DE4035657A1 - METHOD FOR PRODUCING A SEALING ELEMENT - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method accordingly the preamble of claim 1.
Dichtungselemente, deren wenigstens eine Dichtungsfläche mit einer relativ zu dieser bewegbaren Gegenfläche zusammenwirkt und die zu diesem Zweck mit reibungsmin dernden Belägen überzogen sind, sind grundsätzlich bekannt. Ein Anwendungsfall solcher Dichtungen liegt beispielsweise bei Kfz-Scheiben, bei denen einerseits eine zuverlässige Abdichtung zwischen Rahmen und Scheibe gefordert wird, wobei jedoch die Öffnungs- bzw. Schließ bewegung der Scheibe trotz der Dichtung möglichst wenig behindert werden darf.Sealing elements, the at least one sealing surface with a counter surface movable relative to this cooperates and for this purpose with friction min covering are covered known. One application of such seals is for example in the case of motor vehicle windows, on the one hand a reliable seal between frame and window is required, however, the opening or closing movement of the disc as little as possible despite the seal may be hindered.
Ein Problem derartiger Dichtungsbauteile liegt in der zuverlässigen Verbindung des reibungsmindernd wirkenden Belages mit der Substanz des Grundkörpers. Aus der EP 01 54 121 A1 ist ein solches Dichtungselement bekannt, deren Grundkörper aus Kautschuk besteht, wobei ein vorgefertigter, die reibungsmindernde Beschichtung bildender Belagstreifen in einem Strangpreßverfahren mit dem Grundkörper zusammengeführt wird, durch eine Strang preßdüse ausgepreßt und anschließend einer Vulkanisation unterzogen wird.One problem with such sealing components lies in reliable connection of the friction reducing Covering with the substance of the base body. From the EP 01 54 121 A1, such a sealing element is known, whose base is made of rubber, with a prefabricated, the friction-reducing coating covering strip in an extrusion process with the main body is brought together by a strand pressed out and then a vulcanization is subjected.
Polymere Beschichtungen, die einen niedrigen Gleitrei bungskoeffizienten aufweisen, sind grundsätzlich bekannt. Diese können beispielsweise aus Polytetrafluorethylen bestehen. Die Ausbildung eines Verbundprofils, bestehend beispielsweise aus Gummi und einer Gleitschicht aus diesem Werkstoff gestaltet sich jedoch aufgrund der unterschiedlichen Elastizitätseigenschaften dieser beiden Werkstoffe schwierig, so daß bei kleinen Biegera dien mit Ablöseerscheinungen, Faltenbildung im Bereich der Gleitschicht und dergleichen zu rechnen ist.Polymeric coatings that have low sliding friction exercise coefficients are known in principle. These can be made of polytetrafluoroethylene, for example consist. The formation of a composite profile, existing for example made of rubber and a sliding layer However, this material is based on the different elastic properties of this two materials difficult, so that with small Biegera serve with signs of detachment, wrinkling in the area the sliding layer and the like can be expected.
Aus der DE-37 41 251 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines polymerbeschichteten Schaumstoffes bekannt, bei welchem auf eine Schaumstoffschicht das die folienartige Beschichtung bildende Material in einem flüssigen Zustand aufgebracht wird und wobei der auf diesem Wege herge stellte Verbundwerkstoff als Dämpfungs- und Isolations schaum, beispielsweise im Rahmen von zweiseitig klebe fähigen Montageklebebändern benutzt wird.DE-37 41 251 A1 describes a process for the production a polymer-coated foam known which on a foam layer that the film-like Coating material in a liquid state is applied and the herge in this way provided composite material as damping and insulation foam, for example in the context of double-sided adhesive capable mounting tapes is used.
Ein Aufbringen reibungsmindernder Schichten auf Dichtungs körper ist darüber hinaus in der Form von Beflocken oder auch Lackieren bekannt.Applying friction-reducing layers to the seal body is also in the form of flocking or also known as painting.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung dahingehend auszugestalten, daß sich ein Dichtungselement von hoher Elastizität und Dichtungswirkung mit einem im Bereich relativ zueinander bewegter Dichtungsflächen niedrigem Gleitreibungskoeffi zienten ergibt, welches gleichzeitig eine hohe Biegefä higkeit aufweist, ohne daß der Verbund zwischen der reibungsmindernden Gleitschicht und der Substanz des Grundkörpers beeinträchtigt bzw. Dichtungs- sowie Gleit reibungseigenschaften gemindert werden. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.It is the object of the invention, a method of to design the genre described at the outset in such a way that a sealing element of high elasticity and Sealing effect with one another in the area moving sealing surfaces low coefficient of sliding friction results, which at the same time has a high bending capacity ability without the bond between the friction reducing sliding layer and the substance of the Base body impaired or sealing and sliding friction properties are reduced. This is solved Task in a generic method by Features of the labeling part of claim 1.
