DE4330182A1

DE4330182A1 - Balgabdichtung

Info

Publication number: DE4330182A1
Application number: DE4330182A
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Nakajima; Takeyoshi Konomoto
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1993-08-26
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-03-02
Also published as: GB9317726D0; GB2281301A; FR2709531B1; FR2709531A1

Description

Hintergrund der Erfindung (i) Fachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Balgabdichtung, bestehend aus einer Zusammensetzung mit thermoplastischen Polyester-Elastomeren; sie bezieht sich insbesondere auf eine blasebalgartige Gelenkschutzmanschette für den Ein satz beispielsweise bei synchronisierten Gelenken in Autos.

(ii) Beschreibung des technischen Umfeldes

In Autos oder Industriemaschinen verwendete Gelenke werden für gewöhnlich mittels einer Schutzmanschette gegen das Eindringen von Staub in das Schmier mittel oder das Gelenk selbst abgeschirmt.

Derartige Gelenkschutzmanschetten (Balgabdichtungen) wurden bislang im Spritzguß aus Kautschukmaterialien, beispielsweise aus Chloropren-Kautschuk, hergestellt.

Im Laufe der vergangenen Jahre wurde in der Automobilindustrie vermehrt der Wunsch nach verlängerten Zeiträumen bei der Teilegarantie geäußert (z. B. fünf anstelle von drei Jahren); die obengenannten Kautschukmaterialien haben sich jedoch als wenig widerstandsfähig gegen Ozoneinflüsse und Verschleiß erwie sen. Aus diesem Grunde werden die Balgabdichtungen nun verstärkt aus thermo plastischen Polyester-Elastomeren anstelle von Chloropren-Kautschuk gefertigt. Solche thermoplastischen Polyester-Elastomere zeichnen sich durch eine überaus große Beständigkeit gegen Ozoneinflüsse und Verschleiß aus und ermöglichen somit Garantiezeiträume von fünf Jahren.

Bei der Fertigung von Balgabdichtungen aus thermoplastischen Polyester-Ela stomeren im Spritzguß muß allerdings aufgrund der im Vergleich zum herkömm lichen Kautschukmaterial um 50-70% geringeren Zugfestigkeit der Balgabschnitt der Balgabdichtung durch eine größere Anzahl von Ausbuchtungen verlängert werden. Darüber hinaus muß die Wandstärke der Balgabdichtung wegen des hohen Elastizitätsmoduls der Elastomere auf Werte im Bereich von 0,7 bis 1,8 mm vergrößert werden.

Bei der Fertigung von Balgabdichtungen entsprechend der vorangegangenen Beschreibung im Spritzguß aus thermoplastischen Polyester-Elastomeren ergeben sich jedoch aufgrund des hohen Elastizitätsmoduls der thermoplastischen Poly ester-Elastomere Schwierigkeiten bei der Herauslösung des Werkstücks aus der Spritzform. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit besonderer Maßnahmen, bei spielsweise der Optimierung des Unterschneidungsverhältnisses und des Schnitt konuswinkels für günstigere Formen der Balgabdichtung sowie der Teilung der Spritzform. Darüber hinaus treten auch bei erfolgreicher Anwendung des Spritz gusses zur Herstellung der Balgabdichtungen häufig plastische Verformungen auf, und zur Herauslösung der Balgabdichtung aus der Spritzform müssen kom plizierte Techniken eingesetzt werden. Alle diese Faktoren können zur Minderung der Effektivität bei der Herstellung von Balgabdichtungen führen.

Daher werden Balgabdichtungen aus thermoplastischen Polyester-Elastomeren bislang vorwiegend durch Blasformverfahren erzeugt, beispielsweise durch direk tes Blasformen oder durch Spritzblasen.

Bei diesen Blasformverfahren ergeben sich jedoch bestimmte Probleme. Beim direkten Blasformen, bei dem ein mittels einer Schnecke o. ä. gespritzter zylin drischer Vorformling zur Anfertigung eines gespritzten Werkstücks so ausgedehnt wird, daß er die Gußform ausfüllt, neigen beispielsweise die Balgabschnitte der gespritzten Balgabdichtungen trotz Kontrolle der Dicke des gespritzten Vorform lings zu uneinheitlich dicken Aus- und Einbuchtungen. In ähnlicher Weise läßt sich beim Spritzblasen, bei dem ein geschmolzenes Harz im Spritzguß zu einer Röhre geformt und hierauf zur Anfertigung des gespritzten Werkstücks Luft in diese Röhre eingeblasen wird, eine verbesserte Maßhaltigkeit im Inneren der gespritzten Werkstücke nur schwer erreichen. Die erwähnte uneinheitliche Dicke der gespritzten Balgabdichtungen stellt ein gewichtiges Problem hinsichtlich ihrer Funktionen dar und hat erhebliche Auswirkungen auf die Lebensdauer der Balg abdichtungen.

Selbst wenn die aufgeführten Schwierigkeiten beim Blasformen durch genaue Kontrolle der Form des Vorformlings oder durch Verbesserung der Formmaschine durch spezielle Vorrichtungen, etwa mit Hilfe eines Formkerns, gelöst werden können, so ergeben sich allein schon aufgrund der Steifigkeit der im Spritzguß aus thermoplastischen Polyester-Elastomeren angefertigten Balgabdichtungen zahlreiche Probleme bei deren Anbringung am Gelenk. Wegen ihres hohen Elasti zitätsmoduls sind aus derartigen Materialien hergestellte Balgabdichtungen näm lich nur schwer verformbar. Somit verschlechtert sich die Effizienz solcher Balg abdichtungen, und der Befestigungsring für die Balgabdichtung ist bei deren Ver formung großen Kräften ausgesetzt. Des weiteren eignen sich ausschließlich aus thermoplastischen Polyester-Elastomeren hergestellte Balgabdichtungen nur be grenzt für den Einsatz bei ständiger Druckverformung, so daß deren Klemmkräfte auch bei Befestigung an einem Abschnitt mit geringem Durchmesser unweigerlich abnehmen.

Die Verwendung eines einfachen One-Touch-Rings für herkömmliche Gummi schutzmanschetten ist bei Balgabdichtungen aus thermoplastischen Polyester- Elastomeren somit nicht möglich, da die Balgabdichtung mit Hilfe eines stärkeren Befestigungsrings auf spezielle Art und Weise festgeklemmt werden muß. Hieraus ergeben sich Probleme für den Produktionsablauf.

Wie oben ausgeführt, weisen ausschließlich aus thermoplastischen Polyester- Elastomeren im Spritzguß hergestellte Balgabdichtungen (Gelenkschutzmanschet ten) hervorragende mechanische Eigenschaften, eine ausgezeichnete Öl- und Hitzebeständigkeit sowie eine gute Haltbarkeit auf; die hohe Steifigkeit des Mate rials bereitet jedoch erhebliche Schwierigkeiten beim Spritzguß. Auch wenn dieser durchgeführt werden kann, bleibt die Auswahl an möglichen Produktformen be grenzt. Beim Blasformen neigt der Balgabschnitt zu uneinheitlicher Dicke, so daß zur Gewährleistung der Haltbarkeit des Produktes besondere Maßnahmen ergrif fen werden müssen. Darüber hinaus weisen aus derartigen Materialien im Spritz guß gefertigte Balgabdichtungen eine nur geringe Flexibilität sowie eine ständige Druckverformung auf, so daß die Verwendung einfacher Ringe für Gummischutz manschetten nicht möglich ist.

