DE3336560C2

DE3336560C2 - Flachmaterial für Flachdichtungen sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE3336560C2
Application number: DE3336560A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Thomas Dipl.-Chem. Dr. 7441 Großbettlingen Künzel
Original assignee: Elring Dichtungswerke GmbH
Current assignee: Elring Dichtungswerke GmbH
Priority date: 1983-10-07
Filing date: 1983-10-07
Publication date: 1986-12-11
Also published as: SU1517755A3; DE3336560A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Fiachmaterial von bzw. für Flachdichtungen mit einem flachen Träger, auf den zumindest auf einer Seite eine dünne Weichstoffschicht aufgewalzt ist, weiche einen überwiegenden Anteil faser- oder pulverförmiger Grundstoffe, insbesondere Asbestfasern, ein Bindemittel auf Kautschukbasis sowie ein beim Auswalzen der Weichstoffschicht wirksames Antihaftmittel enthält. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Flachmaterials, wobei eine krümelige Weichstoffmasse, welche einen faser- oder pulverförmigen Grundstoff, insbesondere Asbestfasern, ein vulkanisierbares Bindemittel auf Kautschukbasis, ein organisches Lösemittel sowie ggf. ein flüssiges Nichtlösemittel, insbesondere Wasser, enthält, zwischen zwei Kalanderwalzen unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit zu einer dünnen Weichstoffäülüuiii ausgewalzt ui'irf darin auf einen flachen Träger aufgewalzt sowie schließlich getrocknet und vulkanisiert wird.

Es sind kontinuierliche Verfahren bekannt, mit deren Hilfe ein bahnförmiger, flacher Träger, z. B. aus dünnem Metallblech, ein- oder beidseitig mit Weichstoffauflagen versehen wird, die Asbest oder einen anderen faser- oder pulverförmigen Grundstoff und eine vulkanisierbare Kautschukmischung enthalten. So beschreibt die DE-AS 21 46 309 ein Verfahren, bei dem mit Lösemittel versetzter Kautschuk als Bindemittel mit Asbestfasern zu einem Teig verknetet und diesem dann Wasser zugesetzt wird, um ein Anhaften des Teigs an den Kalanderwalzen ζμ verhindern, mit deren Hilfe der Weichstoff auf einen Träger aufgewalzt wird. Anschließend treibt man in einem Ofen die Massefeuchte, bestehend aus Lösemittel und Wasser, aus, worauf die Weichstoffschicht bei höherer Temperatur vulkanisiert wird. Die

ίο Weichstoffmassen mit teigartiger Konsistenz lassen sich zwar mittels Kalanderwalzen gut zu einer dünnen Weichstoffschicht verarbeiten, sie haben jedoch den Nachteil, daß man die relaltiv hohe Massefeuchte durch einen teueren Trockenprozeß wieder austreiben muß.

Dies gilt auch für Verfahren, bei denen mit Kautschuk-Latex gearbeitet wird, so daß das im Latex enthaltene Wasser die Aufgabe des Trennmittels übernehmen kann; bei Verwendung von Kautschuk-Latex läßt sich jedoch eine gute Bindemittelverteilung in der Weichstoffmasse nur dann erzielen, wenn der Mischung ein organisches Lösemittel zum Quellen des Kautschuks zugesetzt wird; demnach ist der Aufwand für die Trocknung der Weichstoffschicht auch bei der Verwendung von Kautschuk-Latex derselbe wie bei der Verwendung von in organischem Lösemittel gelöstem Kautschuk und der nachträglichen Zugabe von Wasser als Trennmittel zur Verhinderung des Anhaftens der Weichstoffmasse an den Kalanderwalzen.

