DE2157006B2

DE2157006B2 - Verfahren zum Herstellen eines an beiden Oberflächen mit faserverstärktem Elastomer haftend beschichteten Metallbandes

Info

Publication number: DE2157006B2
Application number: DE19712157006
Authority: DE
Inventors: David John Adams; John Geoffrey Heaton Bolton Qualtrough; Harry Thornley
Original assignee: TBA INDUSTRIAL PRODUCTS Ltd MANCHESTER (GROSSBRITANNIEN)
Current assignee: TBA INDUSTRIAL PRODUCTS Ltd MANCHESTER (GROSSBRITANNIEN)
Priority date: 1970-11-20
Filing date: 1971-11-17
Publication date: 1979-11-15
Also published as: JPS5420551B1; ATA1002571A; FR2115251B1; GB1362657A; AT351749B; DE2157006C3; DE2157006A1; IT944977B; FR2115251A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines an den beiden Oberflächen mit faserverstärktem Elastomer haftend beschichteten MeIaII-bandes nach dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs.

Zum Herstellen von Dichtungen, beispielsweise für Zylinderköpfe von Verbrennungsmotoren, verwendet man gewöhnlich einen aus Schichten aufgebauten Streifen, der aus einem Metallband besteht, dessen beide Seiten einen Überzug aus faserverstärktem EiIastomer aufweisen. Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen derartiger Streifen werden die Überzüge getrennt hergestellt und nachfolgend in einer getrennten Arbeitsstufe mit dem Metallband verbunden. Diese Verfahrensweise ist jedoch umständlich und zeitraubend.

In der nicht vorveröffentlichten DE-OS 2 146309 wird ein Verfahren zum Herstellen derartiger Streifen beschrieben, bei dem eine härtbare faserverstärkte Elastomermasse dadurch in einen Streifen geformt und mit cinner Seite des Metallbandes verbunden wird, daß man das Metallband und auf seiner einen

Seite die teigartige Masse durch einen Spalt zwischen zwei Kalanderwalzen schickt, um die teigartige Elastomermasse auf dem Metallband zu verteilen und mit diesem in Form eines Überzugs zu verbinden. Anschließend wird in gleicher Weise ein zweiter Überzug auf die andere Seite des Metallbandes aufgebracht, indem man das Metallband mit seinem vorher getrockneten ersten Überzug durch einen zweiten Spalt zwischen zwei weiteren Kalanderwalzen hindurchschickt. Beide Kalanderwalzenpaare werden positiv angetrieben, wobei dann, während das Metallband durch den Spalt zwischen dem ersten Walzenpaar läuft, eine der Walzen mit der Elastomermasse und die andere mit dem Metallband in Berührung kommt. Das Metallband und die Elastomermasse werden durch Reibungsschluß des Metallbandes mit der zuletzt genannten Walze durch den Spalt gezogen. Dadurch läuft das Metallband durch den Spalt mit einer Geschwindigkeit, die gleich der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen ist, wobei ein gleichmäßiger glatter Überzug auf der einen Seite Hes Metallhandes aufgebracht wird. Beim Durchgang durch den Spalt des zweiten Walzenpaares steht eine Walze mit der teigartigen Elastomermasse und die andere mit dem getrockneten Überzug auf dem Metallband in Berührung. In diesem Falle wird die Elastomermasse und das einseitig überlegene Metallband durch Reibungsschluß zwischen dem getrockneten Überzug und der zweiten Walze durch den Spalt gezogen. Wiederum läuft das Metallband mit einer Geschwindigkeit durch den Spalt, die gleich der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen ist, wobei ein zweiter gleichmäßiger glatter Überzug auf die andere Seite des Metallbandes aufgebracht wird.

Dieses Verfahren ist insofern noch verbesserungswürdig, als es zweckmäßig wäre, beide Seiten des Metallbandes gleichzeitig zu überziehen und dadurch die Gesamtzeit des Verfahrens zu verringern.