Übersicht über die Erfindung

Die Erfinder haben intensive Forschungen bezüglich der genannten Problem stellungen betrieben und als deren Ergebnis festgestellt, daß durch Vermengung eines thermoplastischen Polyester-Elastomers mit einer bestimmten Menge Kau tschuk und - soweit erforderlich - durch dynamische Vernetzung eine Zusammen setzung mit thermoplastischen Polyester-Elastomeren unter Beibehaltung von Öl- und Hitzebeständigkeit bei gleichzeitigen Verbesserungen hinsichtlich Flexibilität und ständiger Druckverformung hergestellt werden kann. Als Ergebnis weiterer Untersuchungen haben die Erfinder festgestellt, daß diese Zusammensetzung zur Herstellung von Balgabdichtungen einer bestimmten Form im Spritzgußverfahren verwendet werden kann.

Darüber hinaus haben die Erfinder Untersuchungen an der genannten Balg abdichtung angestellt; hierbei sind sie zu dem Ergebnis gekommen, daß eine Balgabdichtung mit einem bestimmten Aufbau über eine ähnliche Haltbarkeit verfügt wie eine ausschließlich aus einem thermoplastischen Polyester-Elastomer im Spritzguß hergestellte Balgabdichtung, dabei aber mit einem einfachen One- Touch-Ring für herkömmliche Gummischutzmanschetten befestigt werden kann.

Somit beschreibt die hier vorgestellte Erfindung eine im Spritzgußverfahren
aus einer flexiblen, durch Vermischung von 20-99% Massenanteilen eines thermoplastischen Polyester-Elastomers (A) mit 80-1% Massenanteilen Kau tschuk (B) gewonnene Zusammensetzung mit thermoplastischen Polyester-Elasto meren (C) hergestellte Gelenkschutzmanschette (Balgabdichtung). Die "Gelenke", für die die Gelenkschutzmanschetten entsprechend der hier vorgestellten Erfin dung verwendet werden, bezeichnen hierbei Universalgelenke, die den Ver bindungsabschnitt zwischen einer Antriebswelle und einem Rad bzw. einem Ge triebe zur Übertragung der Antriebskräfte in Autos oder Industriemaschinen darstellen.

Bei dem obengenannten thermoplastischen Polyester-Elastomer (A) kann es sich um ein Blockcopolymer aus hochschmelzenden Polyestersegmenten und nied rigschmelzenden Polymersegmenten handeln.

Eine aromatische Polyestereinheit aus einem hochschmelzenden Kristallin segment (A-1), ein hartes Segment, kann aus einer Säurekomponente und einer Glykolkomponente gebildet werden. Bei der Säurekomponente handelt es sich im wesentlichen um Terephthalsäure und/oder um 2,6-Naphthalindikarbonsäure. Zusätzlich zur Terephthalsäure und/oder zur 2,6-Naphthalindikarbonsäure kann eine geringe Menge einer weiteren aromatischen Dikarbonsäure hinzugefügt wer den, beispielsweise Isophthalsäure, oder eine aliphatische Dikarbonsäure, bei spielsweise Adipinsäure, Sebacinsäure, Cyclohexan-1,4-Dikarbonsäure oder eine Dimersäure.

Als Glykolkomponente, d. h. als aromatische Polyestereinheit, können zum Bei spiel Glykole mit zwei bis zwölf Kohlenstoffatomen, wie etwa Ethylenglykol, Pro pylenglykol, Tetramethylenglykol, Neopentylglykol, Hexanediol oder Dekanediol, verwendet werden.

Eine als niedrigschmelzendes Polymersegment (A-2) fungierende aliphatische Polyethereinheit, das weiche Segment, kann aus einem Polyalkylenglykol erzeugt werden; Beispiele für Polyalkylenglykole sind Polyethylenglykol, Polypropylen glykol, Polytetramethylenglykol sowie das Blockcopolymer aus Polyethylenglykol und Polytetramethylenglykol. Vorzugsweise ist Polytetramethylenglykol zu wäh len. Sämtliche Polyalkylenglykole können einzeln oder in Mischung verwendet werden, solange das Verhältnis zwischen der Anzahl der Kohlenstoffatome und der Anzahl der Sauerstoffatome im Bereich 2 bis 4,5 liegt.

Eine andere als niedrigschmelzendes Polymersegment (A-2) fungierende ali phatische Polyethereinheit kann in der Hauptsache aus einer aliphatischen Di karbonsäure und einem Glykol hergestellt werden. Beispiele für aliphatische Di karbonsäuren, den wichtigsten Säurebestandteil der Einheit, sind Succinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure und Dekanedikarbonsäure. Zusätzlich zu diesen ali phatischen Dikarbonsäuren kann eine geringe Menge einer aromatischen Di karbonsäure, beispielsweise Isophthalsäure, hinzugefügt werden.

Bei der als aliphatische Polyestereinheit fungierenden Glykolkomponente han delt es sich um ein Glykol mit zwei bis zwölf Atomen; Beispiele hierfür sind die selben Zusammensetzungen wie die für die Herstellung der aromatischen Poly mereinheit des hochschmelzenden Kristallinsegments (A-1) zu verwendenden (siehe Aufzählung oben).

Die aliphatische Polyestereinheit kann durch herkömmliche Polykondensation der genannten Komponenten aliphatische Dikarbonsäure und Glykol hergestellt werden; es kann sich um einen Homopolyester, einen Copolymer-Polyester oder ein durch Öffnung des Ringes eines ringförmigen Lactons bei der Polymerisation erzeugtes Polylacton (z. B. Poly-ε-Caprolacton) handeln. Für die obere Grenze des Schmelzpunktes des niedrigschmelzenden Polymersegments (A-2) gelten keine besonderen Einschränkungen; im Normalfall beträgt der Wert 130°C oder weni ger, besser noch 100°C oder weniger. Das Molekulargewicht des niedrigschmel zenden Polymersegments (A-2) beträgt normalerweise zwischen 400 und 6000.

Das Verhältnis zwischen hochschmelzendem Kristallinsegment (A-1) und nied rigschmelzendem Polymersegment (A-2) im thermoplastischen Polyester-Elasto mer (A) sollte zwischen 95/5 und 5/95 betragen, besser noch zwischen 70/30 und 30/70. Das am besten geeignete thermoplastische Polyester-Elastomer weist einen Erweichungspunkt von 100°C oder höher auf.

Ein besonders gut als thermoplastisches Polyester-Elastomer (A) geeignetes Polyester-Blockcopolymer kann unter Verwendung von Polytetramethylentereph thalat oder von Polytrimethylenterephthalat-2,6-Naphthalat als hochschmelzendes Kristallinsegment (A-1) und eines Polyethers, beispielsweise Polytetramethylen glykol, oder eines Polyesters, beispielsweise Polytetramethylenadipat und Poly-ε- Caprolacton, als niedrigschmelzendes Polymersegment (A-2) hergestellt werden. Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung eines durch Kopolymerisa tion einer Polykarbonsäure hergestellten Kopolymers, einer polyfunktionalen Hydroxyverbindung oder einer Oxysäure als Teil der Dikarbonsäure oder des Glykols. Diese polyfunktionalen Komponenten tragen erheblich zur Steigerung der Viskosität bei, wenn sie zu 3 mol% oder weniger kopolymerisiert sind. Bei spiele für polyfunktionale Komponenten sind Trimellithsäure, Trimesonsäure, Pyromellithsäure, Benzophenontetrakarbonsäure, Butantetrakarbonsäure, Glyze rin, Pentaerythrit sowie die zugehörigen Ester und acidischen Anhydride.

