DE2807759C2 - Verfahren und Elastomermischung zur Herstellung von Dichtungen - Google Patents

Verfahren und Elastomermischung zur Herstellung von Dichtungen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dichtungen zwischen unter erhöhter Betriebstemperatur stehenden Flächen, bei dem eine vulkanisierbare Elastomer-Mischung zwischen die Flächen gebracht und unter dem beim Einstellen des Betriebsstandes der Flächen zwischen diesen entstehenden Druck durch die w infolge der erhöhten Betriebstemperatur der Rächen übertragene Wärme vulkanisiert wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Elastomermischung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der DE-PS 22 03 485 ist ein Verfahren zum Herstellen von Flanschdichtungen für Flansche mit erhöhter Betriebstemperatur bekannt, wonach das Pressen einer aus Polyacrylat bestehenden Elastomer-Mischung durch Andrücken des anderen Flansches gegen die Elastomer-Mischung in die Betriebslage des eo Flansches und das Erhitzen der Elastomer-Mischung zum Vulkanisieren durch die Betriebstemperatur der beiden Flansche erfolgt. In der US-PS 33 76 372 sind Dichtungen aus Elastomer-Gemischen aus geliertem Polychloropren oder Styrol-Butadien-Mischpolymeren hi beschrieben, die auf einer der zu dichtenden Flächen unter Einwirkung von Druck und Wärme vulkanisiert werden.
Bei der Herstellung von Dichtungen der vorgenannten Art wird der Vutkanisierdruck durch Zusammenpressen der zu dichtenden Flächen, im allgemeinen durch Anziehen von Schrauben, bewirkt Dabei besteht immer die Gefahr, daß die während der Vulkanisation noch fließfähige Elastomer-Mischung unter dem Vulkanisierdruck durch zu starkes Anziehen der Schrauben zwischen den zu dichtenden Rächen herausgepreßt wird, so daß nach Beendigung der Vulkanisation die Dichtung nur in einer unerwünscht dünnen Schicht vorliegt, die eine ausreichende Dichtwirkung, vor allem bei Dauerbetrieb unter erhöhten Temperaturen in Frage stellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Dichtungen der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem ein zu weitgehendes Herausdrücken der Elastomer-Mischung beim Anziehen der Dichtungsorgane vermu den und das Unterschreiten der erforderlichen Dicke der Dichtung wirksam verhindert wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß außer der Elastomer-Mischung zwischen die Flächen zur Bestimmung von deren Betriebsabstand Abstandshalter mit einer gegenüber der Druckfestigkeit der Elastomer-Mischung vor oder während deren Vulkanisation höheren Druckfestigkeit eingebracht werden.
Die Verwendung von Abstandshaltern zwischen den zu dichtenden Rächen gemäß der Erfindung erlaubt eine genaue und stets wiederholbare Anpassung der Dicke der Dichtung an die jeweilige Dichtaufgabe. Beim Anziehen der Schrauben tritt durch die Abstandshalter ein Widerstand auf, der anzeigt, daß die gewünschte Endlage der Rächen und damit die erforderliche Dicke der Dichtung erreicht ist. Es kann nicht vorkommen, daß die Elastomer-Mischung durch zu starkes Anziehen der Schrauben in unerwünschtem Umfange zwischen den zu dichtenden Flächen herausgedrückt und damit die erforderliche Dicke der vulkanisierten Dichtung unterschritten wird.
Die Abstandshalter verbleiben in jedem Falle in der ausvulkanisierten Dichtung. Sie können nach einer Ausführungsform der Erfindung auf mindestens einer der Flächen angeordnet und mit dieser fest verbunden werden. Der Vorteil der »in situ« vulkanisierten Dichtung kommt hier insofern zum Tragen, als irgendwelche Rauhigkeiten oder Unebenheiten der zu dichtenden Fläche sich auf den Dichtungseffekt nicht auswirken, da sich die Dichtung allen Unstetigkeiten der Oberfläche der zu dichtenden Elemente in hervorragender Weise anpaßt. Man kann also aie zu dichtenden Rächen in jedem beliebigen Bearbeitungszustand belassen, ohne daß es erforderlich wäre, eine aufwendige chemische oder mechanische Oberflächenvergütung durchzuführen.