Deshalb ist schon ein Verfahren der eingangs erwähnten Art bekanntgeworden (DE-OS 31 36 015), bei dem mit einer asbestfreien, krümeligen Weichstoffmasse gearbeitet wird, die als rieselfähiges Schüttgut auf ein Paar von Kalanderwalzen unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit gegeben und mit deren Hilfe auf einen bahnförmigen Träger aufgewalzt wird. Die Verarbeitung der herkömmlichen, krümeligen und rieselfähigen Weichstoffmassen ist jedoch schwierig und führt nicht zu zufriedenstellenden Erzeugnissen: Das Anhaften der Weichstoffmasse an den Kalanderwalzen läßt sich zwar mit einem relativ großen Unterschied in der Umfangsgeschwindigkeit der beiden Kalanderwalzen (Friktion) einigermaßen ausreichend verhindern, jedoch werden z. B. die Asbestfasern der Weichstoffmasse um so stärker parallel ausgerichtet, je höher die Friktion ist, und eine Anisotropie der Weichstoffschicht ist soweitgehend wie irgend möglich zu vermeiden, um eine in allen Richtungen gleichmäßig gute Abdichtgüte der herzustellenden Flachdichtung herbeizuführen. Bei einer verhältnismäßig kleinen Friktion der Kalanderwalzen und

so der Verwendung einer herkömmlichen krümeligen Weichstoffmasse kommt es aber zum Anhaften einzelner Partikel an der langsamer laufenden Walze, was vor allem bei der Herstellung dünner Weichstoffschichten zu Löchern führt, d. h., es erfolgt keine vollständige Übertragung des Weichstoffs auf die Oberfläche der schneller laufenden Kalanderwalze. Infolgedessen ergeben sich auf alle Fälle Weichstoffschichten mit Schwankungen im Flächengewicht, selbst wenn sich Löcher in der Weichstoffschicht noch vermeiden lassen.

ου Hciküiiiiiiüclic Ti cüniiuiic! laSicn sich über in uic Weichstoffmassen nicht einarbeiten, da diese den Zusammenhalt der Weichstoffschicht und deren Haftung auf dem Träger gefährden sowie unter Umständen die Abdichteigenschaften der herzustellenden Flachdichtunger. beeinträchtigen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein durch einen Träger verstärktes Flachmaterial für Flachdichtungen zu schaffen, dessen Träger ein- oder beidseitig

mit einer dünnen Weichstoffschicht versehen ist und das es ermöglicht seine Herstellung hinsichtlich der Verfahrensführung und des Ausschusses kostengünstiger durchzuführen als dies bisher der Fall war.

Ausgehend von einem Flachmaterial der eingangs erwähnten Art, wie es z.B. in der DE-^₁S 21 46 309 beschrieben ist, läßt sich diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch lösen, daß eine Weichstoffschicht Anwendung findet, die als Antihaftmittel ungefähr 0,5 bis 15 Gewichtsprozent eines beigemischten pulverförmigen Zusatzes mit hoher innerer Oberfläche enthält Als besonders vorteilhafter derartiger Zusatz hat sich pyrogene Kieselsäure erwiesen, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung "Aerosil 200" von der Firma DEGUSSA bezogen werden kann (pyrogene Kieselsäure ist eine durch Verbrennung hergestellte amorphe Kieselsäure). Aber auch andere pulverförmige anorganische und organische Stoffe mit hoher innerer Oberfläche haben sich bewährt; so kommen insbesondere auch Bentone, Bentonite, Aktivkohle, Stärke oder Kieselgur in Frage, wobei sich Stoffe mit hoher Wasserbindefähigkeit besonders empfehlen.

Es ist zwar schon bekannt (DE-OS 24 50 660), dem im wesentlichen aus kautschukgebundenen Asbestfasern bestehenden Weichstoff einer Flachdichtung Kieselerde, Brennstoffasche od. dgl. zuzusetzen, jedoch ausschließlich in Form von geschlossene Hohlräume bildenden Mikrokügelchen, die vorzugsweise mit einem Bindemittel überzogen werden, ehe man sie in den Weichstoff einarbeitet. Im Gegensatz hierzu sieht die Erfindung einen pulverförmigen Zusatz vor, dessen Partikel jeweils eine verhältnismäßig große, im Partikelinnern liegende, jedoch von außen her zugängliche Oberfläche aufweisen. Auch ist der Zweck der bekannten Beimischung von Mikrokügelchen ein völlig anderer als bei der erfindungsgemäßen Beimischung eines pulverförmigen Zusatzes mit hoher innerer Oberfläche, denn während der erfindungsgemäße Zusatz als Antihaftmittel dient, sollen die bekannten Mikrokügelchen die Neigung des Weichstoffs zum Fließen verringern. Schließlich sieht der Stand der Technik eine Beimischung von bis zu 75 Volumenprozent solcher Mikrokügelchen vor, ein Mengenanteil, welcher bei den erfindungsgemäßen pulverförmigen Zusätzen mit hoher innerer Oberfläche dazu führen würde, daß sich der Weichstoff nicht mehr verarbeiten ließe.

