DE4122007C2 - Weichstoffflachdichtung und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Weichstoffflachdichtung, wie insbesondere eine Zylinderkopfdichtung, eine Auspuffflanschdichtung oder eine Nebendichtung für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einer porösen Weichstoffplatte gegebenenfalls mit einer zur Verstärkung eingelagerten Metallplatte sowie einer Imprägnation mit niedrig viskosen Polyorganosiloxanen, die in der einbaufertigen Dichtung vernetzt sind und gegebenenfalls Auflagen und/oder Beschichtungen aus vulkanisiertem Silikonkautschuk sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Dichtung.

Weichstoffflachdichtungen für Verbrennungskraftmaschinen bestehen bevorzugt aus Faservliesplatten mit zur Verstärkung eingelagerten Metallblechen sowie einer Imprägnation mit einem flüssigen Kunstharz, das in der einbaufertigen Dichtung vernetzt ist. Die Fasern des Vlieses können aus asbestfreien Fasern bestehen, und entsprechend sind die Faservliese porös und dadurch imprägnierbar. Ebenso sind asbestfreie Flachdichtungen aus Graphitfolien oder Graphitplatten mit zur Verstärkung eingelagerten Metallblechen bekannt. Die Imprägnation dient vor allem der Verbesserung der Beständigkeit der Abdichtgüte und der Festigkeit der Flachdichtungen, und das Vernetzen des Imprägniermittels in der Dichtung erfolgt bevorzugt thermisch und gegebenenfalls durch Zugabe von Vernetzern oder Vernetzungshilfsmitteln.

Vor allem wegen der überragenden technologischen Eigenschaften werden vielfach flüssige Polyorganosiloxane zum Imprägnieren von Flachdichtungen verwendet. Verwendet werden dazu in erster Linie über Doppelbindungen vernetzende Polyorganosiloxane, wie Polyvinylsiloxane, oder über reaktive Wasserstoffatome vernetzende Polyorganosiloxane, wie Polymethylhydrogensiloxane oder Mischungen aus beiden. Zur Erzielung eines hohen Vernetzungsgrades beim anschließenden thermischen oder Strahlenvernetzen des Imprägniermittels in der Dichtung sind Vernetzungskatalysatoren aus organischen Schwermetallsalzen erforderlich. Die Zugabe dieser Schwermetallsalze zu den Imprägniermittelbädern bewirken schon nach kurzer Zeit ein Vernetzen der Polyorganosiloxane, und das dadurch immer dickflüssiger werdende Imprägniermittel ist schon nach kurzer Topfzeit als Imprägniermittel nicht mehr zu gebrauchen.

Nach der DE-OS 36 43 743 hat man daher schon Weichstoffflachdichtungen zweistufig mit zunächst Suspensionen der Metallsalzkatalysatoren und dann mit den Polyorganosiloxanen imprägniert und so erreicht, daß das Imprägniermittel erst in der Dichtung zu vernetzen beginnt.

Nach der DE-PS 33 45 560 hat man den Imprägniermittelbädern außer Metallsalzkatalysatoren auch Chelatbildner zugegeben, die die Metallionen maskieren und die Wirksamkeit der Metallsalzkatalysatoren im Bereich der Raumtemperaturen blockieren. Dadurch wird ein frühzeitiges Vernetzen des Imprägniermittelbades verhindert.

Die peroxidische Vernetzung von Polysiloxanen als Weichstoffflachdichtungsmaterial ist zwar an sich aus der DE-OS 37 18 559 und der DE-OS 35 221 138 bekannt. Das Polysiloxanmaterial aus der DE-OS 37 18 559 wird dabei als Überzugsmittel verwendet, während das Imprägniermittel gemäß der DE-OS 35 21 138 aus Polyvinylsiloxanen und/oder Silikonacrylaten besteht.

Schließlich offenbaren die DE-PS 33 45 560 und DE-PS 35 44 740 die Verwendung von Polysiloxangemischen, die mit organischen Metallverbindungen als Vernetzungskatalysator vernetzt sind.

