DE3412685A1

DE3412685A1 - Dichtungsplatte fuer flachdichtungen, insbesondere fuer zylinderkopfdichtungen

Info

Publication number: DE3412685A1
Application number: DE19843412685
Authority: DE
Inventors: Viktor Dr. 7410 Reutlingen Krentz; Heinz-Thomas Dr. 7441 Großbettlingen Künzel
Original assignee: Elring Dichtungswerke GmbH
Current assignee: Elring Dichtungswerke GmbH
Priority date: 1984-04-04
Filing date: 1984-04-04
Publication date: 1985-10-17

Description

Dichtungsplatte für Flachdichtungen,
insbesondere für Zylinderkopfdichtungen Bekannte Dichtungsplatten für Zylinderkopfdichtungen bestehen im allgemeinen aus Asbestfasern, Füllstoffen, einem Bindemittel sowie Zusätzen zu dessen Vernetzung und zum Alterungsschutz. An die Stelle von Asbestfasern treten neuerdings organische und andere anorganische Natur- und Synthesefasern wie Glasfasern und Fasern aus Zellulose und Aramide Als Füllstoffe kommen z.B. pyrogene Kieselsäure und Ruße zur Verstärkung der Dichtungsplatte sowie Gerste in mehle und gefällte Kieselsäuren als porenfüllende Füllstoffe zur Verwendung. Bekannt ist es schliesslich, als Bindemittel Chloropren-, Nitril-, Styrol-, Butyl- und Naturkautschuk, sowie Natur- und Kunstharze zu verwenden, wobei die erwähnten Synthesekautschuke sowie Naturkautschuk in Form von Polymerlösungen in organischen Lösemitteln oder als wässrige Dispersionen (Latices) Verwendung finden.
Die Temperatur, bis zu der Flachdichtungen der in Rede stehenden Art eingesetzt werden können, wird in der Regel durch das verwendete Bindemittel bestimmt. In modernen Verbrennungsmotoren treten insbesondere im Bereich der Zylinderkopfdichtung Dauertemperaturen von 150° C auf, die bei den vorstehend aufgeführten Bindemitteln zu einer Verhärtung durch irreversible Alterungsprozesse führen; diese Verhärtung zieht ihrerseits infolge der dynamischen Beanspruchung der Zylinderkopfdichtung im Motorbetrieb Undichtigkeiten nach sich. Deshalb liegt die Grenze der Temperatur-Dauerbelastbarkeit von unter Verwendung der vorstehend aufgeführten Bindemittel hergestellten Flachdichtungen bei maximal 1200 C, soll die bei dynamischer Beanspruchung der Dichtung notwendige Elastizität der Dichtungsplatte erhalten bleiben.
Eine wesentlich höhere Temperaturbeständigkeit lässt sich durch die Verwendung von Fluorpolymerisaten als Bindemittel erreichen, die aber für Fachdichtungen wie Zylinderkopfdichtungen üblicherweise zu teuer sind.
Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsplatte für Flachdichtungen und insbesondere für Zylinderkopfdichtungen zu schaffen, die sich kostengünstiger als bei Verwendung eines Fluorpolymerisats als Bindemittel herstellen lässt und trotzdem bei Dauertemperaturen von ca.
1500 C ihre für eine dynamische Beanspruchung erforderliche Elastizität in ausreichendem Maß beibehält sowie gegen die abzudichtenden Medien wie Schmieröle und Kühlwasser beständig ist. Ausgehend von einer Dichtungsplatte für Flachdichtungen, insbesondere für Zylinderkopfdichtungen, welche durch einen Synthesekautschuk als Bindemittel miteinander verbundene Fasern und Füllstoffe enthält, lässt sich diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch lösen, dass als Synthesekautschuk ein insbesondere in Lösungsform eingebrachter Athylen-Acrylat-Kautschuk verwendet wird. Bevorzugt wird der unter dem Warenzeichen VAMAC von der Firma DuPont angebotene Äthylen-Acrylat-Kautschuk, vor allem die Type VAMAC G. Dieser Synthesekautschuk wurde bisher im Automobilbau ausschliesslich als reines Polymer zur Herstellung gepresster Formteile wie z.B. Ventilschaftabdichtungen eingesetzt oder als Dichtungsmasse verwendet.
Es wurde festgestellt, dass sich Athylen-Acrylat-Kautschuk infolge seiner Lieferform als 100 %-iges Polymer für die Herstellung der in Rede stehenden Dichtungsplatten gut eignet, da es sich ähnlich wie die bisher verwendeten Bindemittel verarbeiten läßt.
Ausserdem ist Äthylen-Acrylat-Kautschuk erheblich billiger als die Fluor- und Fluorsiliconpolymeren. Die Verwendung von Äthylen- Acrylat-Kautschuk erlaubt auch eine Verarbeitung mit einfachen Rezepturen, auf einen Zusatz von Alterungsschutzmitteln kann verzichtet werden, und schliesslich erlaubt dieses Bindemittel eine umweltfreundliche Vernetzung mit Peroxiden.
Besonders geeignet ist Äthylen-Acrylat-Kautschuk als Bindemittel für solche Dichtungsplatten, welche als Fasern ausschliesslich synthetische Fasern enthalten, d.h. also für asbestfreie Dichtungsplatten.
