DE2450660A1

DE2450660A1 - Mit einem metallkern versehenes dichtungsmaterial

Info

Publication number: DE2450660A1
Application number: DE19742450660
Authority: DE
Inventors: David John Adams
Original assignee: TBA Industrial Products Ltd
Current assignee: TBA Industrial Products Ltd
Priority date: 1973-10-24
Filing date: 1974-10-24
Publication date: 1975-04-30
Also published as: ATA851974A; AT346577B; FR2249269B1; GB1478043A; DE2450660C2; JPS5073052A; FR2249269A1; JPS6044535B2

Description

MÜLLER-BORE ■ GROENING · DEUFEL - SCHÖN · HERTEL

PATEN"'"ANWÄLTF.
BRAUNSCHWEIG · MÖNCHEN ■ KÖLN

Dr. W. Müller-Boro ■ Braunschweig H. Groaning, Dipl.-Ing. · München Dr. P. Deufel, Dipl.-Chem. ■ München Dr. A. Schön, Dipl.-Chem. ■ München Werner Hertel, Dipl.-Phys. · Köln

D/S/Sh - T 1309

München

2 <». Okt. 1974

TBA INDUSTRIAL PRODUCTS LIMITED

77 Fountain Street, Manchester,

England

Mit einem Metallkern versehenes Dichtungsmaterial

Die Erfindung betrifft mit einem Metalikern versehene Asbest/ Kautschuk^Diehtungsmaterialien der Art, wie sie in den GB-PS 1 362 174 und 1 362 657 beschrieben ist. Diese Dichtungsmaterialien weisen einen hohen Gehalt an Asbest in den Asbest/Kautschuk-Flächen auf, die auf jeder Seite des Metallkerns liegen, was bedingt, daß die Flächen sowohl dicht als auch relativ hart sind. Trotzdem müssen derartige Dichtungsmaterialien oft dazu verwendet werden, eine Abdichtung sowohl gegenüber Gasen als auch Flüssigkeiten unter Bedingungen zu schaffen, die über die Dichtungsfläche hinweg nicht gleichmäßig sind. Um einer derartigen Anforderung genügen zu können, müssen die Dichtungsflächen sich bei relativ geringen Drucken gut anpassen können und dennoch gegenüber einem seitlichen Fließen widerstandsfähig sein, beispielsweise

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gegenüber einem Fließen in öffnungen durch die Dichtung hindurch. Die in den oben erwähnten Patentschriften beschriebenen Dichtungsmaterialien besitzen ein gutes Anpassungsvermögen und weisen Kompressibilitäten zwischen 10 und 20 % bei einer Belastung von 7 MN/m² auf. Ferner weisen sie extrem hohe gierte der elastischen Erholung auf, die als Zusammendrückbarkeit bekannt ist, Die Zusammendrückbarkeit ist ein Maß für die permanente Dickenverminderung, welche durch zeitweiliges Komprimieren einer Probe unter einer gegebenen Belastung erzielt wird. Das Verhältnis der resultierenden permanenten Dickenveränderung zu der zeitweiligen Gesamtdickenveränderung unter einer gegebenen Belastung wird in Prozent zum Ausdruck gebracht. In typischer Weise werden Werte von 80 bis 90 % beobachtet, wobei die Werte niemals bis auf 50 % abfallen.

