DE4001867A1 - Hochtemperatur-dichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochtemperatur- Dichtung, insbesondere auf eine Dichtung mit verbesserter Dichtungsfähigkeit und Wärmebeständigkeit unter Temperaturbedingungen, die 950°C übersteigen, für die Verwendung in einem Automobilmotor oder ähnlichem, die im wesentlichen aus Keramik anstelle von Asbest besteht.

Im allgemeinen ist eine für den oben genannten Zweck verwendete Hochtemperatur-Dichtung im wesentlichen aus Asbest zusammengesetzt und enthält eine elastische Substanz, die Elastizität verleiht, beispielsweise natürlichen Gummi (NR), Acrylnitrilbutadiengummi (NBR), Styrolbutadiengummi (SBR) oder ähnliches, und ein Zusatzmittel, beispielsweise ein Vulkanisierungsmittel oder ähnliches, falls das notwendig ist.

Eine solche Dichtung war eine "joint sheet"-ähnliche Dichtung, die durch Erwärmen und Formen des Asbestes und der elastischen Substanz erhalten wurde, und eine "beater sheet"-ähnliche Dichtung, die durch Formen einer Emulsion aus Asbest und einer elastischen Substanz oder einer Latex-ähnlichen Aufschlämmung erhalten wurde.

Da in diese bekannten Dichtungen 60-95 Gew.-% Asbestfasern eingearbeitet werden, werden diese Asbestfasern nicht nur bei der Herstellung der Dichtung verstreut, sondern ebenso aus der Betriebsausrüstung, so daß die Gefahr einer Gesundheitsbeeinträchtigung hervorgerufen wurde; daher wurde gefordert, die Handhabung von Asbest zu verbessern.

In Japan ist die Handhabung von Asbest durch verschiedene Gesetze in Verbindung mit der Unterzeichnung der "Occupational Cancer Convention" im Jahr 1974 bis in die Gegenwart reglementiert. Beispielsweise besteht eine "Regelung zur Vermeidung von Beeinträchtigung durch spezielle chemische Substanzen" ("Rule for Prevention of Impediment through Specified Chemical Substances"), die am 01. April 1976 verfügt worden sind, und "Lungenkrebs oder Hauttumor durch Arbeiten in asbesthaltiger Atmosphäre" ("Lung Cancer or Skin Tumor through Works exposed to Asbestos Atmosphere") in einem Teil der Arbeitsstandardregelungen, die am 30. März 1978 revidiert worden sind, sowie Regelungen für Krebs­ verursachende Substanzen, Krebs-verursachende Faktoren oder Erkrankungen durch Arbeiten mit Krebs­ verursachenden Schritten und ähnlichem.

Weiterhin hat das EPA (Environment Protection Agency) in den U.S.A. vorgeschlagen, ein Verbot für die Verwendung von Asbestartikeln ab Januar 1983 zu erlassen und nach der Einsicht (comprehension) beim OMB (Office of Management and Budget) ein Verbot für die Verwendung als Baumaterial im Januar 1988, und es schlägt das vollständige Verbot der Verwendung von 1991 an vor.

In diesem Zusammenhang haben drei große Dichtungshersteller in den U.S.A. im Juli 1986 erklärt, schrittweise solche Vorschläge anzunehmen.

Abgesehen von den oben genannten zwei Ländern wird das "Abkommen und Empfehlung zur Sicherheit bei der Verwendung von Asbest" ("Treaty and Recommendation on Safety in Utilization of Asbestos") international diskutiert und im Einklang mit dem Vorschlag der ILO (International Labor Organization) im Juni 1986 geprüft.

In dieser internationalen Situation ist kürzlich versucht worden, Dichtungen unter Verwendung anorganischer Fasern, beispielsweise Sepiolithfasern, Glasfasern, Kohlenstoffasern, rostfreien Fasern (stainless fiber) und ähnlichem herzustellen, oder organischer Fasern, beispielsweise aromatischer Polyamidfasern, phenolischer Fasern, Polyethylenfasern und ähnliche anstelle der Asbestfasern.