Auf Zylinderkopfdichtungen für Verbrennungskraftmaschinen werden oft nach dem Imprägnieren und Vernetzen des Imprägniermittels Schichten oder Auflagen aus RTV- oder LSR-Silikonkautschuken aufgetragen. Aber beim Vulkanisieren der Schichten oder Auflagen treten unter Umständen nachteilige Wechselwirkungen zwischen Vernetzungskatalysator des Imprägniermittels und Vernetzungskatalysator des aufgetragenen Silikonkautschuks ein, so daß der Silikonkautschuk überhaupt nicht mehr ausvulkanisiert und die Schichten oder Auflagen überhaupt nicht mehr funktionsfähig werden. Insbesondere Flachdichtungen mit durch Vorimprägnation eingetragenen hochaktiven Metallsalzkatalysatoren vor allem aus organischen Zinn- und Bleisalzen beeinträchtigen die Vulkanisation der Silikonelastomere sehr stark, während weniger aktive Metallsalzkatalsatoren, wie organische Zinksalze, die Vulkanisation des Silikonelastomers zwar nicht behindern, aber dafür das Imprägniermittel nicht ausreichend mit nur einem niedrigen Vernetzungsgrad vernetzen.

Die vorbekannten Flachdichtungen weisen aufgrund eines nicht ausreichenden Vernetzungsgrades des Imprägniermittels sowie auch im Hinblick auf mögliche zusätzliche Silikonbeschichtungen nicht die vor allem für Zylinderkopfdichtungen und Auspuffflanschdichtungen für Verbrennungskraftmaschinen erforderlichen Funktionswerte insbesondere hinsichtlich thermischer und mechanischer Belastbarkeit auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flachdichtung gemäß Oberbegriff des Hauptpatentanspruches zu schaffen, deren Imprägniermittel auf der Basis niedrig viskoser Polyorganosiloxane in der Dichtung funktionsfähig optimal gegebenenfalls auch ohne den beschriebenen nachteiligen Einfluß auf die Vulkanisation der anschließend auf die Dichtung aufgetragenen Silikonkautschuke vernetzt und aufgrund der praktisch unbegrenzten Topfzeit lange verarbeitbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Weichstoffflachdichtung mit einer Imprägnation aus Polysiloxanen gelöst, welche aus einem Gemisch niedrig viskoser Doppelbindungen enthaltender Polyorganosiloxane und Polyhydrogensiloxane unter Verwendung organischer Peroxide als Vernetzer vernetzt sind.

Bevorzugt wird ein Polysiloxangemisch mit 1 Gewichtsteil Doppelbindungen enthaltende Polysiloxane und 2,33 bis 4 Gewichtsteilen Polyhydrogensiloxan verwendet, wobei als Doppelbindungen enthaltende Polysiloxane bevorzugt Methylvinylpolysiloxan und/oder Methylalkylpolysiloxan, und als Polyhydrogensiloxan bevorzugt Polymethylhydrogensiloxan eingesetzt werden. Als organische Peroxidvernetzer können organisches Dialkylperoxid oder Dicumylperoxid verwendet werden.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zur Herstellung der zuvor beschriebenen Weichstoffflachdichtung, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Imprägnation der Weichstoffflachdichtung auf 100 Gewichtsteile Polysiloxangemisch 1 bis 6 Gewichtsteile organisches Peroxid dem Imprägniermittelbad zugesetzt werden, und die Vernetzung des Imprägniermittels in der Dichtung während etwa 2½ Minuten bei etwa 230 Grad Celsius erfolgt.