Insbesondere betrifft die Erfindung Dichtungen, die aus diesen Materialien nach irgendeinem Verfahren hergestellt werden, welches ein Ausstanzen von öffnungen und das Einpassen von ösen, die manchmal als Beschläge bezeichnet werden, in die öffnungen vorsehen. Die Verwendung von derartigen Metallösen oder Beschlägen ist übliche Praxis, um den Dichtungswirkungsgrad von Dichtungen zu verbessern, insbesondere um Zylinderbohrungsöffnungen in einer Zylinderkopfdichtung. Im Falle von Materialien mit Metallkernen, wie sie vorstehend geschildert worden sind, wird die öse, wenn sie in ihre Position gepresst wird, in dem Dichtungsmaterial eingebettet, gewöhnlich ragt jedoch die öse aus dem Metallkern heraus. Beim Testen wurde jedoch beobachtet, daß derartige mit ösen versehene Dichtungen infolge eines Abhebens der ösen vorzeitig versagen. Eine Untersuchung der schadhaften Dichtungen zeigt, daß das Versagen offensichtlich eine Folge des Pressens der ösen ist, wodurch der Metallkern in der Nähe der öffnung zerstört wird, Dabei wird gleichzeitig ein gewisses Fließen des Dichtungsmaterials an der gleichen Stelle verursacht. Änderungen der öseneinpressmethoden tragen nicht oder nur in geringem Ausmaße zu einer Lösung des Problems bei. Das gleiche gilt für Änderungen der

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Formulierung des Dichtungsmaterials, die mit dem Ziel vorgenommen werden, das Fließen beim Verpressen herabzusetzen. Die Wirkung der genannten Veränderungen besteht einfach darin, das Dichtungsmaterial bis zu einem solchen Ausmaß durchlässig zu machen, daß es unbrauchbar wird. -Gemäß vorliegender Erfindung weist ein mit einem Metallkern versehenes Dichtungsmaterial wenigstens eine Schicht aus einer Asbest/Kautschuk-Masse mit einer bleibenden Verformung von mehr als 50 % auf, die bis zu 75 Volumen-% an Mikrokügelchen enthält. Unter "Mikrokügelchen" sollen erfindungsgemäß hohle Kieselerde- oder Glasmikrokügelchen und/oder Brennstoffaschekügelchen verstanden werden, die vorzugsweise einen Durchmesser von ungefähr 20 bis 200 μΐη besitzen und eine Wandstärke aufweisen, die 5 bis 15 % ihres Durchmessers entspricht.

Es wurde gefunden, daß die Zumengung der Mikrokügelchen die Herstellung eines Dichtungsmaterials bedingt, das geschlossene Hohlräume aufweist, die nicht in merklicher Weise die Durchlässigkeit beeinflussen, wobei jedoch das Material unter der öseneinpreßbelastung komprimiert werden kann, ohne daß dabei der Metallkern zerstört wird. Unter den normalen Bolzenbelastungen, die bei der Verwendung auftreten, wirken jedoch die Mikrokügelchen als inerte Füllstoffe ohne ein Zusammenbrechen.

Vorzugsweise werden die Mikrokügelchen vor dem Kompoundieren mit dem Kautschuk und mit dem Asbest mit einem Bindemittel, beispielsweise einem Silan, überzogen. Geeignete Silane sind Vinyltriäthoxysilan, ^-Aminopropyltriäthoxysilan, ^Methyl acryloxypropyltriäthoxysilan oder 2f~Mercaptopropyltriäthoxysilan. Die Verwendung eines dieser Bindemittel ist bezüglich einer Verbesserung der Widerstandsfähigkeit des pichtungsmate^- rials gegenüber Motorkühlmitteln, insbesondere heißen Äthylenglykol/Wasser-Mischungen, vorteilhaft, welche ein Anquellen und Zersetzen verursachen, insbesondere dann, wenn das Bindevermögen

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- 4 τα er Mikrokügelchen an die Kautschuk/Asbestr-Matrix schlecht ist.

Zusätzlich zu einer bleibenden Verformung von wesentlich mehr als 50 % und einem Mikrokügelchengehalt von bis zu 75 Volumen-% sollte das trockene Dichtungsmaterial einen Kautschukgehalt zwischen 15 und 30 Volumen-% sowie einen Fasergehalt zwischen 3 0 und 70 Volumen-% aufweisen. Innerhalb dieser breiten Grenzen sind viele Formulierungen möglich. Das folgende Beispiel beschreibt ein erfindungsgemäß bevorzugtes Dichtungsmaterial,

