DE2747737A1

DE2747737A1 - Polymere dichtungsmasse

Info

Publication number: DE2747737A1
Application number: DE19772747737
Authority: DE
Inventors: Paul W Kehres; Bruce J Warren
Original assignee: AO Smith Harvestore Products Inc
Current assignee: CST Storage Inc
Priority date: 1976-10-26
Filing date: 1977-10-25
Publication date: 1978-04-27
Also published as: FR2369472A1; JPS5377251A

Description

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A. GRÜNECKER H. KINKELDEY W. STOCKMAIR

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K. SCHUMANN

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P. H. JAKOB

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A.O. SMITH HARVESTORE PRODUCTS, INC.

550 West Algonquin Road,

Arlington Heights, Illinois, V.St.A.

Polymere Dichtungsmasse

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

25. Oktober 1977 P 12 092

Die im Handel erhältlichen Dichtungsmassen, die den Durchgang von Flüssigkeiten, Feststoffen oder Gasen verhindern, nehmen weder Belastungen auf noch übertragen sie Belastungen von einem mechanischen Element zu einem anderen, wenn sie in Fugen zwischen den zu verbindenden Elementen gebracht werden. Sie verteilen bzw. zerstreuen die Klemmkräfte zwischen den Elementen und verlagern die auftretenden Belastungen in bzw. zu den verbundenen Elementen. Im Verlauf der Zeit wird die Dichtungsmasse durch Extrusion der Dichtungsmittel von der Fuge durch Drücke, denen das Dichtungsmittel

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ausgesetzt ist, erodiert. Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten beseitigt, indem man Last bzw. Belastungen tragende Einsätze in das Band oder den Materialstreifen strategisch einbettet und ein permanent verformbares poly-'meres Dichtungsmittel zur Verfügung stellt. Dadurch wird die Übertragung der Belastung von einem Element, das mit einem anderen Element verbunden werden soll, möglich, ohne daß Verluste an Abdichtungsmittel durch die Quetschkräfte auftreten, die darauf durch die Elemente ausgeübt werden. Die Befestigungselemente können innerhalb des Bandes angebracht bzw. eingesteckt werden.

Die Erfindung betrifft ein normalerweise in Form eines Bandes oder Streifens aus polymerem Material vorliegendes Abdichtungsmittel, das die Eigenschaft besitzt, daß es sich unter Druck beim Gebrauch permanent defomieren kann und in das Belastungen tragende Einsätze bzw. Einlagen eingefügt bzw. eingesteckt sind. Das Dichtungsmaterial liegt in der gewünschten Form, Länge und Breite vorgeformt vor und wird durch Extrudieren, Walzen, Kalandrieren oder nach ähnlichen Verfahren hergestellt. Für Handhabungszwecke liegt das Dichtungsmaterial normalerweise vorgeformt auf einer Papierunterlage vor, der Art, die leicht entfernt werden kann. Das Dichtungsmaterial bzw.Verbindungsmaterial bzw. Verklebematerial (diese Ausdrücke werden in der vorliegenden Anmeldung synonym verwendet) wird zum Abdichten von Fugen zwischen Elementen verwendet, die miteinander verbunden bzw. dicht verbunden werden, wie Bolzen, Schrauben oder ähnliche Elemente.

Damit die Belastung, der das Dichtungsmaterial im Gebrauch ausgesetzt ist, angenommen wird, und damit ein Extrudieren des Dichtungsmaterials aus der Fuge, die durch Metall-, Glas- oder Kunststoffelemente oder ähnliche Elemente gebildet werden kann, verhindert wird, werden Belastungen

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tragende bzw. Gewicht tragende Elemente in das polymere Band eingebettet oder an diesem haftend befestigt. Die besten Ergebnisse werden mit gehärteten Glasperlen bzw. Kügelchen erhalten. Die Perlen besitzen eine vorbestimmte Größe, die in direkter Beziehung zu dem polymeren Band steht.

Die Belastungen tragenden Elemente können an beiden Seiten des polymeren Bandes oder Streifens oder nur an einer Seite vorgesehen sein. In jedem Fall sind die Belastungen tragenden Elemente normalerweise unregelmäßig zu Bändern orientiert, die lateral entfernt angebracht sind, wobei die innerste Fläche des Bandes frei von Belastungen tragenden Elementen bleibt, so daß die Bolzen leicht durch das Dichtungsmittel gesteckt werden können. Dies ermöglicht das Stecken der Bolzen oder ähnlicher Materialien durch das Dichtungsmittel, ohne eine Verletzung der Belastungen tragenden Elemente oder ohne ihre Verbreitung bzw. Darstellung. Weiterhin sind die entsprechenden Bänder von Belastungen tragenden Elementen etwas von den Seiten der Bänder entfernt, so daß, wenn die Fuge gedichtet wird und etwas Verdichtungsmittel daraus extrudiert wird, die Belastungen tragenden Elemente intakt in dem Band verbleiben. Wird nur ein Band aus Belastungen tragenden Elementen verwendet, so ist dieses Band ebenfalls von einer Seite des Streifens etwas entfernt.