Erfindungswesentlich ist hiernach, daß im Rahmen der Beschichtung bestimmte thermoplastische Werkstoffe benutzt werden, insbesondere ein Ethylen-Chlortrifluor ethylen-Copolymer. Ein solcher Werkstoff ist beispiels weise aus dem Prospekt "HALAR®, Der vielseitige thermo plastische Fluorkunststoff" der Firma ALLIED CORPORATION ENGINEERED PLASTICS, P.O. Box 2332 R, Morristown, N.J. 07 960/USA bekannt. Die Beschichtung kann alleine aus diesem Werkstoff bestehen, welcher in einer geeigneten Schichtdicke auf den Grundkörper gebracht wird. Ein wesentlicher Vorteil dieses Werkstoffs liegt darin, daß ein gutes Haftungsvermögen relativ zu Kautschuk und kaut schukartigen Werkstoffen gegeben ist und daß dieser Stoff im Sinne des Erfindungsgegenstands günstige Gleit eigenschaften aufweist. Es wird durch diese Beschichtung die Festigkeit und Steifigkeit des Werkstoffs des Grund körpers überhaupt nicht beeinflußt und es kann der Grundkörper ohne Beeinträchtigung der Verbundwirkung mit der Beschichtung zur Anpassung an sehr kleine Biegeradien gebogen werden. Auch wird die Härte des Werkstoffs des Grundkörpers überhaupt nicht beeinflußt, so daß ein auf diese Weise gebildetes Dichtungsbauteil ein hohes ela stisches Anpassungsvermögen auch an Unebenheiten einer Dich tungsfläche aufweist. Falls im Einzelfall die mecha nischen Eigenschaften dieses Grundwerkstoffs modifiziert werden sollen, kann dieser auch als Mischpolymerisat mit anderen Thermoplasten Verwendung finden, wobei in diesem Zusammenhang beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyamid, Polyäthylen, Polypropylen usw. zu nennen wären.It is essential to the invention that within the scope of Coating certain thermoplastic materials are used, especially an ethylene-chlorotrifluor ethylene copolymer. Such a material is an example from the brochure "HALAR®, The versatile thermo plastic fluoroplastic "from the company ALLIED CORPORATION ENGINEERED PLASTICS, P.O. Box 2332 R, Morristown, N.J. 07 960 / USA known. The coating can be made alone this material, which is in a suitable Layer thickness is brought to the base body. A The main advantage of this material is that good adhesion relative to rubber and chewing schuk-like materials is given and that this Material in the sense of the subject matter favorable gliding has properties. It is through this coating the strength and rigidity of the material of the base not affected at all and it can Base body without impairing the bond effect with the coating to adapt to very small bending radii be bent. The hardness of the material of the Basic body is not affected at all, so that on this way formed sealing member a high ela tical adaptability to unevenness of you has area. If in individual cases the mecha modified properties of this base material should be, this can also be used as a copolymer other thermoplastics are used, in this Connection for example polyvinyl chloride, polyamide, Polyethylene, polypropylene, etc. would be mentioned.
Die Aufbringung der reibungsmindernden Beschichtung im Rahmen eines Sinterprozesses entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 führt zu einer besonders zuverlässigen Verbundwirkung mit dem Grundkörper. Zur Aufbringung einer Pulverbeschichtung kann von den üblichen, an sich bekannten Vorrichtungen Gebrauch gemacht werden, wobei eine Aufheizung des genannten Werkstoffs bis zu Tempara turen von ca. 300°C stattfindet. Bei diesen Temperaturen wird das aufgebrachte Pulver in einen schmelzflüssigen Zustand versetzt und bildet eine gleichmäßige Beschich tung, die nach Abkühlung einen zuverlässigen Verbund mit dem kautschukartigen Werkstoff des Grundkörpers bildet. Im Rahmen des aufzubringenden Pulvers kann jedoch auch eine Mischung von Stoffen der eingangs bezeichneten Art vorliegen, welche ggf. unter Anpassung der Verfahrens temperaturen in gleicher Weise verarbeitet wird.The application of the friction reducing coating in the Framework of a sintering process according to the characteristics of claim 2 leads to a particularly reliable Compound effect with the base body. For application A powder coating can be of the usual, in itself known devices are used, wherein heating of the material mentioned up to Tempara 300 ° C takes place. At these temperatures the powder applied is converted into a molten liquid Condition offset and forms a uniform coating tion, which after cooling has a reliable bond with forms the rubber-like material of the base body. However, within the scope of the powder to be applied a mixture of substances of the type mentioned at the beginning are available, which may require adjustment of the procedure temperatures is processed in the same way.