Wie oben bereits erwähnt, ist mit Dichtungen auf der Grundlage von Asbestfasern nicht nur ein Verschmutzungsproblem verbunden, sondern sie weisen darüber hinaus den Nachteil auf, daß ein Abbau der Festigkeit durch Dehydrierung des Kristallwassers bei einer hohen Temperatur von beispielsweise nicht weniger als 950°C hervorgerufen wird, obwohl gute Eigenschaften bis nahe an 600°C erhalten bleiben.

Andererseits haben die Dichtungen auf der Grundlage von anorganischen oder organischen Fasern anstelle von Asbestfasern die folgenden Nachteile.

So haben anorganische Fasern, wie beispielsweise Sepiolith oder ähnliche, Kristallwasser, so daß eine Abnahme der Festigkeit in Bereichen hoher Temperatur genau wie beim Asbest hervorgerufen wird. Weiterhin besteht dann, wenn die Dichtung allein aus anorganischen Fasern hergestellt worden ist, das Problem, daß die Zugfestigkeit und ähnliche Eigenschaften wie bei einer Dichtung unter Verwendung von Asbestfasern ungenügend sind. Insbesondere nehmen unter den anorganischen Fasern bei Kohlenstoffasern und bei den organischen Fasern, beispielsweise aromatischen Polyamidfasern, phenolischen Fasern, Polyethylenfasern und ähnlichen, die Fasereigenschaften, beginnend bei ungefähr 200°C, bemerkenswert ab; sie verkohlen oder verbrennen oberhalb 400°C vollständig und verursachen einen Abbau der Bindung, so daß sie nicht bei hohen Temperaturen überhalb von 400°C verwendet werden können.

Mit der vorliegenden Erfindung werden gleichzeitig die Probleme herkömmlicher Methoden, das heißt, des Abbaus von Eigenschaften einer Dichtung, beispielsweise der Dichtfähigkeit, Dauerhaftigkeit und Zuverlässigkeit, infolge des Abbaus der Zugfestigkeit, Elastizität und ähnlichem überwunden, indem keramische anorganische Fasern zur Verbesserung der thermischen Beständigkeit verwendet werden, Wollastonit zur Verbesserung der Zugfestigkeit, der Elastizität, des Wiederherstellungsprozentsatzes (restoring percentage) und der thermischen Beständigkeit verwendet wird, und weiter ein geeignetes anorganisches Bindungsmittel verwendet wird, um in hohem Temperaturbereich die Festigkeit bzw. Bruchfestigkeit auszugleichen.

Insbesondere werden erfindungsgemäß Dichtungen mit hoher thermischer Beständigkeit und hohem Wiederherstellungsprozentsatz durch die Verwendung von Wollastonit erhalten.

Erfindungsgemäß wird eine Hochtemperatur-Dichtung vom "beater sheet"-Typ bereitgestellt, die durch Formen einer Aufschlämmung und Laminieren der erhaltenen geformten Körper erhalten wird, wobei die Aufschlämmung 35-80 Gew.-% einer keramischen anorganischen Faser, 2-50 Gew.-% Wollastonit, 2-25 Gew.-% einer organischen elastomeren Substanz und 5-35 Gew.-% eines anorganischen Bindemittels enthält.

Die erfindungsgemäße Dichtung ist eine "beater sheet"­ ähnliche Dichtung, die erhalten wird, indem eine keramische anorganische Faser, Wollastonit, eine organische elastomere Substanz und ein anorganisches Bindemittel in einer wässrigen Lösung dispergiert werden, um so eine Emulsion zu bilden, oder weiter mit einem zusätzlichen Hilfsmittel, beispielsweise einem Vulkanisierungsmittel oder ähnlichem, gemischt werden, wenn das notwendig ist, die resultierende Emulsion unter Verwendung einer Formgebungsmaschine geformt wird und die resultierenden geformten Körper einer über dem anderen bei einer gegebenen Dicke laminiert werden. Die "beater sheet"-ähnliche Dichtung ist sehr gleichmäßig im Vergleich mit den herkömmlichen "joint sheet"-ähnlichen Dichtungen und wird in einem weiten Bereich verwendet.