Das thermoplastische Polyester-Elastomer (A) kann durch einen herkömm lichen Polymerisationsvorgang hergestellt werden. Geeignete Polymerisations vorgänge sind: Eine Methode, bei der eine aromatische Dikarbonsäure oder deren Dimethylester und ein Diol, das ein niedrigschmelzendes Segment bilden kann, bei Vorhandensein eines Katalysators auf 150-260°C erhitzt werden, so daß eine Veresterungsreaktion erfolgt und überschüssiges niedermolekulares Diol unter Vakuum entfernt wird; eine Methode, bei der zwei vorweg hergestellte Vorpoly merisate, eines, das ein hochschmelzendes Polyestersegment bildet, und eines, das ein niedrigschmelzendes Polymersegment bildet, mit einer bifunktionalen Ketten erweiterung vermischt werden, die mit den Endgruppen der Vorpolymerisate reagieren kann und die Reaktion der Mischung ermöglicht, woraufhin nach Ent fernen der flüchtigen Bestandteile unter Hochvakuum das gewünschte thermopla stische Polyester-Elastomer vorliegt; eine Methode, bei der ein Lacton und ein hochpolymerisierter hochschmelzender Polyester erhitzt und vermischt werden, hierauf das Lacton einer Esteraustauschreaktion bei gleichzeitiger Ringöffnung durch Polymerisation unterzogen wird, woraufhin das gewünschte thermopla stische Polyester-Elastomer vorliegt.

Was den obengenannten Kautschuk (B) anbelangt, können unterschiedliche Arten synthetischer und natürlicher Kautschuke einzeln oder in Kombination verwendet werden. Beispiele für vorzugsweise zu verwendende Kautschuke sind polare Kautschuke auf Dienbasis, hydrierte polare Kautschuke auf Dienbasis, Acrylkautschuke, Hydrinkautschuke, Urethankautschuke, Chlorophosphagen kautschuke, thermoplastische Polyurethanelastomere und thermoplastische Poly amidelastomere. Darüber hinaus sind wegen ihrer Ölbeständigkeit auch Silikon kautschuke und fluorhaltige Kautschuke gut zur Verwendung als Kautschuk (B) geeignet.

Besonders zur Verwendung für vorliegende Erfindung geeignete Beispiele für Kautschuke (B) sind halogenfreie Kautschuke auf Dienbasis, hydrierte halogen freie Kautschuke auf Dienbasis und Epichlorohydrinkautschuke. Typische Bei spiele für Kautschuke (B) sind Kautschuke aus Acrylnitril-Butadien-Copolymer, aus hydriertem Acrylnitril-Butadien-Copolymer, aus hydriertem Acrylat-Butadien- Copolymer und aus Ethylen-Propylen-Copolymer.

Für das Mischverhältnis zwischen dem thermoplastischen Polyester-Elastomer (A) und den Kautschuk (B) in der Zusammensetzung mit thermoplastischen Poly ester-Elastomeren gelten folgende Vorschriften: Komponente (A) : Komponente (B) = 99-20 : 1-80% Massenanteile, besser 95-51 : 5-49% Massenanteile, noch besser 85-55 : 15-5% Massenanteile. Bei einem zu großen Anteil der Kom ponente (A) wird der Anteil an Komponente (B) zu gering, so daß sich möglicher weise keine ausreichenden Verbesserungen hinsichtlich der Flexibilität und stän diger Druckverformung der Zusammensetzung (C) ergeben. Damit sich aus reichende Verbesserungen ergeben, muß der Anteil der Komponente (A) 95% Massenanteile oder weniger betragen. Ein Anteil der Komponente (A) von weniger als 20% Massenanteilen führt zu schlechter Bearbeitbarkeit und Fluidität der Zusammensetzung (C). Eine solche Zusammensetzung (C) ist kaum als Material für eine Balgabdichtung geeignet. Bei der Verwendung der Zusammensetzung (C) als Spritzgußmaterial ist ein Anteil der Komponente (A) von 51% Massenanteilen besonders günstig.

Die hier beschriebene Zusammensetzung mit thermoplastischen Polyester-Ela stomeren (C) läßt sich zwar durch einfache Mischung des thermoplastischen Poly ester-Elastomers (A) und des Kautschuks (B) herstellen; durch anschließende dynamische Vernetzung läßt sich jedoch der Gebrauchswert der Zusammen setzung (C) noch erhöhen. Bei der dynamischen Vernetzung handelt es sich um eine von W. M. Fischer und anderen Angehörigen der Firma Uniroyal Inc. sowie von A. Y. Coran und anderen Angehörigen der Firma Monsanto Chemical Co. entwickelte Technik, bei der ein Kautschuk mit der Matrix eines thermopla stischen Harzes vermischt wird; hierauf wird die Mischung zusammen mit einem Vernetzungsmittel durchgeknetet, so daß sich ein hochvernetzter und fein disperser Kautschuk ergibt.

Zu den bei der dynamischen Vernetzung verwendbaren Vernetzungsmitteln gehören Peroxide, Harzvernetzungsmittel und Schwefel; hierbei handelt es sich um die für herkömmliche Kautschuke verwendeten Vernetzungsmittel. Typische Beispiele für Vernetzungsmittel sind die im "Handbuch der Vernetzungsmittel" (Kakyozai Handobukku; Shinzo Yamasita und Tousuke Kaneko, Taiseisha Co., Ltd.) aufgeführten Vernetzungsmittel, Vernetzungshilfsmittel und Vernetzungs beschleuniger.

Beispiele für vorzugsweise für die hier beschriebene Erfindung zu verwendende Vernetzungsmittel sind somit 1,3-Di(t-Butylperoxyisopropyl)benzol, 2,5-Dimethyl- 2,5-Di(t-Butylperoxy)hexin-3 und t-Butylcumylperoxid.

Die Menge des hinzuzufügenden Vernetzungsmittels richtet sich nach der Ver wendung der Zusammensetzung (C) und nach der Art des Vernetzungsmittels; im allgemeinen gilt jedoch der Bereich 0,01 bis 8 Massenanteile pro 100 Massen anteile Kautschuk (B). Ein Anteil des Vernetzungsmittels von mehr als acht Massenanteilen ist unwirtschaftlich, da sich hierbei kein weiterer Vernetzungs effekt ergibt. Darüber hinaus können unerwünschte Nebenreaktionen wie eine Zersetzung des Polymers eintreten. Bei einem Anteil von unter 0,01 Massen anteile tritt keine ausreichende Vernetzung ein.

Die dynamische Vernetzung kann bei der hier beschriebenen Erfindung durch das Durchkneten der obengenannten Komponenten mittels eines Extruders, eines Banburymischers, eines Kneters oder einer Kombination hieraus erfolgen. Der Herstellungsprozeß gestaltet sich jedoch bei fortwährender Produktion der Zu sammensetzung (C) mit Hilfe eines Doppelschneckenextruders am effizientesten. In diesem Fall werden Weichmacher und Vernetzungsmittel nach der Hälfte der Extrudiervorgänge beigefügt.

Das thermoplastische Polyester-Elastomer (A) an sich weist eine Härte H_D von 45 Punkten oder mehr (H_S beträgt 96 Punkte oder mehr) und bei normaler Tem peratur (23°C ± 5) ein Elastizitätsmodul bei Zugbeanspruchung von 600 kgf/cm² oder mehr auf. Im Unterschied hierzu liegt die Härte HD der durch Mischung mit Kautschuk (B) erstellten Zusammensetzung mit thermoplastischen Polyester-Ela stomeren (C) im Bereich 20 bis 44 Punkte (H_S beträgt 60-95 Punkte); ihr Elasti zitätsmodul bei Zugbeanspruchung beträgt 400 kgf/cm², d. h. die Zusammen setzung (C) ist weich.