Obwohl bei Verwendung von Imprägniermitteln aus einem Polysiloxantyp alleine die peroxidische Vernetzung unbefriedigend ist und das vernetzte Imprägniermittel einen in organischen Lösungsmitteln extrahierbaren und damit unvernetzten beziehungsweise schwach vernetzten Anteil von bis zu 80 Gewichtsprozent besitzt, ist überraschenderweise die Vernetzung des Imprägniermittels aus den oben beschriebenen Polysiloxangemischen mit Peroxid sehr gut und funktionsfähig befriedigend. Der Anteil an unvernetztem beziehungsweise extrahierbarem Imprägniermittel nach dem Vernetzen liegt bei nur noch 15 bis 20 Gewichtsprozent und ist erstaunlich niedrig. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können auf die soweit fertiggestellten Flachdichtungen Auflagen oder Beschichtungen aus Silikonkautschukmassen aufgetragen und problemlos mit guter Haftung in gewünschter Weise ausvulkanisiert werden.

Durch die Erfindung ist somit eine Weichstoffflachdichtung geschaffen, die mit flüssigen Polyorganosiloxanen imprägniert und in der das Imprägniermittel mit gutem Vernetzungsgrad vernetzt ist. Die Dichtung ist funktionsfähig und einsetzbar auch bei hoher Temperaturbelastung mit guter Abdichtwirkung, Festigkeit und Beständigkeit. Die Dichtung kann darüber hinaus mit Silikonkautschuken beschichtet und/oder mit Auflagen versehen werden, und die Beschichtungen oder Auflagen sind problemlos in gewünschter Weise vulkanisierbar.

Im folgenden sind typische Rezepturen für Imprägniermittelzusammensetzungen angegeben:

1.
70 Gewichtsteile Poly(methylhydrogensiloxan)
30 Gewichtsteile vinylgruppenhaltiges Polydimethylsiloxan
 3 Gewichtsteile organisches Dialkylperoxid

2.
75 Gewichtsteile Poly(methylhydrogensiloxan)
25 Gewichtsteile vinylgruppenhaltiges Polydimethylsiloxan
 3 Gewichtsteile organisches Dialkylperoxid

3.
80 Gewichtsteile (Poly(methylhydrogensiloxan)
20 Gewichtsteile vinylgruppenhaltiges Polydimethylsiloxan
 3 Gewichtsteile organisches Dialkylperoxid

Die Vernetzung des Imprägniermittels in der Dichtung erfolgt im Heißluftofen während etwa 2½ Minuten bei etwa 230°C.

Claims (5)

1. Weichstoffflachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, Auspuffflanschdichtung oder Nebendichtung für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einer porösen Weichstoffplatte mit gegebenenfalls einer zur Verstärkung eingelagerten Metallplatte sowie einer Imprägnation mit niedrig viskosen Polyorganosiloxanen, die in der einbaufertigen Dichtung vernetzt sind, und gegebenenfalls Auflagen und/oder Beschichtungen aus ausvulkanisiertem Silikonkautschuk, dadurch gekennzeichnet, daß die Polysiloxane aus einem Gemisch niedrig viskoser Doppelbindungen enthaltender Polyorganosiloxane und Polyhydrogensiloxane bestehen, und daß die Polysiloxane unter Verwendung organischer Peroxide als Vernetzer vernetzt sind.

2. Weichstoffflachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Polysiloxangemisch 1 Gewichtsteil Doppelbindungen enthaltende Polysiloxane mit 2,33 bis 4 Gewichtsteilen Polyhydrogensiloxan vermischt sind.

3. Weichstoffflachdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelbindungen enthaltenden Polysiloxane aus Methylvinylpolysiloxanen und/oder Alkylpolysiloxan und daß die Polyhydrogensiloxane aus Polymethylhydrogensiloxan bestehen.

4. Verfahren zur Herstellung einer Weichstoffflachdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf 100 Gewichtsteile Polysiloxangemisch 1 bis 6 Gewichtsteile organisches Peroxid dem Imprägniermittelbad zugesetzt werden und die Vernetzung des Imprägniermittels in der Dichtung während etwa 2½ Minuten bei etwa 230 Grad Celsius erfolgt.

5. Verfahren zur Herstellung einer Weichstoffflachdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die fertiggestellte Flachdichtung Auflagen und/oder Beschichtungen aus Silikonkautschuk aufgetragen und dort ausvulkanisiert werden.