Beispiel

Kautschuk, Beschleuniger und Härtungsmittel werden in einem Banbury-Mischer unter Bildung einer Kautschukkompoundierung vermischt, die anschließend während einer Zeitspanne von 3 6 Stunden bei Zimmertemperatur in Toluol eingetaucht wird, worauf sich eine Homogenisierung in einem Zwillingspfleiderermischer unter Bildung eines Teiges anschließt. Dieser Teig wird dann mit Asbestfasern und Mikrokügelchen in einem mit Stiften versehenen Mischer vermischt, wobei ein Dichtungsmaterialteig erhalten wird. Eine wäßrige Natriumcarbonatlösimg wird gegen Ende dieser Mischstufe zugesetzt, um die Trenneigenschaften zu erzielen, die für einen Einsatz zu einem Folienformungsverfahren gemäß den oben angegebenen GB-PS erforderlich sind.

Abschließend wird der Teig extrudiert und unter Einsatz einer üblichen Verkleinerungsvorrichtung pelletisiert.

Die Zusammensetzung des Teigs ist während der verschiedenen Stufen seiner Herstellung wie folgt: Alle Prozentangaben beziehen sich auf das Volumen, bezogen auf den fertigen Teig,

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1 . Kau-bschukkompoundierung

Styrol/Butadien-Kautschuk (SBR 1509) 8,55

Zinkoxid 0,08

HAF.-Ruß 1,89

Stearinsäure 0,05

Tetramethylthiuramdisulfid 0,13

N-Cyclohexylbenzthiazol-2-sulfenamid 0,08

Schwefel 0,02

Gesamte Kautschukkompoundierung 1=ί~

2. Kautschukteig

Kautschukkompoundierung <. q «q

Toluol ₃₉'₄₂

Gesamter Kautschukteig 50 22

3. Dichtungsmaterialteig

i-

Kautschukteig cn oo

Asbestfasern (Cassiar AY120) _{Λ c} _o_

J D, O5

Brennstoffaschekücrelchen _on _ΛΟ

JU,]o

Natriumcarbonat _{0 2}·

Wasser . -> r--,

Gesamter Dichtungsmaterialteig 100 00

-JwW ■■ \J VJ

Der Teig wird dann auf beide Seiten eines ebenen Stahlkerns aufgebracht, wobei man sich des in der GB-PS 1 362 174 beschrie* benen Verfahrens bedient. Nach einem Trocknen und Vulkanisieren des Materials wird das erhaltene Dichtungsmaterial ausgestanzt und in der üblichen Weise mit einer öse versehen. Unter dem öseneinpreßdruck von 69 MN/m² bis ungefähr 170 MN/m² zeigt das Material eine gute Anpassungsfähigkeit, wobei unter normalen Bolzenbelastungen in einem Motor das Material an den Flächen sowohl dicht als auch undurchlässig ist, so daß eine Dichtung vorliegt, die sich bei ihrem Einsatz in zufriedenstellender Weise bewährt.

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Claims

Patentansprüche

ί1.) Mit einem Metallkern versehenes Dichtungsmaterial mit wenigstens einer Dichtungsmaterialschicht aus einer schuk-Masse mit einer bleibenden Verformung von mehr als 50 %, dadurch gekennzeichnet, daß die DAchtungsmaterialschicht bis zu 75 Volumen-% an Mikrokügelchen enthält,
2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrokügelchen einen Durchmesser von ungefähr 20 p.m bis 200 μΐη und eine Wanddicke besitzen, die 5 bis 15 % des Durchmesser beträgt,
3. Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Mikrokügelchen aus Brennstoffaschekügelchen bestehen,
4. Material nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrokügelchen vor der Kompoundierung mit dem Kautschuk und mit dem Asbest mit einem Bindemittel 'überzogen worden sind,
5. Material nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet _f daß da,s Bindemittel aus einem Silan besteht,
6. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmaterialschicht einen Kautschukgehalt zwischen 15 und 30 Volumen*-% sowie einen Asbestfasergehalt von 10 bis 70 Volumen-% aufweist.

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