Nach der AT-PS 29 556 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Asbestkautschukfilzplatte mit einer Metallsiebeinlage bekannt, bei dem zwischen die heiße und die kalte Walze eines Kalanders schichtförmig ein Gemisch aus aufgeweichtem Kautschuk und Asbestfasern sowie ein Metallsieb eingeführt werden, wodurch die Asbestfasern mit den Kautschukteilchen durch die kalte Walze in die Maschen des Metallsiebes gedrückt werden und so eine Verankerung der Asbestfasern mit dem Metallsieb stattfindet. Dieses Verfahren ist das seit langem bekannte sogenannte It-Verfahren. Bei seiner Durchführung erfolgen das Formen der Platten, das Trocknen und die Vulkanisation des Kautschuks jeweils auf der gleichen Walze, so daß nur die Herstellung einer Platte mit einer dem Umfang der Walze entsprechenden Länge möglich ist. Im Zuge einer Rationalisierung der Herstellungsprozesse will man jedoch ein beschichtetes Metallband der beschriebenen Gattung mit fortlaufender Länge in einem kontinuierlichen Verfahren herstellen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einem kontinuierlichen Verfahren ein Metallband mit einem beidseitigen Überzug aus einer faserverstärkten Elastomermasse in großer Länge herzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß dem Patentanspruch gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise dienen die Kalanderwalzen nur dem Verteilen der Elastomermasse auf dem Metallband und üben gegen-

über dem Metallband keinerlei Antriebsfunktion aus.

Um Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen dem Metallband und der Oberfläche der Walzen zu vermeiden, muß auf das Metallband eine große Zugkraft ausgeübt werden. Wird diese durch Antriebswalzen oder andere Greiforgane ausgeübt, während die auf beiden Seiten gebildeten Überzüge noch naß sind, so können diese leicht beschädigt werden. Um derartige Schaden zu vermeiden, wird das überzogene Metallband zunächst durch einen Ofen geschickt, so daß die Überzüge getrocknet sind, bevor sie mit der Zugvorrichtung in Berührung kommen.

Nach dem Trocknen der beiden Überzüge wird das Metallband mit den sich darauf befindlichen Überzügen vorzugsweise durch einen weiteren Spalt zwischen zwei Kalanderwalzen geschickt, um die Überzüge zu verfestigen und die Verbindung zwischen den Überzügen und dem Metallband zu fördern, bevor die Überzüge getrocknet werden.

Vorzugsweise wird der härtbaren faserverstärkten, ein flüchtiges Lösungsmittel enthallenden Elastomermasse vordem Aufbringen auf das Metallband zusätzlich eine das Elastomer nicht lösende Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, als Trennmittel gegenüber den Walzen zugemischt, wobei die Zumischung in besonders zweckmäßiger Weise in einem Volumenverhältnis von Lösungsmittel zu Wasser von mehr als 4:1 und weniger als 10:1 erfolgt.

Nach dem Trocknen der überzüge läuft das überzogene Metallband um und zwischen zwei oder mehr Capstpn-Antriebsrollen, welche die Zugvorrichtung bilden, die auf das überzogene Metallband einen Zug ausübt und ihn durch die Kalanderwalzen mit einer Geschwindigkeit zieht, die gleich der Umfangsgeschwindigkeit der Kalanderwalzen ist.

Anschließend kann das überzogene Metallband durch den Trockenofen zurücklaufen, wodurch irgendwelche Restspuren des flüchtigen Lösungsmittels entfernt werden, worauf das Band ein weiteres Kalanderwalzenpaar zur Verfestigung der Überzüge durchläuft. Anschließend wird das Metallband durch einen Aushärtungsofen geschickt.

Vorzugsweise bestehen die Fasern in der Elastomermasse aus Asbest, das flüchtige Lösungsmittel ist ein flüssiger Kohlenwasserstoff, beispielsweise Toluol, und die nichtlösende Flüssigkeit Wasser.

Das Metallband kann ein Drahtgewebe sein, und in diesem Falle verbindet sich die Elastomermasse durch direkten Kontakt gleich mit dem Metallband, indem eine bestimmte Menge; der Elastomermasse die Lücken des Metallbandes durchdringt.