Eine der die erfindungsgemäße Dichtung darstellenden Bestandteile ist eine keramische anorganische Faser. Diese Faser ist eine künstliche anorganische Faser, die keramische Fasern aus der Kieselerde (Siliziumoxid)- Tonerde (Aluminiumoxid)-Serie einschließt, kristalline Fasern aus Aluminiumoxid oder Mullit, Siliziumoxidfasern und ähnliches. Wenn eine geringe thermische Beständigkeit gefordert wird oder die Betriebstemperatur beispielsweise nicht höher als 300°C ist, ist es außerdem möglich, sehr dünne Glasfasern zu verwenden.

Eine solche keramische anorganische Faser kann nicht-faserartige Substanzen, die gewöhnlich "Schuß" ("shot") genannt werden, enthalten. Diese nicht­ faserförmigen "Schuß"-Substanzen tragen nicht zu sehr zur Verbesserung der Eigenschaften der Dichtung bei, so daß es nicht vorteilhaft ist, den "Schuß" in die Faser aufzunehmen. Es ist daher wünschenswert, die nicht-faserartigen Substanzen von nicht weniger als ungefähr 44 µm, die in den Fasern enthalten sind, auf nicht mehr als 20% (bezogen auf die Fasern) einzustellen. Weiter sollte der Durchmesser der keramischen anorganischen Faser wünschenswerterweise weniger als 12 µm betragen. Der Grund für die Einschränkung der Größe der Faser, wie oben angegeben, ist wie folgt. Wenn der Durchmesser der Faser nicht weniger als 12 µm ist, nimmt die Menge der Fasern pro Flächeneinheit ab und erniedrigt so die Dichte der Platte; außerdem werden während des Druckschrittes nach dem Formen leicht Bruchstellen hervorgerufen, die die Luftdichtigkeit (Dichtfähigkeit) oder Zugfestigkeit herabsetzen. Insbesondere sollte der Faserdurchmesser vorteilhafterweise 1-3 µm betragen.

Da von der Dichtung im allgemeinen gefordert wird, eine ausgezeichnete Wiederherstellungseigenschaft zu haben, ist es notwendig, daß die anorganische Faser eine ausgezeichnete Biegefestigkeit und Haltefähigkeit (holdability) als eine Platte aufweisen.

Die erfindungsgemäße Hochtemperatur-Dichtung enthält 35-80 Gew.-% der keramischen anorganischen Faser mit den vorstehend erwähnten Eigenschaften. Wenn die Menge der anorganischen Faser weniger als 35 Gew.-% beträgt, ist der Wiederherstellungsprozentsatz bei hoher Temperatur und die Zugfestigkeit niedriger, während, wenn sie 80 Gew.-% übersteigt, die Fasern dazu neigen, zu zerbrechen und so die Zugfestigkeit und außerdem die Luftdichtigkeit erniedrigt ist.

In der erfindungsgemäßen Hochtemperatur-Dichtung ist Wollastonit in einer Menge von 2-50 Gew.-% zur Verbesserung der Zugfestigkeit, der Elastizität, des Wiederherstellungsprozentsatzes und der thermischen Beständigkeit enthalten.

Wollastonit enthält kein Kristallwasser, so daß infolge der Strukturveränderung beispielsweise einer Dehydration, Oxidation, Kristallisation oder ähnlichem selbst bei hoher Temperatur kein Schrumpfen verursacht wird, wie bei Asbest oder Sepiolith oder ähnlichem. Weiterhin hat es die Eigenschaft, die Faserfestigkeit nicht zu verlieren, und weist eine ausgezeichnete thermische Beständigkeit im Vergleich mit Kunststoffasern oder Kohlenstoffasern auf. Darüber hinaus hat es im Unterschied zu Asbest keinen schädlichen Einfluß auf den menschlichen Körper.

Ein solches Wollastonit wird gewöhnlich in Indien, China oder anderen Ländern hergestellt; es hat zwei Formen, den Schuppen-ähnlichen α-Typ und Nadel-ähnlichen β-Typ. Erfindungsgemäß ist der Nadel-ähnliche β-Typ in Anbetracht der Notwendigkeit, daß sich die Fasern verwirren, bevorzugt. Wollastonit vom β-Typ ist Nadel­ ähnlich, so daß eine Verwirrung mit den keramischen anorganischen Fasern beschleunigt stattfindet, was im Hinblick auf die Zugfestigkeit und Elastizität vorteilhaft ist.