Bei der hier beschriebenen Erfindung beträgt das günstigste Elastizitätsmodul der Zusammensetzung mit thermoplastischen Polyester-Elastomeren (C) zwischen 30 und 400 kgf/cm². Die Zusammensetzung mit thermoplastischen Polyester-Ela stomeren kann durch dynamische Vernetzung zweier Komponenten hergestellt werden: (1.) eines unter Verwendung von Polytetramethylenterephthalat oder von Polytrimethylenterephthalat-2,6-Naphthalat als hochschmelzendes Kristallin segment (A-1) und eines Polyethers, beispielsweise Polytetramethylenglykol, oder eines Polyesters, beispielsweise Polytetramethylenadipat oder Poly-ε-Caprolacton, als niedrigschmelzendes Polymersegment (A-2) hergestellten thermoplastischen Polyester-Elastomers und (2.) eines Kautschuks (B) (Komponente (B)), beispiels weise eines Kautschuks aus Acrylnitril-Butadien-Copolymer, aus hydriertem Acrylnitril-Butadien-Copolymer, aus hydriertem Acrylat-Butadien-Copolymer und aus Ethylen-Propylen-Copolymer. Hierbei beträgt bei Vorhandensein des oben genannten Vernetzungsmittels das Verhältnis Komponente (A) : Komponente (B) = 85-55% : 15-45% der Massenanteile.

Die Verwendung der Zusammensetzung (C) mit einem Elastizitätsmodul bei Zugbeanspruchung zwischen 30 und 400 kgf/cm² ermöglicht die Herstellung einer Balgabdichtung im Spritzguß mit gutem Dehnungswiderstand bei Rotation und guter Unterdruckbeständigkeit. Des weiteren ermöglicht die Verwendung der Zusammensetzung (C) mit einem Elastizitätsmodul bei Zugbeanspruchung zwi schen 50 und 390 kgf/cm² die Verbesserung der Spanneigenschaften der im Spritz guß hergestellten Balgabdichtung mittels eines One-Touch-Rings. Die Härte der Zusammensetzung (C) gemäß JIS A liegt im Bereich 60 bis 95 Punkte, vorzugs weise im Bereich 65 bis 95 Punkte, so daß eine Balgabdichtung mit gutem Deh nungswiderstand bei Rotation und guter Unterdruckbeständigkeit hergestellt werden kann (JIS steht für Japanese Industrial Standard).

Wenn demzufolge das Elastizitätsmodul bei Zugbeanspruchung und die Härte der Zusammensetzung (C) unterhalb der obengenannten Bereiche liegt, ergibt sich ein nur geringer Dehnungswiderstand bei Rotation, so daß sich der Balgabschnitt der gespritzten Abdeckung aufgrund der Zentrifugalkräfte bei schneller Rotation weitet. Darüber hinaus ergibt sich eine nur geringe Unterdruckbeständigkeit, so daß der Innendruck der Balgabdichtung bei einem Absinken der Umgebungs temperatur abnimmt und die langen Balgwände sich "festbeißen" oder dauerhaft umstülpen können.

Wenn hingegen das Elastizitätsmodul bei Zugbeanspruchung und die Härte der Zusammensetzung (C) oberhalb der obengenannten Bereiche liegt, bleiben die gewünschten Effekte der hier beschriebenen Erfindung aus.

Die Zerreißfestigkeit der Zusammensetzung mit thermoplastischen Polyester- Elastomeren (C) liegt vorzugsweise im Bereich 50 bis 300 kgf/cm², besser noch bei 60 bis 280 kgf/cm² und am besten bei 70 bis 250 kgf/cm². Bei einer Zerreißfestig keit unter 50 kgf/cm² ist die Festigkeit der im Spritzguß hergestellten Balgabdich tung nicht ausreichend; bei einer Zerreißfestigkeit über 300 kgf/cm² muß der Kau tschukgehalt auf ein Minimum begrenzt werden, so daß sich keine ausreichende Flexibilität ergibt.

Um die Verwendung von One-Touch-Ringen zu ermöglichen, muß die ständige Druckverformung von Zusammensetzung (C) vorzugsweise 80% oder weniger (JIS K-6301, 120°C, 22 Stunden), besser noch 75% oder weniger und am besten 70% oder weniger betragen. Sind diese Voraussetzungen erfüllt, kann die Loslösung des Rings aus einem Befestigungsabschnitt mit geringem Durchmesser verhindert werden, da Balgabdichtungen häufig an einem solchen Befestigungsabschnitt fixiert werden.

Was die Härtemessungen anbelangt, so wird die Härte HD entsprechend ASTM D2240 mittels eines Shore-Härteprüfers von Typ D, die Härte H_S entsprechend JIS K630 mittels eines Shore-Härteprüfers vom JIS-Typ A gemessen. Das Elasti zitätsmodul bei Zugbeanspruchung wird als Wert für das dynamische Elastizitäts modul bei 23 ± 5°C erzwungener, resonanzfreier Schwingung gemessen. Die Mes sung des Elastizitätsmoduls bei Zugbeanspruchung wird bei Sinuswellenbelastung mit der Frequenz 10 Hz und der Verschiebungsamplitude 3 µm an einem ca. 2 mm langen, ca. 1 mm dicken und ca. 30 mm langen Probestück durchgeführt: gemessen werden hierbei dynamische Beanspruchung, dynamische Verschiebung und Phasenwinkel. Anschließend wird das dynamische Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung entsprechend der folgenden Formel ermittelt:

E′ = E_*cos (P) (kgf/cm²)
E_* = komplexes Elastizitätsmodul (kgf/cm²)
E′ = dynamisches Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung (kgf/cm²)
CD = Länge des Probestücks (cm)
DF = dynamische Beanspruchung (gramf)
DD = dynamische Verschiebung (cm)
P = Phasenwinkel (Grad)
W = Breite des Probestücks (cm)
T = Dicke des Probestücks (cm)

Bei der hier beschriebenen Erfindung wird die Zusammensetzung mit thermo plastischen Polyester-Elastomeren im Spritzguß verarbeitet. Aus der Verwendung des Spritzgußverfahrens resultiert eine einheitliche Dicke der so gefertigten Balg abdichtung.

Die Fluidität der Zusammensetzung (C) zum Zeitpunkt des Spritzgusses hat vorzugsweise einen MFR-Wert von 0,1 g/min (bei 230°C und einer Belastung von 10 kg gemessene Fluidität) oder mehr, da die Fluidität geschmolzener Polymere entsprechend JIS K-7210 gemessen wird. Liegt der MFR-Wert unter 0,1 g/min, ergibt sich eine ungenügende Fluidität der Zusammensetzung (C) in der Gußform, so daß kein gutes Gußergebnis zu erwarten ist.

Für das obengenannte Spritzgußverfahren gelten folgende Voraussetzungen:

Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecke: 100-400 rpm
Zylindertemperatur: 180-230°C
Düsentemperatur: etwa 210°C (entspricht ungefähr dem Schmelzpunkt der Zusammensetzung)
Spritzdruck: 400-1600 kgf/cm²
Spritzdauer: 1-3 Sekunden
Abkühldauer: 15-60 Sekunden
Gußformtemperatur: 20-50°C

Mit Hilfe der zuvor beschriebenen Erfindung kann eine Balgabdichtung mit der gewünschten Form und Struktur angefertigt werden.

Für die mit Hilfe der hier beschriebenen Erfindung hergestellten Balgabdich tungen gelten keine speziellen Einschränkungen hinsichtlich Form und Aufbau; eine Balgabdichtung mit dem im folgenden beschriebenen Aufbau ist hinsichtlich ihrer Haltbarkeit jedoch mit einer ausschließlich aus einem thermoplastischen Polyester-Elastomer hergestellten vergleichbar und kann mit einem einfachen One-Touch-Ring für Gummischutzmanschetten befestigt werden.