Ähnliches gilt, wenn das Metallband ein perforiertes Blech ist. Vorzugsweise besteht das Metallband jedoch aus gewöhnlichem oder mit Einprägungen versehenem Blech. *n diesem Falle wird das Metallband vor dem Aufbringen der Elastomermasse beidseitig mit einem Klebstoff überzogen, um die Bindung der Elastomermasse an dem Metallband zu fördern. Klebstoff besteht vorzugsweise aus einem aushärtbaren Klebstoff in Lösung mit einem Lösungsmittel. Nach dem Aufbringen auf das Metallband läßt man das Lösungsmittel verdunsten, so daß ein dünner Film mit einer Dicke von mindestens 5 μπι aus einem biegsamen wärmehärtbaren Klebstoff auf beiden Seiten des Metallbandes zurückbleibt. Beim Durchziehen der Elastomermassj und des Metallbandes durch den Spalt zwischen den beiden Kalanderwalzen kommt die Elastomermasse mi! dem ungehärteten Klebstoff in Berührung. Der Klebstoff ist vorzugsweise teilweise in dem Lösungsmittel der Elastomermasse löslich. Dadurch wird der Klebstoff nicht vollständig aufgelöst, wobei jedoch das Lösungsmittel in der Elasto-

mermasse einen Teil des Klebstoffes auflöst. Auf diese Weise werden der Klebstoff und die Elastomermasse vermischt. Dies bedingt eine wirksame Verbindung zwischen den Überzügen aus der Elastomermasse und dem Metallband nach Aushärten der Elastomermasse

hi und des Klebstoffs.

Vorzugsweise besteht der Klebstoff aus einer Lösung von Nitrilkautschuk und einem Phenolharz. Die Elastomermasse ist leicht in einem polaren Lösungsmittel, wie Äthylacetat, jedoch nur teilweise in Toluol

r> löslich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Zuführen der Elastomermasse zu dem Vorlaufwulst der einen Seite des Metallbandes mit anderer Viskosität als auf

in der andeien Seite des Metallbandes, wobei auf den beiden Seiten Überzüge verschiedener Dicken erzeugt werden. Diejenige Seite erhält einen Jickeren Überzug, der eine Masse mit größerer Viskosität zugeführt wird.

_'"> Nachfolgend wird der Gegenstand der Erfindung an Hund der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein kleines Stück des beschichteten Metallbandes, und

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Einrichtung

ίο zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das beschichtete Metallband besteht aus einem Metallkern l,der auf jeder Seite einen Überzug 2 aus einem Klebstoff und eine Schicht 3 aus einem faser-

r, verstärkten Elastomer aufweist.

Das beschichtete Metallband wird in folgender Weise hergestellt:

Ein Metallkern 1 in Form eines Streifens aus gewöhnlichem verzinnten Stahlblech großer Lät,ge wird

4(1 von einer nicht gezeigten Vorratsrolle abgezogen und läuft über mehrere Führungsrollen 4 und danach über eine Führungsrolle 6 in einem Tank 7 mit flüssigem Klebstoff.

Vom Tank 7 läuft der Metallkern 1 aufwärts zwi-

4'. sehen ein Paar ortsfester Meßstangen 9, welche die Dicke der beim Durchgang durch den Klebstoff auf die beiden Seiten des Metallkerns 1 aufgebrachten Klebstoffschicht prüft. Danach durchläuft der Metallkern 1 einen Abzugsturm 10, in dem das Lösungsmit-

,Ii tel aus dem Überzug 2 aus Klebstoff entfernt und über einen Auslaß 11 abgesaugt wird.

Am oberen Ende des Abzugsturmes 10 läuft der Metallkern 1 um ein Paar gegenläufig rotierender Cap.tcin-Antriebswalzen 12, durch die der Metall-

,-, kern 1 gezogen wird. Danach läuft der Metallkern 1 mit den getrockenten Überzügen 2 aus Klebstoff über eine Führungsrolle 13 und von dort vertikal nach unten durch einen Spalt zwischen einem Paar angetriebener Kalanderwalzen 14 und 15. Teigartige, fasei-

Wi verstärkte Elastomermassen 16 und 17 stehen am Spalt zwischen dem Metallkern 1 und den Oberflächen der Kalanderwalzen 14 bzw. 15 zur Verfügung. Die Elastomermassen 16 und 17 wurden dem Spa!t manuell mit einer nicht dargestellten Schaufel zuge-

.,-, führt. Die genaue Zufuhrrate ist nicht wichtig, vorausgesetzt, daß zwischen den Kalanderwalzen 14 und 15 und dem Metallkern 1 genügend Masse aufrechterhalten wird. Die Elastomermassen 16 und 17 enihal-

ten Härtungsmittel, Füllstoffe und ein Lösungsmittelsystem aus Toluol und Wasser. Die Viskositäten der Elastomermassen 16 und 17 stimmen überein.