Wollastonit ist ein natürliches Mineral, so daß es leichte Mengen von Verunreinigungen enthält, aber die Art oder Menge der eingeschlossenen Verunreinigungen ist abhängig vom jeweiligen Distrikt. Daher sind die Eigenschaften der Platten-ähnlichen Dichtung empfindlich durch den jeweiligen Distrikt beeinflußt. Unter Berücksichtigung dieses Punktes ist es vorteilhaft, Wollastonit vom β-Typ und den relativ hoch reinen indischen Wollastonit zu verwenden.

In der Dichtung sollte das Wollastonit in einer Menge von 2-50 Gew.-% enthalten sein. Wenn die Menge des Wollastonits weniger als 2 Gew.-% beträgt, wird die Wirkung, die Festigkeit und Elastizität zu verbessern, nicht erzielt, während, wenn sie zu groß ist, es Eigenschaften ähnlich einem Pulver aufweist, da die Faserlänge des Wollastonits zu kurz ist, und die Beständigkeit gegen Luftkorrosion erniedrigt ist, so daß die Wollastonit-Konzentration nicht mehr als 50 Gew.-% betragen sollte. Bevorzugt beträgt die Menge 10-35 Gew.-%. Darüber hinaus ist es wünschenswert, Fasern mit einem durchschnittlichen Längenverhältnis (aspect ratio) von nicht weniger als 15 zu verwenden.

Als anorganisches Bindemittel kann Montmorillonit, Tonerde, Talk, Kaolinit, synthetisierter Glimmer vom Fluortetrasilicid-Typ und ähnliches verwendet werden. Unter diesen Substanzen ist Montmorillonit leicht bezüglich des Quellens in Wasser zu handhaben und ausgezeichnet hinsichtlich der Bindungskraft, so daß es sehr wirkungsvoll hinsichtlich des (Er-)Haltens der Festigkeit oberhalb 400°C und bevorzugt ist.

Das Montmorillonit ist gewöhnlich eine Hauptkomponente von natürlich hergestelltem Bentoniterz, das grob eingeteilt wird in Na-Montmorillonite mit hohem Na- Ionengehalt und hoher Quellbarkeit durch Absorption einer großen Menge von Wasser und Ca-Montmorillonite mit hohem Ca- und Mg-Ionengehalt und einer niedrigen Quellbarkeit. Zusätzlich können aktivierte Na-Montmorillonite durch Behandeln von Ca- Montmorilloniten mit Soda erhalten werden. Diese Montmorillonite weisen eine Quellbarkeit auf, obwohl es einen Unterschied im Ausmaß des Quellens gibt, der sich von dem des Kaolinits, Talks und ähnlichen als einem weiteren hydrierten Silikat-Aluminium-Mineral unterscheidet.

Das aktivierte Na-Montmorillonit ist insbesondere ausgezeichnet hinsichtlich der Quellbarkeit und Bindungseigenschaft, so daß es in der Erfindung gut verwendet werden kann. Es wird durch die folgende chemische Formel dargestellt:

(OH)₄Si(Al_3.34Mg_0.66)O₂₀-Na_0.66.

Als quellbare anorganische Bindesubstanzen mit gleicher Leistungsfähigkeit wie Montmorillonit sind Sepiolith, synthetisierter Glimmer vom Fluortetrasilicid-Typ, Bindeton und ähnliches bekannt, die anstelle von Montmorillonit verwendet werden können.

Die erfindungsgemäß verwendete organische elastomere Substanz ist eine insbesondere als Dichtungszusammensetzung nützliche Substanz, die bevorzugt organische, gewöhnlich verwendete Elastomere einschließt, beispielsweise eine Emulsion von natürlichem Gummi, Bindemittel aus synthetischem Gummilatex, beispielsweise NBR, SBR oder ähnliche. Darüber hinaus kann, um die Dauerhaftigkeit und Festigkeit des Gummilatex zu verbessern, ein Vulkanisierungsmittel (beispielsweise Schwefel, Schwefelchlorid) oder ähnliches verwendet werden. Erfindungsgemäß können jedoch die Festigkeit, die Elastizität und der Wiederherstellungsprozentsatz durch das organische Bindemittel, beispielsweise Montmorillonit, sowie durch das Wollastonit sichergestellt werden, so daß die elastomere Substanz unterstützend verwendet wird.