Somit bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf eine Balgabdichtung, die über einen Balgabschnitt 3 mit Einbuchtungen 4 und Ausbuchtungen 5 zwischen einer Öffnung mit großem Durchmesser 1 und einer Öffnung mit kleinem Durch messer 2 entsprechend Abb. 1 verfügt; die besagte Balgabdichtung zeichnet sich hierbei dadurch aus, daß die Winkel α₁, α₂, α₃, α₄ und α₅, die jeweils von der auf der Seite der Öffnung mit dem großen Durchmesser gelegenen geneigten Flä che einer Einbuchtung und der auf der Seite der Öffnung mit dem kleinen Durch messer gelegenen geneigten Fläche der danebenliegenden Einbuchtung gebildet werden, bei allen Balgeinbuchtungen im wesentlichen gleich sind und daß das Verhältnis des äußeren Durchmessers einer Ausbuchtung auf der Seite der Öff nung mit dem großen Durchmesser zu dem einer benachbarten Ausbuchtung auf der Seite der Öffnung mit dem kleinen Durchmesser im Bereich 1 : 1,0-0,50 liegt.

In Abb. 1 bezeichnet Positionsnummer 6 eine Verbindungshülse, 7 eine ringförmige Nut und 8 eine Antriebswelle. Der Winkel zwischen den geneigten Flächen der beiden Einbuchtungen (der im weiteren als "Einbuchtungswinkel" bezeichnet wird) läßt sich als Winkel α definieren (in Abb. 1 α₂), der von den entlang der beiden geneigten Flächen 9a und 9b der Einbuchtung gezogenen ge raden Linien gebildet wird.

Wird die obengenannte Balgabdichtung als Schutzmanschette für ein synchro nisiertes Gelenk in einem Auto verwendet, so ist eine maximale Mantelkurve entlang den Balgausbuchtungen zu bestimmen, damit zwischen der Schutzman schette selbst und den Teilen in deren Umgebung (z. B. einem Stabilisator) unter normalen Bedingungen wie auch bei maximaler Verformung im Gebiet der Aus sparung zur Anbringung der Schutzmanschette für das synchronisierte Gelenk in einem Auto ein ausreichender Zwischenraum ohne Überlagerungen vorgesehen werden kann. Darüber hinaus sind Länge und Wandstärke des Balges sowie die Anzahl der Ausbuchtungen anhand des Volumens des zusammengestauchten Balges und des Volumens des auseinandergezogenen Balges bei maximalem Be triebswinkel zu bestimmen.

Aus diesem Grunde beträgt die Anzahl der Ausbuchtungen im Balgabschnitt der Balgabdichtung bei vorliegender Erfindung entsprechend dem Volumen des auseinandergezogenen Balges bei maximalem Betriebswinkel vorzugsweise vier oder mehr. Entsprechend dem Volumen des zusammengestauchten Balges beträgt dabei die Anzahl der Ausbuchtungen neun oder weniger, um größere Reibungen bei einer Dicke der Balgwände über 0,5 mm zu verhindern. Infolgedessen muß die Anzahl der Ausbuchtungen des Balgabschnitts im Bereich vier bis neun, besser noch im Bereich vier bis acht, am besten im Bereich fünf bis sieben liegen.

Bei oben beschriebener Balgabdichtung sind die Winkel, die jeweils von der auf der Seite der Öffnung mit dem großen Durchmesser gelegenen geneigten Fläche einer Einbuchtung und der auf der Seite der Öffnung mit dem kleinen Durch messer gelegenen geneigten Fläche der danebenliegenden Einbuchtung gebildet werden, bei allen Balgeinbuchtungen im wesentlichen gleich, und das Verhältnis des äußeren Durchmessers einer Ausbuchtung auf der Seite der Öffnung mit dem großen Durchmesser zu dem einer benachbarten Ausbuchtung auf der Seite der Öffnung mit dem kleinen Durchmesser liegt im Bereich 1 : 1,0-0,50. Daher kommt es bei maximaler Verformung der Balgabdichtung zum gleichmäßigen Kontakt zwischen den jeweiligen Wänden des Balgabschnittes, woraus sich wie derum eine hervorragende Verschleißfestigkeit ergibt.

Der äußere Durchmesser der größten Ausbuchtung der Balgabdichtung ist vorzugsweise bis zu 1,2mal so groß wie der äußere Durchmesser des äußeren Rings des Gelenks; ein geringerer Durchmesser kann gewählt werde, wenn für die Anbringung der Balgabdichtung nur begrenzter Platz zur Verfügung steht.

Aufgrund der Fluidität des geschmolzenen Harzes zum Zeitpunkt des Spritz gusses und in Anbetracht der Tatsache, daß das Elastizitätsmodul der Zusam mensetzung mit thermoplastischen Polyester-Elastomeren (C) 400 kgf/cm² oder weniger beträgt, liegt die Dicke (d) des Balgabschnittes vorzugsweise im Bereich 0,5 bis 2,5 mm. Bei einer Dicke des Balgabschnittes unter 0,5 mm ergeben sich ungünstige Eigenschaften hinsichtlich des Dehnungswiderstandes bei Rotation und der Unterdruckbeständigkeit, die die Funktionsfähigkeit der Balgabdichtung beeinträchtigen. Bei einer Dicke über 2,5 mm kommt es bei maximalem Betriebs winkel zu großen Reibungen, und zwar auch dann, wenn der Balgabschnitt nur drei Ausbuchtungen aufweist.

Die Balgabdichtung entsprechend vorliegender Erfindung kann durch Befesti gung des Abschnittes mit dem großen Durchmesser 1 und des Abschnittes mit dem kleinen Durchmesser 2 mittels eines One-Touch-Rings (im weiteren als "Ring A" bezeichnet) am Gelenkkorpus entsprechend Abb. 2 angebracht werden.

Ring A in Abb. 2 verfügt über einen gebogenen Abschnitt 11, der durch Biegen eines etwa 0,3 mm dicken und etwa 7 mm breiten Stahlblechs geformt wird, und einen Verlängerungsabschnitt 12, der durch Verlängerung eines der Enden des gebogenen Teils 11 geformt wird. Der Verlängerungsabschnitt 12 ist auf das andere Ende des gebogenen Teils 11 aufgeschraubt. Die Befestigung der Balgabdichtung mit Hilfe von Ring A geschieht durch Umlegen des Verlänge rungsabschnitts in Richtung von Pfeil A und anschließendes Umlegen der an geeigneter Stelle am gebogenen Teil 11 angebrachten Klammerglieder. Da alle diese Vorgänge leicht von Hand verrichtet werden können, ist die Anbringung einer Balgabdichtung entsprechend vorliegender Erfindung äußerst einfach.

Der One-Touch-Ring in Abb. 3 (im weiteren als "Ring B" bezeichnet) ver fügt über einen gebogenen Abschnitt 11′, der durch Biegen eines 0,4-0,7 mc dicken und etwa 10 mm breiten Stahlblechs geformt wird, den Nasen 15 an einem Ende des gebogenen Abschnitts 11′ und Einrastlöchern 16 an dessen anderem Ende, worin die Nasen 15 einrasten können. Die Befestigung der Balgabdichtung mit Hilfe von Ring B geschieht durch Einrastenlassen der Nasen 15 in den Ein rastlöchern 16, woraufhin eine an geeigneter Stelle im gebogenen Abschnitt 11′ befindliche Klammervorrichtung 18 gleichzeitig in Richtung der Pfeile B und B′ zusammengedrückt wird, so daß sich der Ring um die Balgabdichtung spannt. Ring B kann vorzugsweise zur Befestigung von ausschließlich aus einem thermo plastischen Polyester-Elastomer gefertigten Schutzmanschetten verwendet wer den, so zum Beispiel der Marke Hytorel (Warenzeichen). Ausschließlich aus einem thermoplastischen Polyester-Elastomer gefertigte Schutzmanschetten weisen ein hohes Elastizitätsmodul von 600 kgf/cm² und darüber auf, so daß sich die Notwen digkeit eines etwa 0,5-0,7 mm dicken Befestigungsringes, zur Verwendung ge eigneter Spannwerkzeuge und zur Durchführung zahlreicher Einzelschritte beim Spannen ergibt.