Nach einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform des Verfahrens gernäß der Erfindung werden die Abstandshalter der Elastomer-Mischung als sphärische Formkörper zugemischt. Für die Einmischung der Abstandshalter wird die Elastomer-Mischung in einem plastischen Zustand verwendet, in dem sie auch zu Platten oder Bahnen vefförmt werden kann, aus denen dann die Dichtungskörper in der jeweils erforderlichen Form ausgestanzt werden können. Diese Dichtungen werden dann auf die zu dichtenden Rächen aufgelegt, wobei für die Dicke des vulkanisierbaren Dichtungskörpers ein gewisses Obermaß zugelassen ist. Die Dickenabnahme des vulkanisierbaren Dichtungskörper.s bis zur »in situ« vulkanisierten Dichtung kann bis
zu 50% betragen; sie liegt meist bei 10 bis 30%.
Als Abstandshalter werden bei dieser Ausführungsform Kugeln aus Blei, Hartgummi, Keramik oder Glas verwendet
Die GröBe der als Abstandshalter der Elastomer-Mischung oder dem Dichtungskörper beim Ausstanzen zuzusetzenden sphärischen Formkörper richtet sich nach der gewünschten Dicke der fertig vulkanisierten Dichtung. Die Menge ist bedingt durch die GröBe der Flächen, zwischen denen die Dichtung wirksam werden solL
Für den Aufbau der Elastomer-Mischung sind alle natürlichen oder synthetischen Kautschukarten und kautschukähnlichen Stoffe geeignet, die sich mit Hilfe von Weichmachern, Füllstoffen, Plastifizierungsmitteln is und Vulkanisationsmitteln zu im Ausgangszustand plastischen, vulkanisierbaren Produkten verarbeiten lassen.
Besondere Vorteile für die erfindungsgemäße Elastomer-Mischung ersehen sich, wenn als Hilfsstoff für die vulkanisierbare Elastomer-Mischung Korkschrot verwendet wird. Der Zusatz an Korkschrot kann bis zu 70% vom Gewicht der gesamten Mischung betragen. Da Korkschrot enthaltender Kautschuk unter dem Einfluß von öi quillt, ergibt sich eine sehr gute Dichtung, die gegen öl und Benzin bis zu ca. 1800C beständig ist und insbesondere als Dichtung Tür Motorenteile in Betracht kommt. Vulkanisierbare Elastomer-Mischungen mit einem Zusatz von 2 bis 80% Korkkörnchen — bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischungen — sind in der DE-OS 15 79 316 beschrieben.
Für dieses Merkmal wird deshalb kein Elementenschutz begehrt.
Nach einer Ausführungsforzn der Erfindung wird die Elastomermischung zur Gestalt der Dichtung verge- r> formt Die sich dabei ergebenden Rohlinge enthalten die Abstandshalter in weitgehend gleichmäßiger Verteilung als formbeständige Körper von sphärischer Grundform. Solche Rohlinge werden, bezogen auf die Dichte der fertigen vulkanisierten Dichtung mit einem Obermaß bis zu 100% verwendet Im allgemeinen beträgt das Übermaß in der Dicke etwa 10 bis 30%. Das bedeutet daß die wirksamen Abmessungen der als Abstandshalter in die Elastomermischung bzw. den Rohling eingebrachten Gebilde, beispielsweise der Durchmesser « der Kugeln etwa 50 bis 90% der Dicke des vulkanisierten Rohlings beträgt
Ein sehr wesentlicher Vorteil des erfindungsgemiißen Verfahrens Begt darin, daß der beim Formen, z. B. beim Ausstanzen der Dichtungskörper entstehende noch vulkanisierbare Abfall in vollem Umfange zurückgeführt und entweder unverändert oder im Verschnitt mit neuer Elastomer-Mischung für die Herstellung neuer Dichtkörper benutzt werden kann. Sofern Wert darauf gelegt wird, den zurückgeführten Abfall ohne einigebrachte Abstandshalter zu verwenden, kann das Einbringen der ab Abstandshalter dienenden Körper erst auf der formgebenden Maschine, z. B. auf der Stanze erfolgen, so daß der Stanzabfall frei von als Abstandshalter dienenden Körpern zurückgeführt und w für beliebige Zwecke verwendet werden kann.
Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele erläutert:
B e i s ρ i e I I fc.
Die für die Herstellung der zu vulkanisierenden Dichtungskörper dienende Elastomer-Mischung hatte nachstehende Zusammensetzung:
Rohmaterial
Gewich isteile
1. Acryl-Butadien- Kautschuk (fest) 100
2. Acryl-Butadien-Kautschuk (flüssig) 10
3. Isopren-Kautschuk 40 (natürlich oder synthetisch)
4. Zinkoxid 8
5. Magnesiumoxid 13
6. Calciumoxid 4
7. Cumaronharz 5
8. MT-RuB 50
9. SRF-RuB 50
10. Schwefel t
11. 2-Mercapto-benzimidazo! 2
12. 22.4-Trimethyl-l ^-dihydro- 2 chinolin, polym.
13. Tetramethyl-thiuramdisulfid 1
14. Benzothiazyl-2-cyclohexylsulfenamid 3
15. Polyglykolester-Weichmacher 10
Diese Mischung wurde im Innenmischer hergestellt und anschließend in einem Walzwerk auf eine 4 mm dicke Bahn ausgearbeitet Auf die Bahn wurden Hartgummikugeln von 3 mm Durchmesser mit mehreren Düsen gleichmäßig- aufgerüttelt und mit einem unter geringem Druck arbeitenden Preßwalzwerk in die Bahn eingedrückt Aus der Bahn wurden ringförmige Dichtungskörper ausgestanzt und »in situ« unter dem Druck der Stanzverschraubung vulkanisiert wobei die Dichtungskörper auf eine Dicke von 3 mm zusammengedrückt wurden.
Beispie! 2
Die zu vulkanisierende Elastomer-Mischung der Zusammensetzung
Rohmaterial Acryl-Butadien-Kautschuk (fest) Gewichls-
Acryl-Butadien-Kautschuk (flüssig) tcHe
1. Isopren- Kautschuk 100
2. (natürlich oder synthetisch) 10
3. Zinkoxid 40
Magnesiumoxid
4. Calciumoxid 8
5. Cumaronharz 13
6. MT-RuB 4
7. SRF-RuB 5
8. Schwefel 50
9. 2-Mercapto-benzimidazo! 50
ία 2Z4-Trimethy 1-1,2-dihydro- 1
U. chinolin, polym. 2
IZ Tetramethyl-thiuramdisulfid 2
Benzothiazyl-2-cyclohexylsulfenamid
13. Korkschrot 1
14. Polyglykolester-Weichmacher 3
15. 500
16. 10
wurde im Innenmischer hergestellt und vor dem Ausfahren durch die Schnecke mit etwa 1 Gew.-% Holzkugeln von einem Durchmesser von Z5mm versetzt Auf dem Kalander wurde eine Bahn von 3,4 mm Dicke hergestellt, aus der Dichtungskörper ausgestanzt wurden. Der Stanzabfall wurde restlos wiederverwendet
Beispiel 3
Mischungszusammensetzung:
Rohmaterial
Gewichtsleile
1. Acrylnitril-Butadien-Kautschuk 100
2. Stearinsäure 03
3. Zinkoxid 5
4. Magnesiumoxid 10
5. MT-Ruß 40
6. SRF-Ruß 40
7. Thioesterweichmacher 15
8. Cumaronharz 6
9. 2-Mercapto-benzimidazol 13
10. 2^,4-Trimethyl-1 ,2-dihydro- 13
chinolin, polym.