Die organische elastomere Substanz verbrennt oder carbonisiert bei hoher Temperatur, so daß die Eigenschaften der Dichtung erniedrigt werden, so daß die Menge der elastomeren Substanz bevorzugt so gering wie möglich ist. Insbesondere beträgt die bevorzugte Menge 2-25 Gew.-% unter dem Gesichtspunkt der Notwendigkeit für die Formgebung der Platte.

Die Menge der anorganischen Bindesubstanz ist im Hinblick auf die erforderliche Leistungsfähigkeit und das Produktionsverfahren eingeschränkt. Wenn die Menge fehlt, wird die vorgegebene Festigkeit nicht erzielt und die geformten Platten werden ungleichmäßig. Wenn die Menge zu groß ist, wird die Koagulation von Gummilatex infolge der Quellbarkeit mit Wasser unzureichend, und folglich ist die Filtrationswirkung gering und das Platten-ähnliche Produkt kann nicht erhalten werden. Weiterhin ist das Mischungsverhältnis des Fasermaterials eingeschränkt, um die Festigkeit und Elastizität nachteilig zu beeinflussen, so daß die Menge des anorganischen Bindemittels kritisch ist. Aus diesen Tatsachen ergibt sich, daß die Menge des anorganischen Bindemittels geeigneterweise in einem Bereich von 5-35 Gew.-% liegen sollte.

Erfindungsgemäß kann eine anorganische Substanz, die keine Quellbarkeit aufweist, aber Bindungskräfte, beispielsweise Kaolinit (Al₂Si₂O₅(OH)₄) oder ähnliches als verstärkendes Mittel zusätzlich zu den oben angegebenen Bestandteilen zugefügt werden.

Erfindungsgemäß wird die Dichtungszusammensetzung mit dem oben angegebenen Mischungsverhältnis geformt und gepreßt, um ein Platten-ähnliches Produkt (die Dichtung) zu bilden. Dieses Produkt hat eine Dichte von 0,4 g/cm³-2,0 g/cm³ und ist eine Hochtemperatur- Dichtung mit ausgezeichneter thermischer Beständigkeit, Zugfestigkeit, Elastizität, Wiederherstellungsprozentsatz und ähnlichem.

Im allgemeinen sind die Eigenschaften der Dichtung, beispielsweise die Zugfestigkeit, der Elastizität, der Wiederherstellungsprozentsatz und ähnliches, von der Dichte abhängig. Besonders, wenn die Dichte der erfindungsgemäßen Dichtung mehr als 2,0 g/cm³ beträgt, werden die anorganischen Fasern zerbrochen und es besteht die Gefahr des Abbaus der Zugfestigkeit, der Elastizität, des Wiederherstellungsprozentsatzes und ähnliches. Als ein Ergebnis der Untersuchungen der Erfinder liegt die Dichte bevorzugt in einem Bereich von 0,6 g/cm³-1,4 g/cm³.

Darüber hinaus ist es zuvor vorteilhaft, um eine Dichtung mit einer solchen Dichte herzustellen, nach dem Naßmischen, Formen, Dehydrieren und Trocknen eine Warmpressung durchzuführen. Durch das Warmpressen wird in der organischen elastomeren Substanz, beispielsweise Gummi oder ähnlichem, eine Fließfähigkeit (fluidizability) verursacht, wodurch eine Reduktion des Längenverhältnisses in der anorganischen Faser infolge von Brechen verhindert werden kann und so die zuvorstehend erwähnte bevorzugte Dichte leicht bereitgestellt werden kann.

