DE3718559A1 - Flachdichtung, insbesondere zylinderkopfdichtung fuer verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung, wie insbesondere eine Zylinderkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einem gegebenenfalls imprägnierten und metallisch verstärkten Faservlies mit einem dem Kleben an den Dichtflächen entgegenwirkenden und der Verbesserung der Abdichtgüte dienenden Überzug auf der Basis eines Silikonpolymers.

Weichstoffzylinderkopfdichtungen für Verbrennungskraftmaschinen bestehen bevorzugt aus gegebenenfalls metallisch verstärkten und imprägnierten Faservliesen. Nachteilig ist das Kleben derartiger Dichtungen an den Dichtflächen des Motorblocks und des Zylinderkopfes im Betrieb. Durch die Betriebshitze, den Dichtpressungsdruck und den Medieneinfluß kleben die Dichtungen so stark im motorischen Betrieb an, daß sie bei einer Reparatur am Motor beim Auseinanderbau zerstört werden und neue Dichtungen eingesetzt werden müssen.

Zur Abhilfe ist es daher bekannt, die Zylinderkopfdichtungen mit dem Kleben entgegenwirkenden Überzügen zu versehen, die aus Gleitmitteln und/oder Gleitlacken bestehen. Mach beispielsweise der US-PS 42 23 897 wird für solche Überzüge Polytetrafluorethylen, Silikonharz, Graphit, Talkum oder Bentonit verwendet, und in der modernen Dichtungstechnik bestehen die polymeren Überzüge überwiegend aus Silikonharzen.

Außer einer Antiklebwirkung verbessern vor allem polymere Überzüge aufgrund ihrer plastischen bis elastischen Anpassungsfähigkeit die Abdichtgüte der Dichtung. Vor allem Überzüge auf den Einfassungsschenkeln am Brennraumrand erhöhen die Gasabdichtgüte am Brennraum, während die Überzüge im Restflächenbereich die Abdichtung gegenüber dem Abdichtmedium erhöhen und auch eine dort gegebenenfalls erwünschte Gleitfähigkeit bewirken.

Silikonharze werden vor allem wegen ihrer guten Verarbeitbarkeit und Temperaturbeständigkeit als Überzugswerkstoff besonders häufig eingesetzt. Nachteilig kann sich aber bei Silikonharzüberzügen ihre Versprödung bei höheren Temperaturen, ihre starke Gasdurchlässigkeit, ihr thermoplastischer Charakter und ihre mangelnde Beständigkeit gegenüber einigen Abdichtmedien auswirken. Ebenso erfordert die Verarbeitung der Silikonharze den Einsatz leicht brennbarer Lösungsmittel und damit eine Ex-geschützte Auftragseinlage in einem Ex-geschützen separaten Raum.

Aus Silikonelastomeren hergestellte elastomere Dichtungen, wie zum Beispiel Wellendichtungsringe, besitzen diese Nachteile nicht. Für die Herstellung von Überzügen auf Flachdichtungen müssen aber zur leichteren Verarbeitbarkeit Silikonelastomeransätze niedriger Viskosität und möglichst hoher Topfzeit verwendet werden. Die bisher bekannten Silikonelastomeransätze erfüllen diese Bedingungen nicht, und sie bereiten vor allem auf Faservliesdichtungen Vernetzungsschwierigkeiten, weisen dadurch starkes Kleben auf und besitzen dadurch eine fehlerhafte Haftung bei der Dichtung.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Flachdichtung gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs zu schaffen, deren Überzug aus einem Silikonelastomer besteht, das sich wirtschaftlich auf die Dichtung auftragen und dort bei guter Haftung und ohne Kleben vernetzen läßt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Flachdichtung gelöst, deren Überzug aus einer Mischung von

100Gewichtsteile Silikonelastomer (vinylgruppenhaltig, Viskosität 1000 bis 300 000 m.Pa·s) mit ca. 30 ppm platinorganischer Verbindung bezogen auf den Vinylgruppenanteil als Vernetzungskatalysator 1 bis 30Gewichtsteile Vernetzer (Polyhydrogensiloxan) 3 bis 200Gewichtsteile Vinylsiloxanpolymer (reaktives Silikonöl, Viskosität 10-1000 m.Pa·s) und 0,1 bis 10Gewichtsteilen Haftvermittler (organische Titanate, Silane, Epoxide, Phenolverbindungen)

hergestellt ist.