Alternativ kann die Beschichtung entsprechend den Merk malen des Anspruchs 3 auch durch Extrudieren oder Spritz gießen aufgebracht werden.Alternatively, the coating can be according to Merk paint the claim 3 also by extrusion or spray pour be applied.
Anwendung finden kann das erfindungsgemäße Dichtungsbau teil entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 4 und 5 bei unterschiedlich gestalteten Dichtungen, beispiels weise bei im wesentlichen ruhenden Dichtungen, wie Fenstereinfassungen, Tür- oder Karosseriedichtungen, bei Schiebedächern und dergleichen, bei denen zwei einander gegenüberstehende Dichtflächen lediglich von Zeit zu Zeit und relativ langsam relativ zueinander bewegt werden. Das Dichtungsbauteil kann jedoch auch bei rotie renden Dichtungen Verwendung finden, bei denen die abzudichtenden Flächen verhältnismäßig raschen Bewegun gen jeweils über größere Zeiträume unterliegen.The seal construction according to the invention can be used part according to the features of claims 4 and 5 with differently designed seals, for example as with essentially stationary seals, such as Window frames, door or body seals, at Sunroofs and the like, where two are each other opposing sealing surfaces only from time to time Time and moved relatively slowly relative to each other will. However, the sealing component can also be used for rotie gaskets where the surfaces to be sealed relatively rapid movement conditions over longer periods of time.
Über die eingangs genannten Werkstoffe sind Gleitreibungs koeffizienten entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 6 erreichbar, so daß eine optimale Leichtgängigkeit der einander gegenüberstehenden Dichtflächen gegeben ist, und zwar bei gleichmäßiger und dauerhafter Dichtwirkung.About the materials mentioned above are sliding friction coefficients according to the features of claim 6 attainable, so that an optimal smoothness of the opposing sealing surfaces are given, with an even and permanent sealing effect.
Die Dicke der Beschichtung kann entsprechend den Merkma len des Anspruchs 7 in weiten Grenzen variiert werden. Nachdem der Grundkörper und die Beschichtung ein einheit liches Bauteil bilden, sind im Biegungsfall der Werkstoff des Grundkörpers und derjenige der Beschichtung in etwa ähnlichen Verformungsbedinungen ausgesetzt, so daß sich bei unterschiedlichen Elastizitäten voneinander abwei chende Spannungszustände ergeben. Die Dicke der Beschich tung kann innerhalb der gegebenen Grenzen den zu erwar tenden bzw. maximal zulässigen Verformungen angepaßt werden. Gleichzeitig kann über die Dicke der Beschichtung auch der Reibungskoeffizient in gewissen Grenzen beein flußt werden.The thickness of the coating can correspond to the characteristics len of claim 7 can be varied within wide limits. After the body and the coating are one unit Forming a structural component are the material in the event of a bend of the base body and that of the coating approximately exposed to similar deformation conditions so that differ from each other at different elasticities appropriate stress states result. The thickness of the coating can be expected within the given limits adapted or maximum permissible deformations will. At the same time, the thickness of the coating also affects the coefficient of friction within certain limits to be flowed.
