmasse nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zusammensetzungen eine voneinander abweichende Knetbarkeit besitzen.

13. Dicht- oder Formmasse nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zusammensetzungen ein zugfestes Gitter angeordnet ist und daß die Zusammensetzungen einander durch die Maschen des Gitters hindurch berühren.

14. Dicht- oder Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Zusammensetzungen als Wärmeleit pulver Kieselsäure, Al₂O₃, Bornitrid, Siliziumoxid, Berilliumoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumnitrid, Silizumnitrid, Graphit, Diamant oder Siliziumkarbid allein oder in Abmischung miteinander enthalten ist.

15. Dicht- oder Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeleitpulver einen maximalen Partikel durchmesser von 0,5 µm bis 1 mm hat.

16. Dicht- oder Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeleitpulver einen maximalen Partikeldurchmesser von 1 µm bis 200 µm hat.

17. Dicht- oder Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie elektrisch isolierend ist.

18. Dicht- oder Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte Shore-A im vernetzen Zustand auf einen Wert zwischen 20 und 85 eingestellt ist, vorzugsweise auf einen Wert zwischen 40 und 70.