Falls erforderlich, kann die niedrig viskose Mischung zur besseren Vernetzung bis zu 30 Gewichtsteile eines Peroxids, wie Dicumylperoxid, 0 bis 50 Gewichtsteile Vernetzungshilfsmittel, wie Triallylisocyanurat und 0 bis 20 Gewichtsteile eines Photoinitiators, wie Benzoinmethylether oder Diethoxyacetophenon enthalten. Als Füllstoffe können bis zu 200 Gewichtsteile Polytetrafluorethylenpulver, Metallpulver, Korund, Siliziumdioxid, Ruß, Mineralpulver sowie zerkleinerte Glasfasern, Kohlenstoffasern, Phosphatfasern oder Aramidfasern in der Mischung dispergiert sein. Ebenso kann die Mischung bis zu 20 Gewichtsteile eines Trennmittels, wie Polytetrafluorethylenpulver, perfluoriertem Polyether oder Metallseifen enthalten und falls erforderlich, können bis zu 50 Gewichtsteile Farbpigmente aus beispielsweise Ruß, Titandioxid oder einem Eisenoxid in die Mischung eindispergiert sein.

Die Mischung kann zur Einstellung der geeigneten Viskosität bis zu 200 Gewichtsteile eines flüssigen, vernetzungsfähigen Polymers aus einem Acrylat, einem Methacrylat, einer Mercaptoverbindung oder Epoxivinylsiloxanpolymers mit einer Viskosität zwischen 10 und 5000 m.Pa.s enthalten, oder es können Lösungsmittel, wie Xylol, Toluol, Benzin und Chlorkohlenwasserstoffe verwendet werden.

Ferner können der Mischung bis zu 20 Gewichtsteile von in der Kautschuktechnologie üblichen Zusatzstoffen, wie Alterungsschutzmittel, Verlaufsmittel, Vernetzungsinhibitoren und dergleichen zugegeben sein.

Mit der erfindungsgemäßen Silikonelastomermischung werden Dichtungen im Walzverfahren beschichtet und die aufgetragenen Überzüge werden thermisch bei 150 bis 200 Grad Celsius kurzfristig vernetzt. Die Härtung kann auch durch energiereiche Strahlung oder mittels UV-Licht erfolgen.

Die Dichtungen wurden getestet, und es wurden im Vergleich zu silikonharzbeschichteten Dichtungen die folgenden Vorteile festgestellt.

Die Überzüge wiesen eine gute Dauerelastizität zwischen minus 40 und plus 250 Grad Celsius auf, wobei auch im höheren Temperaturbereich keine Versprödung der Beschichtung auftrat.

Durch die hohe Dauerelastizität bedingt, zeigten die Dichtungen eine gute Mikroanpassung und dadurch ein besseres Abdichtverhalten, und durch die nur geringe Thermoplastizität wiesen die Dichtungen ein geringes Setzverhalten auf, so daß die Dichtung mit geringeren Schraubenkräften eingespannt werden konnte.

Die Überzüge zeigten darüber hinaus eine gute Abdichtgüte, eine hohe Abdichtmedienbeständigkeit und gute Gasabdichtgüte auf und zeigten bei guter Haftung und optisch ansprechendem glänzendem Aussehen eine gute Antiklebwirkung gegenüber den abzudichtenden Dichtflächen im motorischen Betrieb.

Durch die Variation der Füllstoff- beziehungsweise Trennmittelzusätze kann eine Beschichtung mit oder ohne Gleitwirkung oder guter Wärme- und elektrischer Leitfähigkeit hergestellt werden. Zusätze an bis zu 200 Gewichtsteile magnetisierbarem Füllstoff, wie Magnetit, Bariumferrit oder Metallpulver können, falls erforderlich, der Dichtung für die Handhabung und Montage magnetische Eigenschaften verleihen.

