DE2441602A1

DE2441602A1 - Flachdichtung

Info

Publication number: DE2441602A1
Application number: DE2441602A
Authority: DE
Inventors: Guido Dipl Ing Dr Te Gistinger; Alfred Hirschvogel
Original assignee: Sigri GmbH
Current assignee: Sigri GmbH
Priority date: 1974-08-30
Filing date: 1974-08-30
Publication date: 1976-04-01

Description

Flachdichtung Die Erfindung betrifft eine aus einer oder mehreren Graphitfolien bestehende Flachdichtung und ein Verfahren zum Herstellen der Dichtung.
Es ist bekannt, pulverförmigen Graphit in trockener Form oder dispergiert in einer zumeist ölhaltigen Flüssigkeit als Gleitmittel und geformte Graphitteile als Elemente von Gleitringdichtungen und dergleichen zu verwenden. Ebenfalls bekannt ist die Verwendung von aus expandiertem Graphit hergestellten Graphitfolien als Dichtung. Die verschiedenen Graphitformen zeichnen sich vor allem durch kleine Reibungskoeffizienten und eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen korrosiv wirkende Stoffe und erhöhte Temperaturen aus. Das Reibungsverhalten ist allerdings in hohem Maße von den jeweiligen Umgebungsbedingungen abhängig, insbesondere von der Zusammensetzung der umgebenden Atmosphäre. Enthält die Atmosphäre nur einen geringen Anteil kondensierbarer Gase, so nehmen unterhalb eines spezifischen Grenzwertes Reibungskräfte und Verschleißgeschwindigkeit und ebenfalls die Haftkräfte erheblich zu. Die Verwendungsmöglichkeiten von Graphit als Gleitmittel und Dichtung werden durch diese stofflichen Eigenschaften in nicht unerheblichem Maße beeinträchtigt, insbesondere auch dann, wenn kurzzeitige Änderungen der atmosphärischen Zusammensetzung reicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden können. Zur Vermeidung dieses Nachteils sind zahlreiche Maßnahmen vorgeschlagen worden, vor allem die Imprägnierung von porösen Graphitkörpern mit auch in extrem trockenen Atmosphären wirksamen Gleitstoffen, wie z.B. Wachsen, Metall seifen und Aufschlämmungen von Molybdändisulfid.
Graphitfolien, die sich aufgrund ihrer großen Flexibilität besonders für Flachdichtungen und Packungen eignen, sind wegen des dichten für Fluide undurchlässigen Gefüges nicht imprägnierbar, so daß für poröse Graphitkörper geeignete Maßnahmen zur Verbesserung der Reibungseigenschaften hier nicht zum Ziele führen. Andererseits werden durch eine trockene Atmosphäre oder größere Flächenpreßungen der Reibungswiderstand und ebenfalls die Haftreibung von aus Graphitfolie bestehenden Dichtungen derartig erhöht, daß deren Verwendung nur unter besonders günstigen Bedingungen möglich iste Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile von aus Graphitfolien bestehenden Flachdichtungen auszuschalten und Reibung 5 und Haftreibungskräfte auf ein die Verwendung der Dichtung in trockener Atmosphäre, bei hohen Flächenpressungen und hohen Temperaturen ermöglichendes Maß zu vermindern Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von Flachdichtungen mit verbesserten Reibungseigenschaften zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Flachdichtung der eingangs genannten Art gelöst, deren Folienfläche oder -flächen wenigstens zu einem Teil mit einem die Haft- und Gleitreibung vermindernden Stoff beschichtet ist. Geeignete Beschichtungsstoffe sind Verbindungen mit Schichtgitterstruktur, wie Molybdändisulfid, Bornitrid und Graphitfluorid, temperaturbeständige antiadhäsive Polymere wie Polytetrafluoräthylen und Polyimid sowie Metallseifen und Phthalocyanine oder Gemische dieser Stoffe Polytetrafluoräthylen ist für Verwendungs-0 temperaturen unterhalb von etwa 300 C besondersvorteilhaft Die Schicht kann zusätzlich ebenfalls Zusätze von Reibmitteln, wie beispielsweise Quarzmehl enthalten.
Die Dicke der aus den genannten Gleitstoffen bestehenden Schicht beträgt nach der Erfindung vorzugsweise 5 - 200 um, wobei die Dicke vom Folienplanum aus zu messen ist.
