DE3328769A1 - Dichtungswerkstoff mit armierungs- und prozessfaseranteilen aus bastfasern - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen verbesserten Dichtungswerkstoff
• mit wirtschaftlich günstiger Herstellung.
• Asbest ist bekanntlich gesundheitsschädlich. Hinzu kommt, daß die zu treffenden hygienischen Maßnahmen, die für die Verarbeitung von Asbest notwendig sind, die Wirtschaftlichkeit in Frage stellt. Außerdem ist Asbest als Naturfaser in seinem Vorkommen begrenzt. Asbestfasern in hochwertigen Dichtungswerkstoffen, z.B. auf Papier- oder Pappenmaschinen hergestellt, erfüllen nicht nur die Funktion einer beständigen Armierungsfaser, sondern dienen bei der Herstellung der Dichtung auch als Prozeßfaser.
• Es gehört zum Stand der Technik, daß z.B. zur Herstellung von Dichtungen folgende Materialien, einzeln oder im Gemisch, verwendet werden: Glasige Fasern, Polyamidfasern, Polyimidfasern, Baumwollfasern und Zellulosefasern.
• Zusätzlich werden noch Füllstoffe und Bindemittel eingesetzt.
• Als Füllstoffe sind zu nennen: Schwerspat, Kaolin, Schiefermehl und Kieselgur.
• Als Bindemittel werden Kunstharzlösungen, Kunstharzdispersionen oder Latizes eingesetzt.
• Die glasigen Fasern können nicht alleine verwendet werden, da sie eine ungenügende Scherfestigkeit besitzen. Die Einbaupressung würde z.B. eine Flachdichtung, auch mit einem Drahtgewebe oder einer Rauhblecharmierung versehen, zerstören. Durch Verschnitt mit einer Reihe von Füllstoffen erreicht man eine leichte Verbesserung.
• Polyamidfasern oder Polyimidfasern sind eigentlich die idealen Austauschfasern für Asbest. Diese Fasern sind sehr weich, haben eine hohe Scher- und Zugfestigkeit, verbunden mit einer sehr geringen Dehnung. Im Temperaturverhalten sind diese Fasern so, daß sie bis zu ihrer Zersetzungstemperatur, die bei 3000C beginnt, sich unverändert verhalten. Besonders hervorzuheben ist die Polyamidfaser, die sich besonders gut fibrillieren läßt und dadurch auch als Prozeßfaser gilt. Ein Nachteil dieser Faser ist allerdings, daß sie, z.B. gegenüber Asbest, im Preis bis 80fach höher liegt.
• Selbst ein Verschnitt dieser Fasern mit Baumwollfasern und/ oder Zellulosefasern und billigen Füllstoffen führen zu keinem wirtschaftlichen Erfolg. Im übrigen wird die Qualität eines Dichtungswerkstoffes durch einen solchen Verschnitt nur verschlechtert.
• Baumwolle hat zwar eine genügend hohe Zugfestigkeit und ist damit dem Asbest fast vergleichbar, jedoch ist ihre Dehnung von 6 - 10 % viel zu hoch und erfüllt dadurch nicht die Anforderungen, die an eine gute Armierungs- und Prozeßfaser zu stellen sind.
• Zellulosefasern dagegen, die in der Patentliteratur sehr häufig als Armierungsfaser erwähnt werden, haben als Armierungsfasern nicht die idealen Eigenschaften. Zu nennen sind: geringe Zugfestigkeit, hohe Dehnung, geringe Naßfestigkeit und geringe Hydrolysebeständigkeit. Zum Abdichten wässriger Medien ist Zellulose daher ungeeignet. Die Temperaturbeständigkeit von Zellulosefasern ist so gering, daß daraus hergestellte Dichtungen nur bis 1500C belastbar sind.
• Aufgabe dieser Erfindung war es, eine Faser zu finden, die die Funktion einer Armierungsfaser und gleichzeitig einer Prozeßfaser besitzt.
• Eine weitere Forderung war, daraus z.B. hochbeanspruchbare Weich stoff-Dichtungen herstellen zu können, unter Beachtung der Wirtschaftlichkeit.
• Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Bastfasern dafür besonders geeignet sind. Vor allem die Flachs-, Hanf-und Ramie-Fasern sind den Asbestfasern in den wichtigsten physikalischen Eigenschaften sehr ähnlich.
• Technologische Gütewerte von Armierungsfasern