Die erfindungsgemäße Dichtung wird effektiv als eine Wickeldichtung (wrap gasket), die mit einer Metallplatte, beispielsweise SUS 304 oder ähnlichem, umhüllt ist, oder als eine Stahlwestendichtung, die eine Metallplatte als Kern enthält, oder sogar im Fall des Bedeckens eines Öffnungsteils der Dichtungsplatte mit einer Metallöse benutzt.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Keramische Fasern der Siliziumoxid-Aluminiumoxid-Serie mit einer Zusammensetzung aus 50 Gew.-% SiO₂ und 50 Gew.-% Al₂O₃ und einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 1,8 um (Warenname IBIWOOL, hergestellt von der IBIDEN CO., LTD.) wurden einer Behandlung zur Entfernung von "Schuß" unterworfen, wobei ein "Schuß"-Gehalt von nicht weniger als 44 µm auf nicht mehr als 20% eingeschränkt wurde. Dann wurden 55 g solcher Fasern in 30 l Wasser entwirrt.

Diesem Wasser wurden weiter 15 g Wollastonit mit einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 8 µm und einem Längenverhältnis von 30 (Warenname Kemolit) und 30 g Na-Montmorillonit zugefügt, die gut gemischt wurden und mit 54 g Latex aus der NBR-Serie (Warenname NIPOL 1562, hergestellt von der NIHON ZEON CO., LTD) zugefügt wurden und dann auf einem Schwefelsäureband zur Bildung einer Aufschlämmung aggregiert wurden (aggregated on a sulfuric acid band).

Die resultierende Aufschlämmung wurde zu einem nassen Platten-ähnlichem Produkt von 8 mm Dicke unter Verwendung einer Formgebungsmaschine von 340 mm×340 mm geformt. Das Platten-ähnliche Produkt wurde unter einem Oberflächendruck von 300 kgf/cm² gepreßt und anschließend 1 Stunde bei 120°C getrocknet. Die getrocknete Platte wurde bei einer Temperatur von 300°C unter einem Oberflächendruck von 60 kgf/cm² 15 Minuten gepreßt. Die Endstücke der Platte wurden abgeschnitten, um einen Platten-ähnlichen Gegenstand mit einer Dicke von 0,8 mm, einem Quadrat von 300 mm und einer Dichte von 1,25 g/cm³ zu erhalten. Die mechanischen Eigenschaften dieses Gegenstands sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 2

Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 unter Verwendung der gleichen Ausgangsmaterialien wie in Beispiel 1 wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Mischungsverhältnis des Ausgangsmaterials 55 g Siliziumoxid-Aluminiumoxidfasern, 30 g Wollastonit, 30 g Na-Montmorillonit und 54 g Latex aus der NBR-Serie betrug, wodurch ein Platten-ähnlicher Gegenstand mit einer Dicke von 0,9 mm, einem Quadrat von 300 mm und einer Dichte von 1,24 g/cm³ erzielt wurde. Die mechanischen Eigenschaften dieses Gegenstands sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 3

Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wiederholt, wobei die gleichen Ausgangsmaterialien wie in Beispiel 1 verwendet wurden, mit der Ausnahme, daß das Mischungsverhältnis des Ausgangsmaterials 55 g Siliziumoxid-Aluminiumoxidfasern, 5 g Wollastonit, 30 g Na-Montmorillonit und 54 g Latex aus der NBR-Serie betrug, wodurch ein Platten-ähnlicher Gegenstand mit einer Dicke von 0,75 mm, einem Quadrat von 300 mm und einer Dichte von 1,27 g/cm³ erhalten wurde. Die mechanischen Eigenschaften dieses Gegenstands sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 4

Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 unter Verwendung der gleichen Ausgangsmaterialien wie in Beispiel 1 wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Mischungsverhältnis der Ausgangsmaterialien 60 g Siliziumoxid-Aluminiumoxidfasern, 30f g Wollastonit, 30 g Na-Montmorillonit und 22 g Latex aus der NBR-Serie betrug, wodurch ein Platten-ähnlicher Gegenstand mit einer Dicke von 0,8 mm, einem Quadrat von 300 mm und einer Dichte von 1,40 g/cm³ erzielt wurde. Die mechanischen Eigenschaften dieses Gegenstands sind in Tabelle 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 1