Durch die Erfindung lassen sich hohe Massefeuchten und damit aufwendige Trocknungsverfahren vermeiden. Auch geht mit der Massefeuchte das sich nach dem Trocknen ergebende Porenvolumen zurück. Ferner lassen sich trockenere Massen wegen der geringeren Fließfähigkeit beim Aufwalzen auf den Träger besser verdichten, was im Hinblick auf das Porenvolumen und die Abdichtgüte ein erwünschter Effekt ist. Außerdem führt die wegen der zu vermeidenden Anisotropien der Weichstoffschichten vorteilhafte geringe Friktion zwischen den Kalanderwalzen, die bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Flachmaterials eingehalten werden kann, auch bei der Herstellung dünner Weichstoffschichten nicht zu Löchern oder anderen Fehlern H«r beim Kalandrieren entstehenden Weichstoffschicht, und schließlich sind die erfindungsgemäß vorgesehenen Zusätze verhältnismäßig billig. Diese Zusätze verhindern nicht nur das Anhaften der Weichstoffschicht an den Kalanderwalzen auch bei niederem Drehzahlunterschied, sondern sie haben einen günstigen Einfluß auf die Bildung der Weichstoffschicht und beeinträchtigen nicht die Beständigkeit der Weichstoffschicht gegen hohe Temperaturen und die abzudichtenden Medien.

Für ein Verfahren der eingangs erwähnten Art haben sich Weichstoffmassen als besonders zweckmäßig erwiesen, welche ungefähr 60 bis 8G Gewichtsprozent des Grundstoffs (insbesondere Asbestfasern), ungefähr 5 bis 10 Gewichtsprozent des Bindemittels, ungefähr 0,5 bis 10 Gewichtsprozent des Zusatzes (insbesondere pyrogene Kieselsäure) und ungefähr 15 bis 30 Gewichtsprozent Massefeuchte (Kautschuk-Lösemittel sowie gegebenenfalls Wasser oder eine andere, als Trennmittel wirkende Flüssigkeit, in der Kautschuk nicht löslich ist) enthalten. Bezogen auf die Trockenmasse der getrockneten und vulkanisierten Weichstoffschicht bedeutet dies, daß die letztere ungefähr 5 bis 15 Gewichtsprozent Bindemittel, ungefähr 0,5 bis 15 Gewichtsprozent des erwähnten Zusatzes und im übrigen im wesentlichen den Grundstoff, d. h. vorzugsweise Asbest enthält

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert werden, wobei die Zeichnung einen schematischen Schnitt durch einen Anlagenteil darstellt, in dem aus der Weichstoffmasse eine dünne Schicht erzeugt und dieses dann auf einen bahnförmigen Träger, insbesondere ein Metallblech üblicher Struktur, aufgewalzt wird.
Im einzelnen zeigt die Zeichnung ein Kalanderwalzenpaar mit einer langsameren und einer schnelleren Kalanderwalze 10 bzw. 12, die durch eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden, eine auf das Kalanderwalzenpaar aufgegebene Weichstoffmasse 14, aus der die Kalanderwalzen eine mit 16 bezeichnete dünne Schicht herstellen, eine angetriebene oder leerlaufende Übertragungswalze 18 und ein Trägerblech 20, auf welches die Weichstoffschicht 16 durch die Walzen 12 und 18 aufgewalzt und dabei verdichtet wird. Das Trägerblech kann glatt, mit Perforationen und/oder Zacken versehen und ggf. mit einem Kleber beschichtet sein.