Anhand der beigefügten Zeichnungen werden bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsformen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine vergrößerte Draufsicht auf das Mastikabdichtungsmittel mit den Belastungen tragenden Elementen in ihm eingebettet.

Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1 mit den Belastungen tragenden Elementen in Draufsicht, und

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Fig. 3 ist eine Ansicht in Einzelheiten, die zur Erläuterung dient, wie ein Bolzen zwei Elemente verbindet und sich durch die Mitte des Mastikabdichtungsmittels erstreckt.

Ih den beigefügten Zeichnungen wird ein Teil eines Streifens oder Bandes 1 dargestellt, der aus einem polymeren Abdichtungsmittel hergestellt ist und der beim Gebrauch permanent deformierbar ist. In das Band ist eine Vielzahl von Belastungen tragenden Elementen oder Einsätzen 2 eingebettet, die als gehärtete Glasperlen mit kugelförmiger Gestalt dargestellt sind. Die dargestellten Belastungen tragenden Elemente sind unregelmäßig in lateral entfernten Bändern 3 orientiert, wodurch der allgemeine Mittelteil 4 des Bandes 1 von den Elementen 2 freibleibt. Wie es in der Zeichnung dargestellt wird, ermöglicht dies, daß der Bolzen 5 durch die Fläche des Bandes 1 eingesteckt werden kann, die frei ist von Belastungen tragenden Elementen 2, was in Fig. 3 erläutert wird. In Fig. 3 ist dargestellt, wie sich der Bolzen 5 durch die Elemente 6 mit dem Band 1 dazwischen und die Unterlegscheibe 7 erstreckt und die Elemente zusammen an der Fuge verbindet, in die das Band 1 gelegt wurde, wenn die Mutter 8 auf dem Bolzen 5 gegen die Unterlegscheibe 7 befestigt wird. Es können auch andere Befestigungseinrichtungen, wie Schrauben, verwendet werden.

Nicht nur die Bänder 3 sind von dem Mittelteil des Bandes 1 entfernt, sondern ebenfalls etwas von den Seiten des Bandes 1 entfernt, wie beispielsweise 0,635 cm (1/4 inch), so daß der Bolzen 5 an seiner Stelle befestigt wird, wenn man die Mutter 8 festzieht. Die Dichtungsmasse wird dabei etwas aus der Fuge, wie bei 9 in Fig. 3 dargestellt, herausgedrückt. Die Zahl der Belastungen tragenden Elemente 2, die von dem Band 1 extrudiert werden, wird so klein gehalten.

Die Belastungen tragenden Einsätze 2 ergeben bei ihrer Ver-

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Wendung in dem Band 1 eine abgedichtete Stelle bzw. eine Verbindung zwischen den Elementen 6, die Druck auf das Abdichtungsmittel ausüben. Es ist jedoch erforderlich, daß ein Grundmaterial, wie das Band 1, vorgesehen ist, das die Einsätze 2 bzw. Einlagen 2 hält. Das deformierbare Band 1 ist aus einer Zusammensetzung, die auf dem Abdichtungsgebiet gut bekannt ist, hergestellt und enthält ein Gemisch aus Polymeren,Füllstoffen und Zusatzstoffen. Die Polymeren können in einer Menge von 35 bis 85 Gew.-% vorhanden sein und sie können beispielsweise Butylkautschuk, Polybuten, Polyisobutylen oder Äthylen-Propylen-Terpolymer enthalten. Die Füllstoffe, die normalerweise 8 bis 60 Gew.-% des Bandes 1 ausmachen, können beispielsweise inerte, fein verteilte Materialien, wie Calciumcarbonat, Ton, Talk, Siliziumdoxid, bzw. Kieselsäure, Asbest, Titandioxid, Magnesiumsilicat oder Ruß, sein. Die Zusatzstoffe in dem Abdichtungsmittel können etwa 1 bis 12 Gew.-% ausmachen und beispielsweise Zinkoxid, ölsäure, Stearinsäure, Tetraäthylthiuramdisulfid, 2-Mercaptobenzothiazol, Schwefel, Polyäthylenharz, Erdölkohlenwasserstoff harz, Harzester, Phenolharz, Aluminiumstearat, sterisch gehindertes Phenol enthaltendes Antioxidans , Antioxidans des Phosphattyps oder Aminsalze sein. Gemische aus Materialien können in allen diesen Klassen verwendet werden.