Obwohl grundsätzlich auch ein Einbringen von Äthylen-Acrylat-Kautschuk in Form einer wässrigen Dispersion als Bindemittel in das Dichtungsplattenmaterial denkbar ist, sieht die Erfindung als derzeit bevorzugtes Verfahren ein solches an, bei welchem der Äthylen-Acrylat-Kautschuk in einem organischen Lösemittel, insbesondere Toluol, gelöst, die Lösung mit einem Vernetzungsmittel, Fasern und Füllstoffen gemischt und dann die Mischung in einem Kalanderverfahren zu Platten verarbeitet wird, die gegebenenfalls eine verstärkend wirkende Metalleinlage enthalten können.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus den nachfolgend beschriebenen, bevorzugten Rezepturen für erfindungsgemässe Dichtungsplatten.
Beispiel 1 Nach diesem Beispiel wird eine asbesthaltige Dichtungsplatte hergestellt, bei welcher der Äthylen-Acrylat-Kautschuk mittels eines Peroxids vernetzt wird. In diesem Beispiel sowie in allen weiteren Beispielen wird als Bindemittel der Äthylen-Acrylat-Kautschuk verwendet, welcher von der Firma DuPont unter dem Warenzeichen "VAMAC G" angeboten wird. Der Einfachheit halber wird im folgenden nur noch von einem Synthesekautschuk gesprochen, worunter jedoch immer der vorstehend erwähnte Kautschuk zu verstehen ist. Die folgenden Prozentangaben, bei denen es sich stets um Gewichtsprozent handelt, beziehen sich jeweils auf die Gesamtmasse, die zu einer Dichtungsplatte verarbeitet wird, bzw. auf die Feststoffmasse der Dichtungsplatte.
Bei dem ersten Beispiel werden ca. 6 % Synthesekautschuk in ca. 40 % Toluol gelöst, worauf diese Lösung in ca. 48 % Asbestfasern (kanadischer Standard Nr. 5), ca. 6 % Kaolin als Füllstoff, 0,3 % Peroxid als Vernetzer (Dicumylperoxid) und 0,3 % eines Kovernetzers (Lithene AH) eingemischt wird.
Hieraus lässt sich eine Dichtungsplatte herstellen, welche folgende Feststoffanteile enthält: 79 % Asbestfasern, 10 % Kaolin als Füllstoff, 10 % Synthesekautschuk, 0,5 % Peroxid und 0,5 % Kovernetzer.
Altert man eine derart hergestellte Dichtungsplatte, so erhält man folgende Vergleichswerte: Vor der Alterung wies die Dichtungsplatte nach ASTM F36A eine Zusammendrückbarkeit von 10 % und ein Rückfederungsvermögen von 50 % sowie eine quergemessene Zugfestigkeit von 16 N/mm2 auf, nach der Alterung bei 1500 C während 250 Stunden eine Zusammendrückbarkeit von 9 %, ein Rückfederungsvermögen von 55 % und eine quergemessene Zugfestigkeit von 22 N/mm2.
Beispiel 2 Zur Herstellung einer asbestfreien Dichtungsplatte werden ca. 7,8 % Synthekautschuk in ca. 34,6 % Toluol gelöst und dann in diese Lösung eingemischt ca. 7,8 % Aramidfasern, ca. 48,4 % Kaolin als Füllstoff, ca. 0,4 % Peroxid (Dicumylperoxid) als Vernetzer, ca. 0,4 % Lithene AH als Kovernetzer, ca. 1/3 % eines Beschleunigers (DOTG) und ca. 0,13 % Diaminvernetzer <Diak Nr. 1).
Hieraus ergibt sich eine Dichtungsplatte mit folgenden Feststoffanteilen: 12 % Synthesekautschuk, 12 % Aramidfasern, 74,1 % Kaolin, 0,6 % Dicumylperoxid, 0,6 % Lithene AH, 0,5 % DOTG-Beschleuniger und 0,2 % Diaminvernetzer.
Vor einer Alterung wies eine nach dieser Rezeptur hergestellte Dichtungsplatte ein Zusammendrückvermögen von 8 %, ein Rückfederungsvermögen von 50 % und eine quergemessene Zügfestigkeit von 10 N/mm2 auf, nach der Alterung bei 1500 C über 250 Stunden ein Zusammendrückvermögen von 7 %, ein Rückfederungsvermögen von 60 % und eine quergemessene Zugfestigkeit von 14 N/mm2.
Beispiel 3 Nach diesem Beispiel wird eine asbestfaserhaltige Dichtungsplatte hergestellt, bei welcher der Synthesekautschuk ausschliesslich diaminisch vernetzt wird.
Zu diesem Zweck werden ca. 6 % Synthesekautschuk in ca. 39 % Toluol gelöst und diese Lösung dann eingearbeitet in ca.
48 % Asbestfasern, ca. 6,3 % Kaolin als Füllstoff, ca. 0,12 % Diaminvernetzer (Diak Nr. 1) und ca. 1/4 % DOTG-Beschleuniger.
Die aus dieser Mischung hergestellte Dichtungsplatte besitzt folgende Feststoffanteile: 10 % Synthesekautschuk, 10,4 % Kaolin , 79 % Asbestfasern, 0,2 % Diaminvernetzer und 0,4 % Beschleuniger.
Die Dichtungsplatte gemäss diesem Beispiel wies vor einer Alterung ein Zusammendrückvermögen von 9 %, ein Rückfederungsvermögen von 45 % und eine Zugfestigkeit von 18 N/mm2 auf, nach einer Alterung bei 1500 C über 250 Stunden ein Zusammendrückvermögen von 8 %, ein Rückfederungsvermögen von 50 % und eine Zugfestigkeit von 21 N/mm2.