Bei Balgabdichtungen entsprechend vorliegender Erfindung wird eine aufgrund des Kautschukzusatzes flexible Zusammensetzung mit thermoplastischen Poly ester-Elastomeren verwendet, deren Elastizitätsmodul bis auf 400 kgf/cm² und weniger reduziert werden kann. Für Balgabdichtungen entsprechend vorliegender Erfindung kann Ring A für herkömmliche Gummischutzmanschetten verwendet werden, so daß sich der Herstellungsprozeß erheblich vereinfachen läßt. Balg abdichtungen entsprechend vorliegender Erfindung können nämlich am Gelenk korpus befestigt werden, ohne daß hierfür auf Ringe vom Typ B zurückgegriffen werden müßte.

Eine Bewertung der Balgabdichtung kann im großen und ganzen mit Hilfe der folgenden Prüfungen vorgenommen werden: Haltbarkeitsprüfung, Unterdruck prüfung und Prüfung des Dehnungswiderstandes bei Rotation. Bei der Haltbar keitsprüfung wird zunächst ein Schmiermittel auf die Balgabdichtung aufgetra gen; diese wird hierauf bei einer Umgebungstemperatur von -5°C, einem Gelenk winkel von 30 Grad und einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 400 rpm für 50 Stunden in Betrieb genommen, wobei festgestellt wird, wie viele Stunden bis zum Bruch der Balgabdichtung verstreichen. Ist auch nach 50 Stunden Testdauer noch kein Bruch der Balgabdichtung eingetreten, wird die Prüfung beendet und die Haltbarkeit der Balgabdichtung als zufriedenstellend eingestuft. Bei der Unter druckprüfung wird im Inneren der Balgabdichtung ein Unterdruck erzeugt; an schließend werden anhand des Grades der Verformung der Balgabdichtung deren Form und Material bewertet. Bei der Prüfung des Dehnungswiderstandes bei Rotation schließlich wird der Betrag der Ausdehnung der Balgabdichtung bei schneller Rotation mit Hilfe eines Lichtmikroskops gemessen.

Im Spritzguß aus einem thermoplastischen Polyester-Elastomer mit beigemeng tem Kautschuk hergestellte Balgabdichtungen entsprechend vorliegender Erfin dung verfügen nicht nur über hervorragende Grundeigenschaften bezüglich Zer reißfestigkeit, ständiger Druckverformung, Hitzebeständigkeit, Beständigkeit gegenüber Witterungseinflüssen, Kältebeständigkeit und Schmiermittelbeständig keit sowie über günstige praktische Eigenschaften bezüglich Dauerfestigkeit und Abnutzungsbeständigkeit, sie sind darüber hinaus auch noch sehr flexibel. Hier durch ergeben sich erhebliche Verbesserungen gegenüber herkömmlichen, aus schließlich aus einem thermoplastischen Polyester-Elastomer im Spritzguß herge stellten Balgabdichtungen, die eine nur ungenügende Flexibilität und Beständig keit bei ständiger Druckverformung aufweisen. Balgabdichtungen entsprechend vorliegender Erfindung lassen sich aufgrund ihrer Flexibilität auch bei kompli zierter Formgebung leicht aus der Gußform herauslösen. Dies ermöglicht die Nut zung des Spritzgusses.

Darüber hinaus ergibt sich bei entsprechend vorliegender Erfindung im Spritz guß hergestellten Balgabdichtungen eine wesentlich größere Bandbreite von Kon struktionsmöglichkeiten und eine sichere Maßhaltigkeit bei gleichmäßiger Wand stärke der Balgabdichtung.

Des weiteren verfügen Balgabdichtungen entsprechend vorliegender Erfindung über eine wesentlich verbesserte Haltbarkeit, und ihre Flexibilität erleichtert die Anbringung am Gelenk im Laufe des Herstellungsprozesses. Da die Balgabdich tung außerdem eine geringe ständige Druckverformung aufweist, kann sie mittels eines einfachen One-Touch-Rings für Gummischutzmanschetten befestigt werden. Somit ergibt sich bei Balgabdichtungen entsprechend vorliegender Erfindung eine gegenüber ausschließlich aus einem thermoplastischen Polyester-Elastomer herge stellten Balgabdichtungen erheblich gesteigerte Wirtschaftlichkeit.

Kurze Erläuterung der Zeichnungen

Abb. 1 ist ein Halbaufriß einer an einem Gelenk angebrachten Balgab dichtung entsprechend vorliegender Erfindung.

Abb. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines One-Touch-Rings zur Be festigung einer Balgabdichtung entsprechend vorliegender Erfin dung.

Abb. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines One-Touch-Rings, wie er vorzugsweise zu Befestigung von ausschließlich ein thermoplasti sches Polyester-Elastomer enthaltenden Balgabdichtungen zu ver wenden ist.

Abb. 4 ist ein Aufriß der Balgabdichtung aus Beispiel 1.

Abb. 5 ist ein Aufriß der Balgabdichtung aus Beispiel 2.

Abb. 6 ist ein Aufriß der Balgabdichtung aus Beispiel 3.

Abb. 7 ist ein Aufriß der Balgabdichtung aus Beispiel 4.

Abb. 8 ist ein Aufriß der Balgabdichtung aus Beispiel 5.

Abb. 9 ist ein Aufriß der Balgabdichtung aus Vergleichsbeispiel 2.

Detaillierte Beschreibung bestimmter Realisierungen der Erfindung

Im folgenden werden einige Beispiele für vorliegende Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben, ohne daß das Einsatzgebiet der vor liegenden Erfindung hierdurch in irgendeiner Weise eingegrenzt würde.

Beispiel 1

Ein thermoplastisches Polyester-Elastomer (Handelsbezeichnung PIBIFLEX 46M, hergestellt von Enichem Polymeri Co., Ltd.) und ein Acrylnitril-Butadien-Kau tschuk (Handelsbezeichnung JSR NBR N230SV, hergestellt von Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.; im weiteren als "NBR" bezeichnet) wurden auf herkömmliche Weise bei 210°C und einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 200 rpm in den in Tabelle 1 dargestellten Mischverhältnissen mit Hilfe eines Biaxialextruders zur Herstellung einer Zusammensetzung in Kügelchenform (Zusammensetzung Nr. 3 in Tabelle 1) durchgeknetet; unter Beimengung eines Vernetzungsmittels wäh rend des Knetvorgangs zur Durchführung einer dynamischen Vernetzung, anson sten aber gleichen Bedingungen wurden darüber hinaus weitere Zusammenset zungen in Kügelchenform (Zusammensetzungen Nr. 1 und 2 in Tabelle 1) herge stellt. Die so hergestellten Kügelchen wurden hinreichend getrocknet und dann mit Hilfe einer Spritzgußmaschine bei 210°C zu 2 mm dicken Sheets geformt. Diese wurden daraufhin verschiedenen Prüfungen unterzogen.

In diesem Zusammenhang sind zum Vergleich auch die physikalischen Eigen schaften eines unvermengten thermoplastischen Polyester-Elastomers (Zusam mensetzung Nr. 4) in Tabelle 4 dargestellt.