Das Band 1 besitzt einen ausreichenden Körper, so daß es leicht in die Fuge eingebracht werden kann und ist zum Zeitpunkt seiner Anwendung etwas klebrig. Das Band 1 kann von etwa 0,089 bis 0,178 cm (0,035 bis 0,070 inch) dick sein. Optimale Ergebnisse werden jedoch erhalten, wenn das Band im Bereich von 0,114 bis 0,152 cm (0,045 bis 0,060 inch) dick ist. Das Band 1 besitzt eine vorbestimmte Breite und Länge, abhängig von der Größe der Fuge, in der das Band 1 verwendet wird.

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Das polymere Band 1 mit der zuvor beschriebenen Zusammensetzung besitzt die Fähigkeit, daß es sich bei Druck im Gebrauch permanent deformieren kann. Diese Fähigkeit oder Eigenschaft ist durch die Tatsache erkennbar, daß das Band 1 eine Kegelpenetration, wie sie nach dem ASTH D-217-Verfahren definiert wird, bei einer Gesamtbelastung von 300 g im Bereich von 6,0 bis 14,0 mm besitzt. Zufriedenstellende Ergebnisse werden mit einem Band 1 mit einer Kegelpenetration gemäß dem ASTm D-217-Verfahren bei 300 g Gesamtbelastung im Bereich von 8,0 bis 12,0 mm erhalten.

Die Belastungen tragenden Elemente 2 können außer gehärteten Glasperlen bzw. Glaskugeln aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt werden, die den Druck aushalten, der auf die Fuge angewendet wird, in der sie verwendet werden, während das Dichtungsmaterial des Bandes 1 frei unter Druck fließen kann, so daß die erforderliche Dichtigkeit erhalten wird. Andere Beispiele sind regelmäßig oder unregelmäßig geformte Teilchen, wie Gebläsegrieß,zerstückelter oder geschnittener Draht, Perlen aus Polystyrol, Polyäthylen, Vinyl und Nylon, oder zerschnitzelte oder geschnittene Kunststoffe oder Elastomere.

Die Größe der Belastungen tragenden Elemente 2 ist wichtig und steht in Beziehung zu der Dicke des Bandes 1, da gefunden wurde, daß die Belastungen tragenden Elemente 2 kleiner sein sollten, als das Band dick ist. Es wurde gefunden, daß die Elemente 2, die durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,84 bis 0,59 mm hindurchgehen (U.S. Sieb No. 20-30),eine zufriedenstellende Größe besitzen. Wenn die Belastungen tragenden Elemente 2 zu groß sind, dann ist die geformte Zusammensetzung des Bandes 1 zu dick für die wirtschaftliche Verwendung. Wenn die Belastungen tragenden Elemente zu klein sind, sind sie nicht wirksam und in diesem Fall wird das Mastikdichtungsband 1 aus den Fu-

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gen im Gebrauch herausgequetscht und übermäßige Mengen an Belastungen tragenden Elementen 2 werden mit ihnen extrudiert. Wenn die Banddicke im Bereich von 0,089 bis 0,178 cm (0,035-0,070 inch) liegt, ist die Größe der Belastungen tragenden Elemente 2, ausgedrückt in inch, so, daß sie 30 bis 75 % der Dichtungsbanddicke ausmachen, die den Körper des Abdichtungsmittels darstellt.

Die gehärteten Glaskugeln 2, beispielsweise entsprechend einem Bereich von Sieben mit lichten Maschenweiten von 0,84 bis 0,59 mm (Ü.S.Sieb No. 20-30), besitzen eine durchschnittliche Brechfestigkeit von 27,2 kg Minimum (60 lbs.). Dies wird mit der Anwendung variieren. Bei einigen Anwendungen reichen 9,07 kg (20 lbs.) aus.

Die Belastungen tragenden Elemente 2 können eingearbeitet werden, indem man sie in die geformten Zusammensetzungen des Bandes 1 nach der Herstellung des letzteren einbettet oder auf andere Weise einbringt. Die Belastungen tragenden Elemente können auf beiden Seiten des Bandes 1 vorgesehen sein oder sie können, wie es zur Erläuterung dargestellt ist,nur auf einer Seite des Bandes 1 vorgesehen sein.

Die permanent deformierbaren, erfindungsgemäßen Abdichtungsmittel mit den Belastungen tragenden Elementen verstärken die Fähigkeit, Klemmkräfte an den Verbindungsflächen während langer Zeiten auszuhalten. Die Belastungen tragenden Einsätze 2 ergeben einen Belastungsträger in der Verbindung bzw. der Fuge zwischen den Elementen 6 beim Gebrauch und dienen als Strukturelement zwischen den Elementen 6, die helfen, das Bolzendrehmoment zu erhalten. Die Belastungen tragenden Einsätze und ihre Orientierung ermöglichen eine längere Gebrauchsdauer des Abdichtungsmittels und ergeben Verbindungsstellen mit höherer Festigkeit. Die polymeren Abdichtungsmittel ergeben weiterhin einen ausreichenden Abstand zwi-

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sehen den zu verbindenden Elementen, so daß das Dichtungsmittel, wenn ein Drehmoment auf die Bolzen und Schrauben angewendet wird, in den meisten Teilen in der Fuge verbleibt.

