DE3328769C2

DE3328769C2 -

Info

Publication number: DE3328769C2
Application number: DE19833328769
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr.-Chem. 8580 Bayreuth De Schmidt; Hans 8582 Bad Berneck De Haack
Original assignee: Frenzelit Werke GmbH
Current assignee: Frenzelit Werke GmbH
Priority date: 1983-08-10
Filing date: 1983-08-10
Publication date: 1990-06-28
Also published as: DE3328769A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von asbestfreiem Weichstoffdichtungswerkstoff in Form von Papieren, Pappen oder Platten, bestehend aus Armierungs- und Prozeßfasern, Füllstoffen und Bindemitteln, wobei als Armierungs- und Prozeßfasern zumindest teilweise Bastfasern eingesetzt werden, sowie den so erhältlichen Weichstoffdichtungswerkstoff.

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:

Glasfasern, 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 Glasfasern 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 300°C 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 Armierungsfaser 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 150°C belastbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist die wirtschaftlich günstige Herstellung eines verbesserten, hochbeanspruchbaren Weichstoffdichtungswerkstoffes.

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

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%.

Demgemäß wird die gestellte Aufgabe gelöst, indem als Bastfasern Abfallfasern oder Verlustfasern mit Faserlängen zwischen 0,3 und 4 mm in einer Menge von 2 bis 80% und als Bindemittel Latizes eingesetzt werden, und daß der Werkstoff auf der Papier- oder Pappmaschine hergestellt wird.

Aus der US-PS 4 45 852 ist ein Dichtungswerkstoff für Packungen bekannt, der neben Asbest Flachs enthalten kann. Allerdings muß die Mischung erst zu Blöcken gepreßt und nach Erzielung einer geeigneten Dichte dann aus einer Extrusionspresse extrudiert werden. Erst dieser Extrudat wird dann nach Konfektionieren vulkanisiert. Die vorliegenden Mischungen eignen sich dagegen für die direkte Bildung von flächigem Dichtungsmaterial in Form von Papier, Pappe oder Platten aus dem Gemisch ohne Zwischenverdichtung und ohne Extrusion, wobei das zu erhaltene Papier oder die Pappe vulkanisiert wird. Dadurch bilden sich praktisch ungerichtete Erzeugnisse, während beim Extrudieren eine starke Orientierung der Fasern in Extrusionsrichtung erfolgt, was keine symmetrischen Dichtungseigenschaften zuläßt. Außerdem ist es bekannt, z. B. aus der US-PS 31 57 520, Hanf als Abdichtmaterial einzusetzen, das jedoch üblicherweise nicht vullanisiert werden soll.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Abfallfasern oder Verlustfasern 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 Glasfasern 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 stattfindet.

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.

Die folgenden Beispiele zeigen Rezepturen, die in der für die Herstellung von Asbestpappe oder Asbestpapier auf der Papiermaschine üblichen Art und Weise als Stoff verarbeitet werden.

Rezeptbeispiel

1. Bastfasern\|3%
Schiefermehl	63%
Mineralfasern	26%
Wasserglas	3%
SBR-Latex	5%

Dichtung ist geeignet für 750°C und 1 bar
Medium: Luft
Ölbrennerdichtung

2. Bastfasern\|15%
Schwerspat	40%
Keramische Fasern	30%
CR-Latex	15%

Dichtung ist geeignet für 250°C und 15 bar
Medium: saure Medien, Öle und Fette Reaktionskessel der chemischen Industrie

3. Bastfasern\|20%
Kieselgur	48%
Mineralfasern	20%
NBR-Latex	12%

Dichtung ist geeignet für 280°C und 10 bar
Medium: Wasser, Öle, Fette und Lösungsmittel Pumpenindustrie, Rohrleitungen und Hydraulik

4. Bastfasern\|70%
Kaolin	15%
SBR-Latex	5%
NBR-Latex	10%

Weiche, in Öl quellende Dichtung geeignet für 150°C und 5 bar
Medium: Öle und Kraftstoffe Getriebe und Pumpen für Kraftstoffe

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von asbestfreiem Weichstoffdichtungswerkstoff in Form von Papieren, Pappen oder Platten, bestehend aus Armierungs- und Prozeßfasern, Füllstoffen und Bindemitteln, wobei als Armierungs- und Prozeßfasern zumindest teilweise Bastfasern eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Bastfasern Abfallfasern oder Verlustfasern mit Faserlängen zwischen 0,3 und 4 mm in einer Menge von 2 bis 80% und als Bindemittel Latizes eingesetzt werden, und daß der Werkstoff auf der Papier- oder Pappmaschine hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzten Bastfasern in bekannter Weise einem Mahlprozeß unterworfen oder chemisch aufbereitet sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bastfasern in einer Menge von 3 bis 70% eingesetzt werden.

4. Astbestfreier Weichstoffdichtungswerkstoff, erhältlich nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1.