Der Metallkern 1 läuft dann um die untere Umfangshälfte der Kananderwalze 15 und danach aufwärts durch einen Trockenturm 18. der zum Verdampfen des flüchtigen Toluols aus den Schichten 3 aus Elastomermassen 16 und 17 beheizt wird. Das Toluol wird durch einen Auslaß 19 aus dem Trockenturm 18 abgesaugt und fließt zu einem nicht dargestellten Wiedergewinnungssystem.

Der Metallkern 1 mit den nun gctrockcnten elastomeren Schichten 3 läuft nun über drei Capstan-Antriebswalzen 20, 21 und 22, die in Pfeilrichtung positiv angetrieben werden. Infolge des gewundenen Weges des überzogenen Mctaükcrns 1 ist der Reibungsschluß der CapstanAntriebswalzen 20, 21 und 22 auf dem überzogenen Metallkern 1 sehr erhehlich. sn ilnß die Capstan-Antriebswalzen 20. 21 und 22 mittels ihres Reibungszugs auf den beiden Schichten 3 einen sehr kräftigen Zug auf den Metallkern 1 ausüben. Du der Reibungszug jedoch über eine erhebliche Fläche verteilt ist, werden die getrockneten Schichten 3 nicht beschädigt.

Infolge des auf den Metailkern 1 durch die Capstan-Antriebswalzen 20 bis 22 ausgeübten Zugs wird der Metallkern 1 positiv durch den Spalt zwischen den Kalanderwalzen 14 und 15 hindurchgezogen, die den Metallkern 1 überhaupt nicht antreiben, da die Geschwindigkeit, mit der der Metallkern 1 durch den Spalt gezogen wird, gleich der Umgangsgeschwindigkeit der Kalanderwalzen 14 und 15 ist. Die Kalanderwalzen 14 und 15 wirken somit nur als Verteiler und verteilen die Elastomermassen 16 und 17 gleichmaßig auf die Seiten des Metallkerns 1 bei dessen Durchlauf durch den Spalt zwischen den Kalanderwalzen 14 und 15. Auf Grund dergleichen Viskosität der Elastomermassen 16 und 17 werden die beiden Schichten 3 gleich dick auf die beiden Seiten des Metallkerns 1 aufgebracht, und die Dicke der Schichten 3 wird durch die Weite des Spaltes zwischen den Kalanderwalzen 14 und 15 bestimmt sowie durch die Dicke des Metallkerns 1 und die Dicke der bereits aufgebrachten beiden Überzüge 2 aus Klebstoff.

Von den Capstan-Antriebswalzen 20 bis 22 läuft tschukmischung gemischt. Die Kautschukmischung wird bei Raumtemperatur 16 Stunden lang in Toluol geweicht und dann in einem Mischer homogenisiert, zur Bildung eines Kautschukteiges. Der Kautschukteig, Asbestfasern und Füllstoffe werden dann in einem Hakenmischer zu der faserverstärkten, teigartigen Elastomermasse 16 und 17 zusammengemischt. Gegen Ende des Mischvorganges wird die nichtlösende Flüssigkeit, nämlich eine Lösung von Natriumkarbonat in Wasser, der Mischung zugesetzt. Die Mischung wird danach in einer üblichen Zerkleinerungsvorrichtung extrudiert und zu Tabletten verarbeitet. Die folgende Rezeptur ist ein typisches Beispiel, ausgedrückt in Teilen pro HM) Gewichtsteilen Asbestfascm:

Kautschukmischung	"> s IUU)
Ci,r..,l η,.ι.,,Ι,.,., L'....._r,l,..L·	1.250
Zinkoxyd	10.000
Ruß	0.125
Stearinsäure	0.500
Tetramethylthiuramdisulfid	0.250
N-Cycliihe.xylbenzthiazole-2-sulfonamid	0.125
Schwefel	37.250
Gesamte Kautschukmischung
Kautschukteig	37.250
Kautschukmischung

Toluol

Gesamter Kautschukteig

Faserverstärkte Elastomermasse

Kautschukteig

Asbestfasern

Füllstoffe

Natriumkarbonat

Wasser

7 !.420 104.170

104.170 100.(MlO

28.583 0.833

10.000

Der Metallkern 1 besteht aus verzinntem Stahlblech. 0.15 mm dick und 457 mm breit, und es wird als Klebstoff ein Phenolharz, das mit einem Nitrilkautschuk modifiziert ist, benutzt. Der Klebstoff wird im Verhältnis 1 : 1 mit Äthylacetat verdünnt, einem