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ι β· ♦ Leerseite

Claims

25. Oktober 1977 P 12092 - 40/co Patentansprüche

1. Polymeres Abdichtungsmittel, dadurch g e k e η η zeichnet, daß es sich im Gebrauch unter Druck permanent verformen kann, wenn es zwischen Elemente eingesetzt wird, die mit Bolzen bzw. Schrauben oder ähnlichen Elementen verbunden werden, wobei das Abdichtungsmittel in Bandform vorgebildet in einer Gestalt,Länge und Breite, die durch die Fuge, in der das Abdichtungsmittel verwendet wird, bestimmt wird, vorliegt, das Band im Bereich von 0,089 bis 0,178 cm (0,035 bis 0,070 inch) dick ist und einen ausreichenden Körper für das Abdichtungsmittel ergibt, so daß es leicht an die Fuge angewendet werden kann, und eine Vielzahl von Belastungen tragenden Einsätzen enthält: aus einem Material, das ausreichend hart ist, so daß es den Drücken, denen die Einsätze im Gebrauch ausgesetzt sind, widerstehen kann, eingebettet auf mindestens einer Oberfläche des Bandes und in einer Größe in Zentimeter, so daß die Einsätze 30 bis 75 % der Banddicke,die den Körper des Abdichtungsmittels ergibt, ausmachen.

2. Polymeres Abdichtungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die permanente Deformierung unter Druck beim Gebrauch des Bandes, bestimmt durch die Kegelpenetration gemäß dem ASTM D-217-Verfahren bei 300 g Gesamtbelastung im Bereich von 6,0 bis 14,0 mm liegt.

3. Polymeres Abdichtungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die permanente Deformierung unter Druck beim Gebrauch des Bandes, bestimmt durch das Kegelpenetrationsverfahren gemäß ASTM D-217 bei 300 g Gesamtbelastung im Bereich von 8,0 bis 12,0 mm liegt.

4. Polymeres Abdichtungsmittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Belastungen tragenden Einsätze in longitudinalen, lateral entfernten Bändern angeordnet sind, wobei eine Fläche zwischen den Bändern verbleibt, die frei von Belastungen tragenden Elementen ist, so daß die Befestigungseinrichtungen sich durch das Abdichtungsmittel erstrecken können, ohne die Belastungen tragenden Elemente zu berühren.

5. Polymeres Abdichtungsmittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennze ichnet, daß es als Belastungen tragende Einsätze gehärtete Glaskügelchen mit einer Größe im Bereich von 0,84 bis 0,59 mm (U.S.Sieb No. 20-30) enthält und eine durchschnittliche minimale Brechfestigkeit von 27,2 kg Minimum (60 lbs.) besitzt.

6. Polymeres Abdichtungsmittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder von den Kanten des Abdichtungsmittels entfernt vorgesehen sind, so daß keine wesentliche Anzahl an Belastungen tragenden Einsätzen aus dem Abdichtungsmittel extrudiert wird, bei der Anwendung von Druck auf das Abdichtungsmittel beim Abdichten der Verbindung bzw. Fuge.

7. Polymeres Abdichtungsmittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Bänder aus Einsätzen von den entsprechenden Kanten des Abdichtungsmittels in der Größenordnung von etwa 0,635 cm (1/4 inch) entfernt sind.

8. Polymeres Abdichtungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band aus einer Zusammensetzung erzeugt wird, die enthält: 35 bis 85 Gew.-% Polymere aus der Gruppe Butylkautschuk, Polybuten, Polyisobuten, Äthylenpropylenterpolymer und ihren Gemischen, 8 bis 60 Gew.-% Füllstoffe, ausgewählt aus der Gruppe

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Calciumcarbonat, Ton, Talk, Siliciuradioxid bzw. Kieselsäure, Asbest, Titandioxid, Magnesiumsilikat, RuB und ihren Gemischen, und 1 bis 12 Gew.-% Zusatzstoffe, ausgewählt aus der Gruppe Zinkoxid, Ölsäure, Stearinsäure, Tetraäthylthiuramdisulfid, 2-Mercaptobenzothiazol, Schwefel, Polyäthylenharz, Erdölkohlenwässerstoffharz, Harzester, Phenolharz, Aluminiumstearat, sterisch gehinderte Phenole als Antioxidans, Antioxidans des Phosphattyps oder Aminsalze und ihre Gemische.

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