11. Schwefel 0,2
12. Tetramethyl-thiuramdisulfid 23
13. Benzothiazyi-2-cyciohexyisuifenamid 2
14. Korkschrot 75
Glaskugeln und wurde für die Herstellung weiterer Dichtungen verwendet
Beispiel 5 Eine Mischung nachstehender Zusammensetzung
Rohmaterial Gewichts-
teile
ίο 1. Acrylnitril-Butadien-Kautschuk 100
2. Zinkoxid 5
3. Stearinsäure 03
4. Cumaronharz 20
5. Schwefel 5 6. Dibenzothiazyldisulfid 3
7. Dioctylphthalat 20
8. Korkschrot 120
Auf dem Mischwalzwerk wurden in die Mischung 5 Gew.-% Bleikugeln von 3 mm Durchmesser eingearbeitet, sodann wurde Fell von 5 mm Dicke ausgezogen und daraus wurden Dichtungsringe gestanzt Der Stanzabfall erwies sich als voll rückführbar und wurde auf dem Walzwerk wiederum verarbeitet
Beispiel 4
Aus einer Mischung nachstehender Zusammensetzung
wurde im Extruder verarbeitet und aus einer Breitschlitzdüse eine Bahn von 3„' >im Dicke extrudiert. Beim Austritt wurden Zyiindetko-fdeckeidicntungen gestanzt Am Deckel der Zylinderköpfe, für deren Dichtung diese Mischung vorgesehen war, waren jeweils 4 Zapfen von 23 mm Länge angebracht, die die Dicke der fertigen Dichtung fixierten.
Beispiel 6 Eine Mischung nachstehender Zusammensetzung
Rohmaterial
Gewichtsteile
1. Acrylnitril-Butadien-Kautschuk 100
2. Styrol-Butadien-Kautschuk 10
3. Zirutoxid 5
4. Tetramethyl-thiuramdisulfid 23
5. Schwefel 03
6. Diphenylguanidin 1
7. Kaolin 20
8. Thioesterweichmacher 30
9. Plienyl-j3-naphthylamin 13
10. Korkschrot 100
wurde auf dem Walzwerk ein Fell von 2 mm Dicke gezogen. Aus diesen* Fell wurden Dichtungskörper für Zylinderkopfdeckel ausgestanzt, wobei auf der Stanze Glaskugeln von 1 mm Durchmesser in das Stanzgut eingedrückt wurden. Der Stanzabfall war frei von
Rohmaterial Acrylnitril-Butadien-Kautschuk Gewichts
Styrolbutadien- Kautschuk teile
1. Zinkoxid 100
2. Magnesiumoxid 20
3. Cumaronharz 10
4. MT-RuB 10
5. SRF-Ruß 4
6. 2-Mercapto-benzimidazol 40
7. 2,2,4-Trimethyl-1.2-dihydro- 40
8. chinolin, polym. 1,6
9. Schwefel 1,6
Dimethyldiphenyl-thiuramdisulfid
10. Benzothiazyl-2-sulfenmorphorKl 0,6
11. Polyätherweichmacher 23
12. 2,0
13. 10
wurde im Innenmischer mit Polyamidkugeln von 13 mm Durchmesser verarbeitet und dann zu einer Bahn von 2,1 mm Dicke kalandriert Aus dieser Bahn wurden Dichtungskörper hergestellt, wonach der Stanzabfall mit den Kugeln der Wiederverwendung zugeführt v/urde.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen einer Dichtung zwischen unter erhöhter Betriebstemperatur stehenden Rächen, bei dem eine vulkanisierbare Elastomer-Mischung zwischen die Flächen gebracht und unter dem beim Einstellen des Betriebsabstandes der Flächen zwischen diesen entstehenden Druck durch die infolge der erhöhten Betriebstemperatur der Flächen übertragene Wärme vulkanisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Elastomer-Mischung zwischen die Flächen zur Bestimmung von deren Betriebsabstand Abstandshalter mit einer gegenüber der Druckfestigkeit der ίϊ Elastomer-Mischung vor oder während deren Vulkanisation höheren Druckfestigkeit eingebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter auf mindestens einer der Flächen angeordnet und mit dieser fest verbunden werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter der Elastomer-Mischung als sphärische Formkörper zugemischt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomer-Mischung zur Gestalt der Dichtung vorgeformt und so zwischen die Flächen gebracht wird.
5. Elastomer-Mischung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie Kugeln aus Blei, Hartgummi, Keramik, Holz oder Glas enthält
6. Elastomer-Mischung nach Anspruch 5, dadurch r, gekennzeichnet, daß sie Korkschrot in einer Menge bis zu 70% ihres Gesamtgewichtes enthält.
7. Elastomer-Mischung nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Gestalt der Dichtung vorgeformt ist.
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