Größere Schichtdicken führen zu keiner zusatzlichen Verbesserung der Reibungseigenschaften, zu keine Schicht dicken können durch den unvermeidbaren Verschleiß die Funktionsdauer der Dichtung vermindern. Nach der Erfindung ist eine vollständige Bedeckung der Folienoberfläche mit Gleitstoffen nicht erforderlich. Für viele Verwendungsbedingungen reicht ein Bedeckungsgrad von etwa 30 % aus, Bedeckungsgrade von 50 bis nahezu 100 %-, die auch unter schwierigen Bedingungen, wie hohe Temperaturen und Flächenpressungen ein günstiges Verhalten aufweisen, werden nach der Erfindung bevorzugt. Das Beschichten der Graphitfolie kann durch Auf sprühen oder durch Aufpinseln einer Dispersion reibungsvermindernder Stoffe in bindemittelhaltigen Lösungen. wie wässrigen Lösunyen von Methylcellulese, Harzlösungen, Polyvinylalkohol oder Melasse und anschließendes Entfernen des Lösugsmittels durch Erhitzen der Folie erfolgen. Nach einem bevorzugten Verfahren werden die reibungsvermindernden Stoffe in die Graphitfolie eingewalzt, wobei das Walzen zweckmäßig ausgehend von einer geringverdichteten Folie mehrmals wiederholt wird, bis die Enddichte der Folie erreicht wird Erfindungsgemäße Flachdichtungen weisen beträchtlich kleinere Haft- und Gleitreibungskräfte auf, als die bisher bekannten Dichtungen aus Graphitfolie. Sie sind insbesondere vorteilhaft zu verwenden, wenn auf die Dichtung größere Flächenpressungen und höhere Temperaturen einwirken oder die umgebende Atmosphäre keine kondensierbaren Stoffe enthält. Ebenso wird das unter diesen Bedingungen bei der Verwendung bekannter Graphitfoliendichtungen beobachtete Verkleben mit den Dichtung flächen vollständiy vermieden.
Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft beschrieben.
Beispiel 1 Eine etwa 2,0 mm dicke Graphitfolie wurde einseitig mit feinpulverigem Polytetrafluoräthylen mit einer mittleren Korngröße von ca. 8 um beschichtet, das in einer wässrigen Lösung von Methylcellulose dispergiert war, getrocknet auf ca, 4000C erhitzt und nach Abkühlung auf eine Foliendicke von etwa 1,5 mm ausgewalzt. In der gleichen Weise wurde die zweite Folienfläche mit Polytetrafluoräthylenpulver beschichtet und die Folie durch erneutes Walzen auf eine Dicke von 1,0 mm gebracht. Die Polytetrafluoräthylenteilchen waren in den Folienflächen fest verankert und bildeten inselartige Komplexe mit einem Gesamtbedeckungsgrad von etwa 90 %.
Die als Zylinderkopfdichtung bei Flächenpressungen bis 2 kpj 0 500 kpjcm2 und einer Temperatur von ca. 200 C verwendeten Folien arbeiteten fehlerlos, wohingegen aus Graphitfolien bestehende bekannte Dichtungen mit den Dichtungsflächen der Gegenwerkstoffe - Grauguß und Aluminium - verklebten und Dichtungen aus Polytetrafluoräthylenfolien wegen des starken Kalttlußes nach kurzer Zeit unbrauchbar wurden.
Beispiel 2 Eine Graphitfolie mit einer Dicke von ca. 2,5 mm wurde einseitig mit feinpulverigem Graphitfluorid, mittlere Korngröße ca, 7 /um, bestreut und durch dreimaliges Walzen auf eine Enddicke von 1,0 mm gebracht. Vor dem zweiten und dritten Walzen wurde jeweils erneut Graphitfluorid aufgestreut, vor dem dritten Walzen zusätzlich Quarzmehl mit einer mittleren Korngröße von ca. 5 /um. Der Bedeckungsgrad betrug insgesamt etwa 70 %, davon etwa 67 % Graphitfluorid und 3 % Quarzmehl.
Die beschichteten Folien wurden zur Abdichtung von Kükenhähnen verwendet, wobei die Flächenpressung bis 700 kp/cm 0 und die Temperatur 400 C betrugen. Während Dichtungen aus den bekannten Graphitfolien unter diesen Bedingungen mit dem Kükenhahn verkleben und sich beim Drehen des Kükens mit diesem relativ zum Gehäuse verdrehen, waren bei der Verwendung beschichteter Dichtungen keine Fehler zu beobachten0 7 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche Aus einer oder mehreren Graphitfolien bestehende Flachdichtung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß mindestens eine Folienfläche zu einem Teil mit einem die Haft- und Gleitreibung vermindernden Stoff beschichtet ist.
2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Schicht Polytetrafluoräthylen enthält,
3. Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dicke der Schicht 5 - 200 /um beträgt.
4. Flachdichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Schicht 50 - 100 % der Folienoberfläche bedeckt.
So Flachdichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Deckschicht zusätzlich feinkörnige Reibstoffe enthält,
6. Verfahren zum Herstellen einer Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß ein Gleit- und Haftreibung vermindernder pulverförmiger Stoff in die Folie eingewalzt wird.
7 Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Graphitfolie nach dem Aufbringen des pulverförmigen Gleitstoffs durch einen mehrstufigen Walzvorgang auf die endgültige Dichte und Dicke gebracht wird0