Durch die Erfindung ist somit eine Flachdichtung mit einem Silikonkautschuküberzug geschaffen, die Antiklebwirkung bei guter Anpassungs- und Abdichtwirkung besitzt. Die Elastomermischung ist wirtschaftlich auf die Dichtung aufzutragen und dort optimal zu vernetzen. Vor allem der Einsatz von Vernetzungsinhibitoren erhöht die Topfzeit der Elastomermischung, so daß ein Ansatz wirtschaftlich lange über längere Betriebszeiten verwendbar ist. Die Silikonkautschukmischung ist vor allem für die Herstellung von Beschichtungen auf asbestfreien Dichtungsmaterialien geeignet. Bei beispielsweise Asbestdichtungen, die schwefelabgebende Substanzen, Amine, Phenole oder Chlorverbindungen in Spuren enthalten können, so daß der Platinvernetzungskatalysator vergiftet werden kann, muß mit entsprechend höheren Platinvernetzungskatalysator-Zusätzen gearbeitet werden.

Während der erfindungsgemäße Überzug vor allem auf Zylinderkopfdichtungen aufgetragen wird, kann der Überzug auch auf andere Flachdichtungen, wie vor allem Auspuffflanschdichtungen oder Nebendichtungen aus gegebenenfalls Metall, angewendet werden. Im Sinne der Erfindung kann der Überzug nicht nur ganzflächig, sondern er kann partiell auf besonders beanspruchte Bereiche der Dichtung aufgetragen werden.

Claims (11)

1. Flachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einem gegebenenfalls metallisch verstärkten und imprägnierten Faservlies mit einem dem Kleben entgegenwirkenden und der Verbesserung der Abdichtwirkung dienenden Überzug aus einem Silikonpolymer, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus einem Silikonkautschuk besteht, und daß der Überzug aus einem Silikonelastomeransatz mit 100Gewichtsteile Silikonelastomer (vinylgruppenhaltig, Viskosität 1000 bis 300 000 m.Pa·s) mit ca. 30 ppm platinorganischer Verbindung bezogen auf den Vinylgruppenanteil als Vernetzungskatalysator 1 bis 30Gewichtsteile Vernetzer (Polyhydrogensiloxan) 3 bis 200Gewichtsteile Vinylsiloxanpolymer (reaktives Silikonöl, Viskosität 10-1000 m.Pa·s) und 0,1 bis 10Gewichtsteilen Haftvermittler (organische Titanate, Silane, Epoxide, Phenolverbindungen)auf die Dichtflächen aufgetragen und dort vernetzt ist.

2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Silikonelastomeransatz bis zu 30 Gewichtsteilen eines Peroxids enthält.

3. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomeransatz bis zu 50 Gewichtsteilen eines Vernetzungshilfsmittels enthält.

4. Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Silikonelastomeransatz bis zu 20 Gewichtsteile eines Photoinitiators enthält.

5. Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Silikonelastomeransatz bis zu 200 Gewichtsteile eines Füllstoffs aus Polytetrafluorethylenpulver, Mineralpulver, zerkleinerte Glasfasern, Kohlenstoffasern, Phosphatfasern und/oder Aramidfasern enthält.

6. Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Silikonelastomeransatz bis zu 20 Gewichtsteile Trennmittel aus einem Feststoffgleitmittelpulver, aus einem perfluoriertem Polyether oder einer Metallseife enthält.

7. Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Silikonelastomermischung bis zu 50 Gewichtsteile eines Farbpigmentes enthält.

8. Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Silikonelastomeransatz bis zu 200 Gewichtsteile eines flüssigen, vernetzungsfähigen Polymers aus Methacrylat, Acrylat, einer Mercaptoverbindung und/oder einem Epoxi-Vinylsiloxanpolymer mit einer Viskosität zwischen 10 und 5000 m.Pa.s enthält.

9. Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Silikonelastomeransatz bis zu 500 Gewichtsteile eines Lösungsmittels enthält.

10. Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Silikonelastomeransatz bis zu 20 Gewichtsteile eines in der Elastomertechnik üblichen Zusatzstoffes enthält.

11. Flachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Silikonelastomeransatz bis zu 200 Gewichtsteile einer magnetisierbaren Substanz enthält.