Folgende Prüfungen wurden zur Bewertung der physikalischen Eigenschaften herangezogen:

(1) Fluidität: MFR, 230°C×10 kg
(2) Härte
H_S: JIS K-6301 mit JIS-Härte A
H_D: ASTM D-2240 mit Shore-Härte D
(3) Zerreißfestigkeit T_B: JIS K-6301
JIS Nr. 3 dumbbell
(4) Ausdehnung bei Zugbeanspruchung E_B: JIS K-6301
JIS Nr. 3 dumbbell
(5) Elastizitätsmodul bei Zugbeanspruchung: ebenso
(6) Alterungsbeständigkeit unter Hitzeeinfluß: JIS K-6301
Die Zerreißfestigkeit nach 300 Stunden bei 120°C wurde mit Hilfe eines Alterungsprüfgeräts vom Getriebetyp gemessen; die Alterungsbeständigkeit unter Hitzeeinfluß wurde durch die Änderung (%) der gemessenen Zer reißfestigkeit des Probestücks vor und nach der Hitzeeinwirkung dar gestellt.
(7) Ölbeständigkeit: JIS K-6301
Gemessen wurde die Zerreißfestigkeit nach Eintauchen in Öl von Typ JIS Nr. 3 bei 120°C über 70 Stunden; die Ölbeständigkeit wurde durch die Änderung (%) der gemessenen Zerreißfestigkeit des Probestücks vor und nach dem Eintauchen in Öl dargestellt.
(8) Abnutzungsbeständigkeit: ASTM D 1044,
kegeliges Abnutzungsrad CS-17, Gewicht 1000 kg
(9) Ständige Druckverformung: JIS K-6301, 120°C, 22 Stunden.

Tabelle 1

Als nächstes wurden aus den Zusammensetzungen Nr. 1 bis 3 aus Tabelle 1 unter den im folgenden aufgeführten Bedingungen Balgabdichtungen I mit der in Abb. 4 gezeigten Form im Spritzguß hergestellt.

Bedingungen beim Spritzguß

Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecke: 100 rpm
Zylindertemperatur: 210°C
Düsentemperatur: 210°C
Spritzdruck: 800 kgf/cm²
Spritzdauer: 2 Sekunden
Abkühldauer: 20 Sekunden
Gußformtemperatur: 40°C

Jede der so hergestellten Balgabdichtungen verfügte über eine Öffnung mit gro ßem Durchmesser 21 und eine Öffnung mit kleinem Durchmesser 22 sowie über einen zwischen diesen liegenden Balgabschnitt 23 entsprechend Abb. 4. Der Balgabschnitt 23 setzte sich aus vier Einbuchtungen 24₁, 24₂, 24₃ und 24₄ sowie aus vier Ausbuchtungen 25₁, 25₂, 25₃ und 25₄ zusammen, wobei die Einbuchtungs winkel α₁, α₂, α₃ und α₄ der vier Einbuchtungen 24 im wesentlichen gleich waren. Die äußeren Durchmesser der Ausbuchtungen 25₁, 25₂, 25₃ und 25₄ waren im wesentlichen gleich, und das Verhältnis des äußeren Durchmessers (R₃) von Aus buchtung 25₃ zum äußeren Durchmesser (R₄) von Ausbuchtung 25₄ betrug un gefähr 3 : 2. Darüber hinaus betrug die Dicke des Balgabschnittes 1,0 mm.

Nach Bewertung der Spritzgußeigenschaften der Balgabdichtung wurde jede der Balgabdichtungen I an einem synchronisierten Gelenk für Autos entsprechend Abb. 1 angebracht. Hierauf wurden die Klemmeigenschaften und die Le bensdauer der Balgabdichtungen bewertet.

Bei der Bewertung wurden folgende Schlüssel verwendet:

1. Spritzgußeigenschaften

Die Spritzgußeigenschaften wurden als gut bewertet, wenn keine Fehlschüsse auftraten und die Probestücke keine offensichtlichen Mängel aufwiesen (d. h. wenn keine Fließlinien und Delaminierungen vorhanden waren).

2. Klemmeigenschaften

Die Klemmeigenschaften wurden aufgrund der Bedingungen zum Zeitpunkt der Klemmfeststellung der Öffnung mit großem Durchmesser 21 und der Öffnung mit kleinem Durchmesser 22 mit Hilfe von Ring A (Abb. 2) und Ring B (Abb. 3) entsprechend dem folgenden Schlüssel bewertet:

Die Note "o" wurde in den folgenden Fällen vergeben:

Bei Ring A

Wenn sich die Balgabdichtung leicht von Hand festklemmen ließ und keine Probleme wie etwa ein ungenügender Verschluß auftraten.

Bei Ring B

Wenn sich die Balgabdichtung mit Hilfe eines Spannwerkzeugs fest klemmen ließ und keine Probleme wie etwa ein ungenügender Ver schluß auftraten.

Die Note "x" wurde in den folgenden Fällen vergeben:

Bei Ring A

Wenn eine Klemmfeststellung von Hand nicht möglich war und ein Spannwerkzeug benötigt wurde oder wenn der Ring beim Festklemmen brach oder wenn Probleme wie etwa ungenügende Verschlußeigenschaften auf traten.

Bei Ring B

Wenn eine Klemmfeststellung auch mit Hilfe eines Spannwerkzeugs nicht möglich war oder wenn der Ring brach oder wenn Probleme wie etwa ungenügende Verschlußeigenschaften auf traten.

3. Lebensdauer

Die Lebensdauer des mit Ring A festgeklemmten Probestücks wurde unter den folgenden Bedingungen in der oben dargestellten Weise bewertet:

Umgebungstemperatur: -5°C
Gelenkwinkel: 30 Grad
Umdrehungsgeschwindigkeit: 400 rpm

Bewertung: Die mit einem Schmiermittel versehene Balgabdichtung wurde für 50 Stunden in Betrieb genommen, wobei festgestellt wurde, wie viele Stunden bis zum Bruch der Balgabdichtung verstrichen. War auch nach 50 Stunden Testdauer noch kein Bruch der Balgabdichtung eingetreten, wurde die Prüfung beendet und die Haltbarkeit der Balgabdichtung als zufriedenstellend ein gestuft. Die Ergebnisse der Bewertung der physikalischen Eigenschaften sind in Tabelle 2 dargestellt.

Beispiel 2

Mit Hilfe des gleichen Verfahrens wie bei Beispiel 1 wurde eine Balgabdichtung II hergestellt, die mit Balgabdichtung I weitgehend identisch war. Allerdings setzte sich bei Balgabdichtung II der Balgabschnitt 23 aus fünf Einbuchtungen 24₁, 24₂, 24₃, 24₄ und 24₅ sowie aus fünf Ausbuchtungen 25₁, 25₂, 25₃, 25₄ und 25₅ entsprechend Abb. 5 zusammen. Hierauf wurden die physikalischen Eigen schaften der Balgabdichtung bewertet. Die Ergebnisse der Bewertung der physi kalischen Eigenschaften sind in Tabelle 2 dargestellt.

Beispiel 3

Mit Hilfe des gleichen Verfahrens wie bei Beispiel 1 wurde eine Balgabdichtung III hergestellt, die mit Balgabdichtung I weitgehend identisch war. Allerdings setzte sich bei Balgabdichtung III der Balgabschnitt 23 aus fünf Einbuchtungen 24₁, 24₂, 24₃, 24₄ und 24₅ sowie aus fünf Ausbuchtungen 25₁, 25₂, 25₃, 25₄ und 25₅ zusammen, und die Verhältnisse der äußeren Durchmesser der Ausbuchtungen betrugen R₁ : R₂ = 1 : 0,92, R₂ : R₃ = 1 : 0,913, R₃ : R₄ = 1 : 0,84 und R₄ : R₅ = 1 : 0,83 entsprechend Abb. 6. Die Ergebnisse der Bewertung der physikali schen Eigenschaften sind in Tabelle 2 dargestellt.