  Zugfestieceit Dehnung j Relative

  Nimm

  Chrysotilasbest 560 - 750 0,5 - 2,0 100

  Flachs 600 - 900 1,6 - 1,8 130 - 140

  Hanf 780 1,6 - 1,7 130 - 140

  Ramie 780 2,0 - 2,4 80 - 100

  Zellulose 190 - 330 12,0 - 20,0 45 - 60

  Baumwolle 360 - 570 6,0 - 10,0 110 - 130

  Die genannten Bastfasern werden über Spinnverfahren zu Garnen, Schnüren und Seilen verarbeitet. Dafür sind Faserlängen größer als 8 mm erforderlich. Fasern, die kleiner als 8 mm sind, werden vor der Verarbeitung ausgeschieden und fallen als Abfall an. Diese Abfall-Fasern, auch die in der Spinnerei anfallenden Verlustfasern, sind genügend aufgeschlossen, um als Armierungs- und Prozeßfasern für Dichtungswerkstoffe zu dienen. Durch diese Erfindung ist es also möglich, aus einem Abfallmaterial hochwertige Dichtungen herzustellen. Es wurden Faserlängen zwischen 0,3 und 4 mm als geeignet gefunden, bei einem Mischungsanteil zwischen 2 und 80 %.
• Die Bastfasern können auch einem Mahlprozeß unterworfen werden. Man erhält dadurch, wie bei Asbest- oder Polyamidfasern, eine höhere Fibrillierung, verbunden mit einer wesentlich höheren Festigkeit des Endproduktes. Es besteht auch die Möglichkeit, durch Verschnitt mit Füllstoff dieses Produkt weiter zu verbilligen. Zudem kann man noch mit glasigen Fasern verschneiden. Diese harten und spröden Fasern sind nun in einer weichen Matrix eingebettet und die Scherfestigkeit wird besser aufgefangen.
• Die Bastfasern können ggf., nach bekannten Verfahren, chemisch aufbereitet werden. Sei es um die Lamellensubstanz zu entfernen oder die Rauhigkeit der Fasern zu vergrößern, damit die Funktion der Armierung weiter verbessert wird.
• Für die Verarbeitung werden die rohen oder behandelten Bastfasern üblicherweise in Wasser suspendiert, mit Füllstoff und/oder mit synthetischen Fasern gemischt. Das nachfolgende Bindemittel wird so gewählt, daß während der Trocknung der Pappe oder des Papiers eine thermische Vernetzung statt findet.
• Dieser Dichtungswerkstoff kann nach bekannten Verfahren durch Stanzen oder Prägen zu ruhenden oder dynamischen Dichtungen verarbeitet werden. Üblicherweise kann dieser Werkstoff auch als Vorprodukt durch Metallarmierung und Imprägnierung weiterveredelt werden.
• Im Sinne der Erfindung ist es nicht unbedingt nötig, die Bastfasern über eine Papier- oder Pappenmaschine zu verarbeiten. Die Fasern können auch mit Füllstoffen und Vulkanisationsmitteln in einem Kneter mit einer Kautschuklösung durchmischt werden. Dabei besteht die Möglichkeit, eine Konsistenz einzustellen, daß das Gemisch zu einer Platte gestrichen oder auf einem Kalander zu Platten gewalzt werden kann.. -Rezeptbeispiele: 1. Bastfasern 3% Schiefermehl 63 % Mineralfasern 26 % Wasserglas 3% SBR-Latex 5 % Dichtung ist geeignet für 7500C und 1 bar Medium: Luft Ölbrennerdichtung 2. Bastfasern 15 % Schwerspat 40 % Keramische Fasern 30 % CR-Latex 15 % Dichtung ist geeignet für 2500C und 15 bar Medium: saure Medien, Öle und Fette Reaktionskessel der chemischen Industrie 3. Bastfasern 20 g Kieselgur 48 % Mineralfasern 20 % NBR-Latex 12 % Dichtung ist geeignet für 2800C und 10 bar Medium: Wasser, Ole, Fette und Lösungsmittel Pumpenindustrie, Rohrleitungen und Hydraulik 4. Bãstfasern 70 % Kaolin 15 % SBR-Latex 5 % tJBR-Latex 10 % Weiche, in Öl quellende Dichtung Geeignet für 1500C und 5 bar Medium: Öle und Kraftstoffe Getriebe und Pumpen für Kraftstoffe

Claims (2)

1. Dichtung swerkstoff mit Armierungs- und Prozeßfaseranteilen aus Bastfasern Patentansprüche: 1. Dichtungswerkstoff, bestehend aus Armierungs- und Prozeßfasern, Füllstoffen und Bindemitteln, hergestellt nach bekannten Verfahren, z.B. auf Papier- oder Pappenmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß als Armierungs- und Prozeßfasern bevorzugt Bastfasern verwendet werden.
2. 2. Dichtungswerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern ggf. vorbehandelt werden.