Die Merkmale der Ansprüche 8 und 9 sind auf unterschied liche Arten der Anbindung der Beschichtung an die Sub stanz des Grundkörpers gerichtet. Diese Anpassungen können in Aufrauhungen der Oberfläche, jedoch auch in der Zwischenanordnung einer Haftvermittlungsschicht bestehen. Im Rahmen der Haftvermittlungsschicht kann von den handelsüblichen Substanzen Gebrauch gemacht werden. Indem die zu beschichtende Teilfläche des Grundkörpers in diesem Sinne auf eine Anbindung der Beschichtung vorbereitet wird, kann die Zuverlässigkeit des Verbundes zwischen Grundkörper und Beschichtung noch weiter ver bessert werden.The features of claims 8 and 9 are different liche ways of connecting the coating to the sub punched the body. These adjustments can roughen the surface, but also in the intermediate arrangement of a bonding layer consist. As part of the adhesive layer, from the commercially available substances are used. By the partial surface of the base body to be coated in this sense on a connection of the coating is prepared, the reliability of the network ver between the body and the coating be improved.
Die Herstellung des Dichtungsbauteils entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 10 stellt ein besonders wirt schaftliches durchzuführendes Verfahren dar.The manufacture of the sealing component according to the Features of claim 10 represents a particularly host represents the process to be carried out.
Der Grundkörper kann grundsätzlich aus einem festen, d. h. ungeschäumten Werkstoff bestehen. Er kann jedoch auch aus einem Schaumwerkstoff, z. B. Moosgummi oder dergleichen bestehen.The basic body can basically consist of a solid, d. H. non-foamed material. However, he can also made of a foam material, e.g. B. foam rubber or the like exist.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die, in den Zeichnungen dargestellten stark schematisier ten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigtThe invention will now be described with reference to FIG the highly schematized shown in the drawings th embodiments are explained in more detail. It shows
Fig. 1 eine Schnittdarstellung der Schichtenfolge eines erfindungsgemäßen Dichtungselements; Fig. 1 is a sectional view of the layer sequence of a sealing member according to the invention;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Schichtenfolge eines anderen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dichtungselements. Fig. 2 is a sectional view of the layer sequence of another embodiment of a sealing element according to the invention.
Mit 1 ist in Fig. 1 der Grundkörper eines strang- bzw. streifenartig ausgebildeten Dichtelements bezeichnet, welcher beispielsweise durch Extrudieren hergestellt ist und aus einem Elastomer, beispielsweise einem Weichgummi besteht. Das Querschnittsprofil des Grundkörpers 1 ist unwesentlich - dieses muß lediglich zumindest durch eine Teilfläche 2 charakterisierbar sein, die mit einer reibungsmindernden Beschichtung 3 zu überziehen ist. Angestrebt wird für die Beschichtung 3 ein Gleitreibungs koeffizient zwischen 0,02 und 0,03, vorzugsweise jedoch kleiner als 0,02. 1 in FIG. 1 denotes the base body of a sealing element designed in the form of a strand or strip, which is produced, for example, by extrusion and consists of an elastomer, for example a soft rubber. The cross-sectional profile of the base body 1 is immaterial - it only has to be able to be characterized at least by a partial surface 2 which is to be coated with a friction-reducing coating 3 . The aim for the coating 3 is a sliding friction coefficient between 0.02 and 0.03, but preferably less than 0.02.
Die Beschichtung 3 weist eine Schichtdicke 4 auf, die zwischen 10 µm und 100 µm gewählt ist. Sie besteht aus einem hochelastischen Werkstoff und steht in einem festen, unlösbaren Verbund mit der Substanz des Grund körpers 1. Sie beeinflußt aufgrund ihrer geringen Schicht dicke weder die Festigkeit noch die Steifigkeit oder Härte des Grundkörpers 1.The coating 3 has a layer thickness 4 which is chosen between 10 μm and 100 μm. It consists of a highly elastic material and is in a solid, non-detachable bond with the substance of the basic body 1 . Due to its small layer thickness, it does not influence the strength, stiffness or hardness of the base body 1 .
Die Beschichtung 3 besteht vorzugsweise aus einem Ethylen- Chlortrifluorethylen-Copolymer. Zur Aufbringung der Beschichtung 3 wird erfindungsgemäß wie folgt vorgegan gen: Es wird die Substanz der Beschichtung 3 zunächst in Pulverform auf die Teilfläche 2 aufgetragen, wobei von üblichen Pulverbeschichtungsanlagen Gebrauch gemacht werden kann. Im Rahmen eines Sinterverfahrens wird diese Schicht durch Erwärmung bis auf Temperaturen bis zu 300°C in einen schmelzflüssigen Zustand versetzt, wobei sich eine gleichmäßige Schichtdicke ausbildet und wobei nach Abkühlung die Beschichtung 3 in einem festen Verbund mit der Substanz des Grundkörpers 1 steht.The coating 3 preferably consists of an ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer. To apply the coating 3 , the procedure according to the invention is as follows: The substance of the coating 3 is first applied in powder form to the partial surface 2 , it being possible to use conventional powder coating systems. In the context of a sintering process, this layer is brought into a molten state by heating up to temperatures of up to 300 ° C., a uniform layer thickness being formed and the coating 3 being in a firm bond with the substance of the base body 1 after cooling.