Claims

Ansprüche: 1. Dichtungsplatte für Flachdichtungen, insbesondere für Zylinderkopfdichtungen, welche durch einen Synthesekautschuk als Bindemittel miteinander verbundene Fasern und Füllstoffe enthält, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, dass der Synthesekautschuk ein insbesondere in Lösungsform eingebrachter Äthylen-Acrylat-Kautschuk ist.
2. Dichtungsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsplatte - bezogen auf die Menge an Fasern und Füllstoffen - 5 bis 30 Gew.% Athylen-Acrylat-Kautschuk enthält.
3. Dichtungsplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsplatte 8 bis 15 Gew.% Athylen-Acrylat-Kautschuk enthält.
4. Dichtungsplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Athylen-Acrylat-Kautschuk, abgesehen von den Füllstoffen, ausschliesslich mit synthetischen Fasern verbunden ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer Dichtungsplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Athylen-Acrylat-Kautschuk in einem organischen Lösemittel, insbesondere in Toluol, gelöst, die Lösung mit einem Vernetzungsmittel, Fasern und Füllstoffen gemischt und dann die Mischung in einem Kalanderverfahren zu Platten verarbeitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf 100 Gewichtsteile der Feststoffe der Mischung zwischen 50 und 70 Gewichtsteile Lösemittel verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Verwendung von zwischen 50 und 60, insbesondere zwischen 50 und 55t Gewichtsteilen Lösemittel bei Verwendung von synthetischen Fasern.
8. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Verwendung von zwischen 60 iind 70, insbesondere zwischen 60 und 65, Gewichtsteilen Lösemittel bei Verwendung von Asbestfasern.