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß 55 g Siliziumoxid- Aluminiumoxidfasern, 30 g Na-Montmorillonit und 54 g Latex aus der NBR-Serie gemischt wurden mit 15 g Kohlenstoffasern (Warenname KURECA) anstelle des Wollastonits, wodurch ein Platten-ähnlicher Gegenstand mit einer Dicke von 0,8 mm, einem Quadrat von 300 mm und einer Dichte von 1,24 g/cm³ erhalten wurde. Die mechanischen Eigenschaften dieses Gegenstands sind in Tabelle 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 2

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß 55 g Siliziumoxid- Aluminiumoxidfasern, 30 g Na-Montmorillonit und 54 g Latex aus der NBR-Serie ohne Wollastonit verwendet wurden, wodurch ein Platten-ähnlicher Gegenstand mit einer Dicke von 0,7 mm, einem Quadrat von 300 mm und einer Dichte von 1,25 g/cm³ erhalten wurde. Die mechanischen Eigenschaften dieses Gegenstands sind in Tabelle 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 3

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde unter Verwendung der gleichen Ausgangsmaterialien wie in Beispiel 1 wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Mischungsverhältnis der Ausgangsmaterialien 30 g Siliziumoxid-Aluminiumoxidfasern, 84 g Wollastonit, 17 g Na-Montmorillonit und 29 g Latex aus der NBR-Serie betrug, wodurch ein Platten-ähnlicher Gegenstand mit einer Dicke von 1,0 mm, einem Quadrat von 300 mm und einer Dichte von 1,24 g/cm³ erhalten wurde. Die mechanischen Eigenschaften dieses Gegenstands sind in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Wie aus Tabelle 1 entnommen werden kann, nimmt die Fasermenge zu, wenn eine größere Menge von Wollastonit zugefügt wird (Vergleichsbeispiel 3), so daß der Wiederherstellungsprozentsatz nach Kompression gut ist, aber die Wirkung des zugefügten Na-Montmorillonits geringer wird, so daß die Zugfestigkeit erniedrigt ist.

Im Fall einer Platte, in der kein Wollastonit verwendet wird (Vergleichsbeispiel 2) ist die Wirkung des Na- Montmorillonits groß, so daß die Bindekräfte stark sind und die Zugfestigkeit groß ist. Jedoch nimmt die Fasermenge infolge der Abwesenheit von Wollastonit ab und der Wiederherstellungsprozentsatz nach Kompression ist gering. Weiterhin erniedrigt sich die Zugfestigkeit, wenn Wollastonit in einer Menge außerhalb der erfindungsgemäß verwendeten Mengen eingesetzt wird, wenn diese Menge zu groß ist, und folglich kann der Expansion und Kontraktion durch Wärme bei Verwendung in Maschinenkörpern und ähnlichen nicht gefolgt werden; wenn die Menge 0 beträgt, ist der Wiederherstellungsprozentsatz nach Kompression gering und es wird keine gute Dichtfähigkeit erhalten. Daraus folgt, daß Wollastonit in einer Menge von 2-50 Gew.-% verwendet werden sollte.

Da Kohlenstoffasern eine hohe Festigkeit und Elastizität in einem Temperaturbereich von nicht höher als 400°C aufweisen, weist die Platte, bei der Kohlenstoffasern anstelle von Wollastonit (Vergleichsbeispiel 1) verwendet werden, gute Eigenschaften in einem niedrigeren Temperaturbereich im Vergleich mit den Platten, bei denen Wollastonit verwendet worden ist (Beispiele 1-4), auf. Da jedoch die Kohlenstoffaser eine schlechte thermische Beständigkeit hat, gehen die Eigenschaften der Kohlenstoffaser in einem höheren Temperaturbereich von nicht weniger als 400°C verloren, und folglich sind die Zugfestigkeit und der Wiederherstellungsprozentsatz nach Kompression erniedrigt. In diesem Sinne ist die Verwendung von Kohlenstoffasern für Dichtungen, die in einem hohen Temperaturbereich unter oxidierender Atmosphäre verwendet werden, nicht geeignet.