Zur Herstellung der Weichstoffmasse werden folgende Einzelkomponenten in einem Schnellmischer gemischt:

70 Gewichtsprozent Asbest, insbesondere der Faserlänge 6 nach kanadischem Standard,
7 Gewichtsprozent Bindemittel, vorzugsweise in der Form eines NBR-Latex mit 47 Gewichtsprozent Festkörpergehalt,

2 Gewichtsprozent pyrogene Kieselsäure mit einer Oberfläche von 200 m²/g,
15 Gewichtsprozent einer Trennmittelflüssigkeit insbesondere Wasser,

5 Gewichtsprozent Lösemittel, vorzugsweise Toluol,

1 Gewichtsprozent Vulkanisationszuschläge (S, ZnO, Beschleuniger und Alterungsschutzmittel).
Eine derartige Weichstoffmasse besitzt demnach 20 Gewichtsprozent Massefeuchte.

Nach dem Mischen der Einzelkomponenten wird diese krümelige Weichstoffmasse mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Einrichtung auf ein Trägerband aufgewalzt, so daß ein Flachmaterial, vorzugsweise für Zylin-Herkonfdichtiingen. entsteht, dessen Eigenschaften sich wie folgt beschreiben lassen:

Dicke der die Kalanderwalzen verlassenden Weichstoffschicht (gleich Breite des Spalts zwischen den Kalanderwalzen): 0,5 mm.
Erzielte Korngröße bei der Mischungsherstellung: 0,1 bis 0,5 mm.
Friktion: 5 bis 15%.
Dicke der Weichstoffschicht auf dem Träger:

0,4 mm (entspricht einer Verdichtung um 20% durch die Übertragungswalze). Dicke des Trägermaterials: 0,1 mm. Infolgedessen ergibt sich eine erfindungsgemäße Dichtungsplatte mit einer Dicke von 0,5 mm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche

1. Flachmaterial von bzw. für Flachdichtungen mit einem flachen Träger, auf den zumindest auf einer Seite eine dünne Weichstoffschicht aufgewalzt ist, welche einen überwiegenden Anteil faser- oder pulverförmiger Grundstoffe, insbesondere Asbestfasern, ein Bindemittel auf Kautschukbasis sowie ein beim Auswalzen der Weichstoffschicht wirksames Antihaftmittel enthält, dadurch gekennzeich net, daß die Weichstoffschicht als Antihaftmittel ungefähr 0,5 bis 15 Gewichtsprozent eines beigemischten pulverförmigen Zusatzes mit hoher innerer Oberfläche enthält

2. Fiachmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz pyrogene Kieselsäure, ein Benton, ein Bentonit, Aktivkohle, Stärke oder Kieselgur ist

3. Flachmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichstoffschicht ungefähr 5 bis 15 Gewichtsprozent Bindemittel, den Zusatz und im übrigen im wesentlichen Asbest enthält

4. Verfahren zur Herstellung des Fiachmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine krümelige Weichstoffmasse, welche einen faser- oder pulverförmigen Grundstoff, insbesondere Asbestfasern, ein vulkanisierbares Bindemittel auf Kautschukbasis, ein organisches Lösemittel sowie ggf. ein flüssiges Nichtlösemittel, insbesondere Wasser, enthält, zwischen zwei Kalanderwalzen unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit zu einer dünnen Weichstoffschicht ausgewalzt und dann auf einen flachen Träger aufgewalzt sowie schließlich getrocknet und vulkanisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Weichstoffmasse verwendet wird, welche ungefähr 60 bis 80 Gewichtsprozent des Grundstoffs, ungefähr 5 bis 10 Gewichtsprozent des Bindemittels, ungefähr 0,5 bis 10 Gewichtsprozent des Zusatzes und ungefähr 15 bis 30 Gewichtsprozent Massefeuchte enthält.