Das genannte Pulver kann im Bedarfsfall zur Modifizierung seiner mechanischen Eigenschaften, beispielsweise der Flexibilität mit anderen thermoplastischen Kunststoffen in Pulverform vermischt werden, beispielsweise Polyoly finen wie Polyethylen oder Polypropylen bzw. Polyamid oder Polyvenylchlorid.The powder mentioned can be modified if necessary its mechanical properties, for example the Flexibility with other thermoplastics are mixed in powder form, for example polyoly fin like polyethylene or polypropylene or polyamide or polyvenyl chloride.
Die Beschichtung 3 kann unmittelbar auf die Teilfläche 2 aufgebracht werden. Zur weiteren Verbesserung der Haft eigenschaften der Beschichtung 3 ist jedoch eine vorbe reitende Oberflächenbehandlung der Teilfläche 2 zweck mäßig. Dies kann beispielsweise durch mechanisches Aufrauhen, durch Korona-Behandlung, durch che misches Aufrauhen, beispielsweise Ätzen mit oxydierenden Säuren, Halogenisieren, z. B. Einbinden von Chlor, Brom, Jod oder Fluor in die Oberfläche oder durch Plasmabehand lung durchgeführt werden.The coating 3 can be applied directly to the partial surface 2 . To further improve the adhesive properties of the coating 3 , however, a preparatory surface treatment of the partial surface 2 is appropriate. This can be done, for example, by mechanical roughening, by corona treatment, by chemical roughening, for example etching with oxidizing acids, halogenization, for. B. incorporating chlorine, bromine, iodine or fluorine into the surface or by plasma treatment.
Zusätzlich zu einer Oberflächenbehandlung in dem genann ten Sinne kann auf die aufgerauhte Oberfläche eine Haftvermittlerschicht 5 aufgebracht werden (Fig. 2), die ihrerseits das Bindeglied der reibungsmindernden Beschich tung 3 bildet. Im Rahmen dieser Haftvermittlerschicht 5 können die handelsüblichen Substanzen eingesetzt werden, worauf jedoch nicht näher eingegangen werden soll.In addition to a surface treatment in the genann th sense, an adhesion promoter layer 5 can be applied to the roughened surface ( FIG. 2), which in turn forms the link between the friction-reducing coating 3 . The commercially available substances can be used in the context of this adhesion promoter layer 5 , but this will not be discussed in more detail.
Ein in diesem Sinne über eine Teilfläche 2 beschichtetes Dichtungselement kann in vielfältiger Weise bei ruhenden Dichtungen, z. B. bei Tür- oder Karosseriedichtungen eingesetzt werden, wobei die Beschichtung 3 die eigent liche Dichtfläche bildet, entlang welcher eine Gegen dichtfläche, beispielsweise bei Kfz-Fenstern bewegbar angeordnet ist und wobei diese Bewegung aufgrund des geringen Gleitreibungskoeffizienten der Beschichtung 3 möglichst wenig behindert wird. Von besonderem Vorteil sind in diesem Zusammenhang die problemlose Biegbarkeit des Dichtungselements, welches somit auch zur sicheren Überdeckung bzw. Auskleidung auch kleinster Biegeradien geeignet ist. Ein solches Dichtungselement ist jedoch grundsätzlich auch bei bewegten, beispielsweise rotieren den Dichtelementen verwendbar.A in this sense coated over a partial surface 2 sealing element can be used in a variety of ways with stationary seals, for. B. be used in door or body seals, the coating 3 forms the actual union sealing surface, along which a counter sealing surface, for example in vehicle windows is movably arranged and this movement is hampered as little as possible due to the low sliding friction coefficient of the coating 3 . In this context, the problem-free bendability of the sealing element, which is therefore also suitable for securely covering or lining even the smallest bending radii, is of particular advantage. However, such a sealing element can in principle also be used when the sealing elements are moving, for example rotating.
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