Um die Leistungen einer Platten-ähnlichen erfindungsgemäßen Dichtung zu untersuchen, wurde die Platte aus Beispiel 1 in einer vorgegebenen Größe ausgeschnitten, und als Dichtung zwischen einem Zylinderkopf und einem Abgasrohr in einem Automobilmotor mit einem Hubraum von 2000 cm³, der mit einem DOHC-Turbolader versehen war, angeordnet. Anschließend wurde ein Dauerhaftigkeitstest durchgeführt, in dem Abgase 100 Std. durch das Auspuffrohr bei einer Abgastemperatur von 900°C geleitet wurden. Während dieses Testes traten keine ernsthaften Probleme, beispielsweise ein Gasleck oder ähnliches, auf, so daß die Platte aus Beispiel 1 eine zufriedenstellende Leistung als Dichtung erbrachte.

Wie oben erwähnt, können erfindungsgemäß Hochtemperatur- Dichtungen ohne Verwendung von für den menschlichen Körper schädlichem Asbest erhalten werden. Weiterhin sind sie ausgezeichnet hinsichtlich ihrer Gasdichtfähigkeit, Wärmeisolierungseigenschaften, Beständigkeit gegen Luftkorrosion und ähnlichem, weil ein Verschwinden von Fasern oder deren Pulverbildung durch Verbrennen bzw. Oxidation selbst bei einer Temperatur von nicht weniger als 950°C nicht hervorgerufen wird.

Im Ergebnis hat die Erfindung die folgenden zusätzlichen Wirkungen bei der Verwendung in Automobilen.

• 1. Da die Wärmeübertragung zum Zylinderkopf verringert ist, wird die Wärmemenge, die auf das Kühlwasser, das durch den Zylinderkopf geleitet wird, übertragen wird, vermindert, so daß es möglich ist, die Radiatorgröße so zu wählen, daß der Motorraum bei geringen Kosten effizient genutzt werden kann.
• 2. Die Temperatur steigt an einer Flanschfläche, die das Abgasrohr und den Zylinderkopf berührt, im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren, und die Wärmeverteilung wird gleichmäßig, so daß die Kosten durch die dünne Ausbildung des Flanschanteiles auf der Grundlage der Abschwächung des Hitzestromes an der Flanschfläche gesenkt werden können. Weiterhin nimmt die Gastemperatur innerhalb des Auspuffrohres zu, so daß die Abgasemission reduziert werden kann, indem der Katalysator hoch aktiviert wird.
• 3. Der Anstieg der Abgastemperatur im oben genannten Punkt 2 verändert die Abgaswärme innerhalb eines in dem Motor, der mit einem Turbolader versehen ist, ausgeführten Vorgangs, und folglich kann die Ausgangsleistung des Motors gesteigert werden.

Claims (7)

1. Hochtemperatur-Dichtung vom "beater sheet"-ähnlichem Typ, erhältlich durch Formen einer Aufschlämmung und Laminieren der resultierenden geformten Körper, wobei die Aufschlämmung 35-80 Gew.-% einer keramischen anorganischen Faser, 2-50 Gew.-% Wollastonit, 2-25 Gew.-% einer organischen elastomeren Substanz und 5-35 Gew.-% eines anorganischen Bindemittels enthält.

2. Hochtemperatur-Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische anorganische Faser aus den keramischen Fasern der Siliziumoxid- Aluminiumoxid-Reihe, kristallinen Aluminiumoxidfasern und kristallinen Mullitfasern ausgewählt ist und einen Faserdurchmesser von weniger als 12 µm hat.

3. Hochtemperatur-Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wollastonit ein durchschnittliches Längenverhältnis von nicht weniger als 15 hat.

4. Hochtemperatur-Dichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wollastonit in einer Menge von 10-35 Gew.-% verwendet wird.

5. Hochtemperatur-Dichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Bindemittel aus der Montmorillonit, Tonerde, Talk, Kaolinit und synthetisierten Glimmer vom Fluortetrasilicid-Typ umfassenden Gruppe ausgewählt ist.

6. Hochtemperatur-Dichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die organische elastomere Substanz ein synthetischer Gummilatex ist.

7. Hochtemperatur-Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung eine Dichte von 0,4-2,0 g/cm³ aufweist.