Her ϋΗρ.Γ7ησρηρ Nlct&Hkcrn I wieder abwärts p.^'¹- f!"chti"sn I-ösun^Emiits! um-sin? Knn7fntraiion von

mais durch den Trockenlurm 18 und von dort über eine Führungsrolle 23 und den Spalt zwischen zwei Kalanderwalzen 24 und 25. Der Spalt zwischen diesen Kalanderwalzen 24 und 25 ist etwas kleiner als die Gesamtdicke des Metallkerns 1 mit den Überzügen 2 und den Schichten 3, so daß beide elastomere Schichten 3 ausgeglichen und an den Metallkern 1 angedrückt werden.

Schließlich läuft der Metallkern 1 mit seinen verfestigten Schichten 3 durch einen Ofen 26 mit drei endlosen Förderbändern 27, die den Metallkern 1 gegenläufig durch den Ofen 26 bewegen. Der Ofen 26 ist auf eine höhere Temperatur aufgeheizt als der Trokkenturm 18, und zwar derart, daß er das Elastomer in den Schichten 3 und in den Überzügen 2 ausvulkanisiert. Das fertige beschichtete Metallband läuft aus dem Ofen 26 heraus und wird auf eine Rolle 28 aufgewickelt.

Zur Herstellung der teigartigen Elastomermasse 16 und 17 werden Kautschuk, Beschleuniger und Härter in einem Banburymischer zwecks Bildung einer Kau13 Gewichtsprozent von Feststoffen zu erhalten.

Die Meßstangen 9 werden derart eingestellt, daß man einen trockenen Überzug des Klebstoffes mit einer Dicke von 5 μπι erhält, und der Metallkern * wird durch die Einrichtung mit einer Geschwindigkeit von ca. 6 m pro Minute hindurchgeschickt, was auch der Oberflächengeschwindigkeit der Kalanderwalzen 14 und 15 entspricht, die einen Durchmesser von 762 mm aufweisen.

Der Spalt zwischen den Kalanderwalzen 14 und 15 beträgt 0,863 mm und derjenige zwischen den Kalanderwalzen 2-4 und 25 beträgt 0,762 mm. Die effektive Länge des Trockenturms 18 und des Ofens 26 ist derart, daß die Verweilzeit des beschichteten Metall kerns 1 innerhalb des Trockenturms 18 und des Ofens 26 3 Minuten beträgt. Der Trockenturm 18 arbeitet bei einer Temperatur von 110° C und der Ofen 26 bei 150° C.

Der Zweck des Ofens 26 ist die Umsetzung der Elastomermassen 16 und 17 in ein elastisches Material, das gegen Fließen widerstandsfähig ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines an den beiden Oberflächen mit faserverstärktem Elastomer haftend beschichteten Metallbandes, bei dem das Metallband durch den Walzenspalt zwischen einem mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit gegenläufig umlaufenden Walzenpaar mit einer härtbaren faserverstärkten, ein flüchtiges Lösungsmittel enthaltenden Elastomermasse beschichtet, das flüchtige Lösungsmittel verdunstet und die Elastomermasse anschließend gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung beider Oberflächen des Metallbandes gleichzeitig unter entsprechender Steuerung der Zufuhrmenge und der Viskosität der Elastomermasse in den Vorlaufwulsten vor dem Walzenspalt zu beiden Seiten des Metallbandes erfolgt.

2. Veffahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomermasse vor dem Aufbringen auf das Metallband zusätzlich eine das Elastomer nicht lösende Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, als Trennmittel gegenüber den Walzen zugmischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zumischen des Wassers im Volumenverhältnis von Lösungsmittel zu Wasser größer als 4.1 und kleiner als 10:1 erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführen der Elastomermasse zu dem Vorlaufwulst der einen Seite des Metallbanues mit anderer Viskosität als auf der anderen Seitt des Metdllbandes erfolgt.

5. Verfahren nach einem c jt Ansprüche 2 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verdunsten des Lösungsmittels und der das Elastomer nicht lösenden Flüssigkeit durch Erwärmen erfolgt und die Beschichtungen anschließend vor dem Härten im Spalt eines weiteren Walzenpaares verfestigt werden.