DE2450660C2

DE2450660C2 - Mit einem Metallkern versehenes Dichtungsmaterial

Info

Publication number: DE2450660C2
Application number: DE19742450660
Authority: DE
Inventors: David John Rishworth Sowerby Bridge 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: 1984-05-24
Also published as: ATA851974A; JPS6044535B2; DE2450660A1; FR2249269B1; AT346577B; FR2249269A1; GB1478043A; JPS5073052A

Description

Die Erfindung betrifft ein mit einem Metallkern versehenes Dichlunsmaterial mit wenigstens einer Dichtungsmaterlalschicht aus einer Asbest/Kautschukmasse mit einer bleibenden Verformung von wesentlich mehr als 50%, wobei in dem Dichtungsmaterial vorgesehene Öffnungen mit Ösen ausgekleidet sind.

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 Dichtungslläche hinweg nicht gleichmäßig sind. Um einer derartigen Anforderung genügen zu können, müssen die Dichtungsflächen sich bei relativ geringen Drücken gut anpassen können und dennoch gegenüber einem seitlichen Fließen widerstandsfähig sein, beispielsweise gegenüber einem Fließen in Öffnungen durch die Dichtung hindurch.

Es sind Dlchtungsmaterlallen bekannt, die ein gutes ^ä5 Anpassungsvermögen und Kompressibilitäten zwischen 10 und 20% bei einer Belastung von 7 MN/m² aufweisen. Ferner weisen sie extrem hohe Werte der elastischen Erholung auf, die als Zusammendrückbarkelt bekannt Ist. Die Zusammendrückbarkelt 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 Welse werden Werte von 80 bis 90% beobachtet, wobei die Werte niemals bis auf 50% abfallen.

65 Durch die DE-OS 16 50 105 ist ein Abdlchtungsmittel bekannt, bei dem eine Füllung an Kügelchen zur Erhöhung der Anpassungsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit einer elastischen Dichtung vorgesehen ist. Dort sind aber keine Metallösen angebracht, zu deren Einsetzen sehr große Drücke erforderlich sind.

Die Verwendung von Metallösen in Dichtungen erfolgt, um den Dichtungswirkungsgrad von Dichtungen zu verbessern, insbesondere um Zylinderbohrungsöffnungen in einer Zylinderkopfdichtung. Die Öse wird, 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 eirt 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 Steiie verursachi. Andere Oseneinpreßmeihoden oder andere Dichtungsmaterialien, mit welchen das Fließen beim Verpressen herabgesetzt werden soll, führen zu keinem befriedigenden Ergebnis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dichtungsmaterial mit einem Metalikern und eingepreßten Ösen zu schaffen, bei welchem ein Abheben der Ösen nicht auftritt und eine ausgezeichnete Dichtigkeit erreicht wird.

Die Lösung der Aufgabe liegt erfindungsgemäß darin, daß die Dichtungsmaterialschicht bis zu 75 Vol.-% an Mikrokügeichen enthält.

Unter »Mikrokügelchen» sollen erflndungsgemäß hohle Kieselerde- oder Glasmikrokügelchen und/oder Brennstoffaschekügelchen verstanden werden, die vorzugsweise einen Durchmesser von ungefähr 20 bis 200 μιη besitzen und eine Wandstärke aufweisen, die 5 bis 15% ihres Durchmessers entspricht.

Durch die Zumengung der Mikrokügelchen wird ein , Dichtungsmaterial erreicht, das geschlossene Hohlräume aufweist, die nicht in merklicher Weise die Dichtigkeit beeinträchtigen, wobei jedoch das Material unter der Ösenelnpreßbelastung komprimiert werden soll, d. h., es erfolgt eine Vergleichmäßigung der Flächenpressung zum Schutz des Metallkerns beim Einpressen der Ösen. Unter den normalen Bolzenbelastungen, die bei der Verwendung auftreten, wirken die Mikrokügelchen als inerte Füllstoffe ohne ein Zusammenbrechen.

Vorzugsweise werden die Mlkroküfc-.lchen vor dem Kompoundieren mit dem Kautschuk und mit dem Asbfst mit einem Bindemittel, beispielsweise einem Silan, überzogen. Geeignete Silane sind Vlnyltriäthoxysllan, y-Amlnopropyltrläthoxysllan, y-Methylacryloxypropyltrläthoxysllan oder y-Mercaptopropyltrläthoxysilan. Die Verwendung eines dieser Bindemittel Ist bezüglich einer Verbesserung der Widerstandsfähigkeit des Dichtungsmaterials gegenüber Motorkuhlmitteln, Insbesondere heißen Ähtylenglykol/Wasser-Mlschungen, vorteilhaft, welche ein Anquellsn und Zersetzen verursachen. Insbesondere dann, wenn das Bindevermögen der Mikrokügelchen an die Kautschuk-/Asbest-Matrix schlecht Ist.

Zusätzlich zu einer bleibenden Verformung von wesentlich mehr als 50% und einem Mlkrokügelchengehalt von bis zu 75 Vol.-% sollte das trockene Dlchtunsmaterial einen Kautschukgehalt zwischen 15 und 30 Vol.-% sowie einen Fasergehalt zwischen 10 und 70 Vol.-* aufweisen. Innerhalb dieser breiten Grenzen sind viele Formulierungen möglich. Das folgende Beispiel be-

schreibt 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 16 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 Natriumcarbonatlösung wird gegen Ende dieser Mischstufe zugesetzt, um die Trenneigenschaften zu erzielen, die für einen Einsatz zu einem Folienformungsverfahren gemäß der GB-PS 13 62 657 und GB-PS 13 62 174 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.

1. Kautschukkompoundierung

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

Zinkoxid 0,08

HAF-Ruß 1,89

Stearinsäure 0,05

Tetramethylthiuramdisulfid

N-CyclohexylbenzthiazoW-sulfenamid

Schwefel

Gesamte Kautschukkompoundierung
2. Kautschukteig

Kautschukkompoundierung
Toluol

Gesamter Kautschukteig

3. Dichtungsmaterialieig

Kautschukteig

Asbestfasern (Cassiar AY120)

Brennstoffaschekügelchen

Natriumcarbonat

Wasser

Gesamter Dichtungsmaterialteig

100,00

Der Teig wird dann auf" beide Seiten eines ebenen Stahlkerns aufgebracht, wobei man sich des in der GB-PS 13 62 174 beschriebenen Verfahrens bedient. Nach einem Trocknen und Vulkanisieren des Materials wird das erhaltene Dichtungsmateria! ausgestanzt und in der üblichen Weise mit einer Öse versehen. Unter dem Öseneinpreßdruck von 69 MN/m¹ 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.

Claims

Patentansprüche:

1. Mit einem Metallkern versehenes Dichtungsmaterial mit wenigstens einer Dichtungsmaterialschicht aus einer Asbest/Kautschukmasse mit einer bleibenden Verformung von wesentlich mehr als 50%, wobei

in dem Dichtungsmaterial vorgesehene Öffnungen mit Ösen ausgekleidet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmaterialschicht bis zu 75 Vol.-% an Mikrokügelchen enthält.

2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrokügelchen einen Durchmesser von ungeführt 20μπι bis 200 μπι und eine Wanddicke besitzen, die 5 bis 15% des Durchmessers beträgt.

2. 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, daß das Bindemittel aus einem Silan besteht.

6. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmaterialschicht einen Kautschukgehalt zwischen 15 und 30 VoI.-% sowie einen Asbestfasergehalt von 10 bis 70 Vol.-% aufweist. >o