Beispiel 4

Mit Hilfe des gleichen Verfahrens wie bei Beispiel 1 wurde eine Balgabdichtung IV hergestellt, die mit Balgabdichtung I weitgehend identisch war. Allerdings setzte sich bei Balgabdichtung IV der Balgabschnitt 23 aus fünf Einbuchtungen 24₁, 24₂, 24₃, 24₄ und 24₅ sowie aus fünf Ausbuchtungen 25₁, 25₂, 25₃, 25₄ und 25₅ zusammen, und die Verhältnisse der äußeren Durchmesser der Ausbuchtungen betrugen R₁ : R₂ = 1 : 0,973, R₂ : R₃ = 1 : 0,972, R₃ : R₄ = 1 : 0,928 und R₄ : R₅ = 1 : 0,877 entsprechend Abb. 7. Die Ergebnisse der Bewertung der physikali schen Eigenschaften sind in Tabelle 2 dargestellt.

Beispiel 5

Mit Hilfe des gleichen Verfahrens wie bei Beispiel 1 wurde eine Balgabdichtung V hergestellt, die mit Balgabdichtung I weitgehend identisch war. Allerdings setzte sich bei Balgabdichtung V der Balgabschnitt 23 aus fünf Einbuchtungen 24₁, 24₂, 24₃, 24₄ und 24₅ sowie aus sechs Ausbuchtungen 25₁, 25₂, 25₃, 25₄, 25₅ und 25₆ zusammen, und die Verhältnisse der äußeren Durchmesser der Ausbuch tungen betrugen R₁ : R₂ = 1 : 0,932, R₂ : R₃ = 1 : 0,927, R₃ : R₄ = 1 : 0,922, R₄ : R₅ = 1 : 0,864 und R₅ : R₆ = 1 : 0,843 entsprechend Abb. 8. Die Ergeb nisse der Bewertung der physikalischen Eigenschaften sind in Tabelle 2 dar gestellt.

Tabelle 2

Vergleichsbeispiel 1

Mit Hilfe eines ähnlichen Verfahrens wie bei Beispiel 1, allerdings unter Verwen dung von Zusammensetzung Nr. 4 aus Tabelle 1 wurde eine Balgabdichtung VI entsprechend Abb. 9 hergestellt. Der Balgabschnitt 23 von Balgabdichtung VI setzte sich aus drei Einbuchtungen 24₁, 24₂ und 24₃ sowie aus drei Ausbuch tungen 25₁, 25₂ und 25₃ zusammen, wobei die Einbuchtungswinkel α₁, α₂ und α₃ vollkommen verschieden waren und die Verhältnisse der äußeren Durchmesser der Ausbuchtungen R₁ : R₂ = 1 : 0,84 bzw. R₂ : R₃ = 1 : 0,82 betrugen. Die Ergeb nisse der Bewertung der physikalischen Eigenschaften sind in Tabelle 3 darge stellt.

Vergleichsbeispiele 2 bis 6

Unter gleichen Bedingungen wie in den Beispielen 1 bis 5, allerdings unter Ver wendung von Zusammensetzung Nr. 4 aus Tabelle 1 wurden Versuche zur Spritz gußherstellung von Balgabdichtungen mit den Formen der in den Beispielen 1 bis 5 hergestellten Balgabdichtungen unternommen. Bei Wahrung der Form der Balgabdichtung war jedoch keine Herauslösung aus der Gußform möglich. Die Ergebnisse der Bewertung der physikalischen Eigenschaften sind in Tabelle 3 dargestellt.

Tabelle 3

Aus den in den Tabellen 2 und 3 dargestellten Ergebnissen geht hervor, daß die Spritzgußerzeugnisse I bis V in den Beispielen 1 bis 5, die aus Zusammen setzungen mit thermoplastischen Polyester-Elastomeren unter Beimengung von Kautschuk zur Steigerung der Flexibilität hergestellten Balgabdichtungen, mit Hilfe von Ring A befestigt werden konnten und eine ausreichende Lebensdauer als Balgabdichtungen aufwiesen.

Im Gegensatz hierzu konnte das Spritzgußerzeugnis VI aus Vergleichsbeispiel 1 nicht mit Hilfe von Ring A befestigt werden. Darüber hinaus konnten die Spritzgußerzeugnisse I bis V aus den Vergleichsbeispielen 2 bis 6 bei Wahrung der Form der Balgabdichtung nicht aus der Gußform herausgelöst werden, und sie konnten nicht mit Hilfe von Ring A befestigt werden.

Claims

1. Eine im Spritzgußverfahren aus einer Zusammensetzung mit thermoplasti schen Polyester-Elastomeren hergestellte Balgabdichtung, wobei die Zusam mensetzung durch Vermischung von 20-99% Massenanteilen eines thermo plastischen Polyester-Elastomers und 80-1% Massenanteilen eines Kau tschuks hergestellt wird.

2. Eine Balgabdichtung entsprechend Anspruch 1, bei der das Elastizitäts modul bei Zugbeanspruchung der Zusammensetzung mit thermoplastischen Polyester-Elastomeren im Bereich 30 bis 400 kgf/cm² liegt.

3. Eine Balgabdichtung entsprechend Anspruch 1, bei der die Zerreißfestigkeit der Zusammensetzung mit thermoplastischen Polyester-Elastomeren im Be reich 50 bis 300 kgf/cm² liegt.

4. Eine Balgabdichtung entsprechend Anspruch 1, bei der die ständige Druck verformung der Zusammensetzung mit thermoplastischen Polyester-Elasto meren 80% oder weniger beträgt.

5. Eine Balgabdichtung entsprechend Anspruch 1, bei der das Elastizitäts modul bei Zugbeanspruchung, die Zerreißfestigkeit und die ständige Druck verformung der Zusammensetzung mit thermoplastischen Polyester-Elasto meren 30-400 kgf/cm², 50-300 kgf/cm² beziehungsweise 80% oder weniger betragen.

6. Eine Balgabdichtung entsprechend sämtlichen vorangehenden Ansprüchen 1 bis 5, wobei besagte Balgabdichtung über einen Balgabschnitt mit Ein- und Ausbuchtungen zwischen einer Öffnung mit großem Durchmesser und einer Öffnung mit kleinem Durchmesser verfügt, bei dem die Winkel, die jeweils von der auf der Seite der Öffnung mit dem großen Durchmesser gelegenen geneigten Fläche einer Einbuchtung und der auf der Seite der Öffnung mit dem kleinen Durchmesser gelegenen geneigten Fläche der danebenliegenden Einbuchtung gebildet werden, bei allen Balgeinbuchtungen im wesentlichen gleich sind und das Verhältnis des äußeren Durchmessers einer Ausbuch tung auf der Seite der Öffnung mit dem großen Durchmesser zu dem einer benachbarten Ausbuchtung auf der Seite der Öffnung mit dem kleinen Durchmesser im Bereich 1 : 1,0-0,50 liegt.

7. Eine Balgabdichtung entsprechend Anspruch 6, bei die Anzahl der Ausbuch tungen im Balgabschnitt im Bereich vier bis neun liegt.

8. Eine Balgabdichtung entsprechend Anspruch 6, bei der die Wandstärke im Balgabschnitt im Bereich 0,5 bis 2,5 mm liegt.

9. Eine Balgabdichtung entsprechend Anspruch 6, bei der die Anzahl der Ausbuch tungen im Balgabschnitt vier bis neun beträgt und die Wandstärke im Balg abschnitt 0,5 bis 2,5 mm beträgt.