DE4419007A1 - Verfahren zur Herstellung einer imprägnierten Flachdichtung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer imprägnierten FlachdichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer imprägnierten Flach
dichtung aus mindestens einem Vliesstoff-Prepreg gemäß dem Oberbegriff des
ersten Patentanspruchs.
Ein solches Verfahren ist in DE-GM 84 25 480.7 beschrieben. Es handelt sich
dabei um eine imprägnierte Weichstoffflachdichtung, insbesondere eine Zylin
derkopfdichtung für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einem ggf.
metallisch verstärkten Faservlies aus ggf. asbestfreien Fasern und/oder Faser
gemischen organischen und/oder anorganischen Ursprungs, einem Bindemittel
und ggf. einem Füllstoff in pulveriger bis feinkörniger Form und einer Flüssigim
prägnation des Faservlieses, wobei das flüssige Imprägniermittel in der einbau
fertigen Dichtung zu einem plastischen bis elastischen Endzustand vernetzt ist.
Kritisiert wird bei bekannten Dichtungen die niedrige Fließgrenze imprägnierter
Faservliese bei höherer Druckbelastung. Zur Überwindung dieses Problems wird
vorgeschlagen, vor der Flüssigimprägnation zusätzlich 3 bis 15 Gew.-%, bezogen
auf das imprägnierte Faservlies, duromere Kunstharze einzubringen. Bevorzugt
werden Melamin-, Expoxid- und/oder Phenolharze.
Zur Herstellung der imprägnierten Faservliese wird als wesentlich herausgestellt,
daß die duromeren Kunstharze in einer noch reaktiven Form, vor der eigentli
chen Flüssigimprägnation, im Faservlies vorhanden sind.
Als eine mögliche Verfahrensvariante wird vorgeschlagen, die Faservliese vor
der eigentlichen Flüssigimprägnation mit Lösungen, Dispersionen oder Suspen
sionen der vorvernetzten reaktiven Kunstharze vorzuimprägnieren. Das Endver
netzen der Kunstharze kann dann auch nach der Imprägnation, beim Vernetzen
des Imprägniermittels, erfolgen.
Charakterischer Wissensstand der Technik ist, daß von Faservliesen, also noch
relativ unverfestigten Faserflächengebilden, ausgegangen wird. Nachteilig dabei
ist, daß insbesondere bei kontinuierlicher Arbeitsweise, um Dichte- und Eigen
schaftsschwankungen möglichst gering zu halten, eine gleichmäßige Verteilung
aller Bestandteile im Vlies gewährleistet sein muß. Dazu sind sehr aufwendige
Verfahrens- und Kontrollschritte erforderlich während der Aufbereitung der Fa
sern und der Mischung der im Verfahren verwendeten Komponenten. Unter an
derem muß dafür Sorge getragen werden, daß gesundheitsgefährdende Faser
stäube nicht entstehen oder abgefangen werden. Ferner sind die Handhabung
und der Transport unverfestigter Faserflächengebilde während des Verfahrens
wegen der mangelnden mechanischen Stabilität beträchtlich erschwert.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, aufbauend auf dem obigen Stand der Technik,
ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, welches kontinuierlich durchgeführt
werden kann, eine gleichbleibende Materialqualität gewährleistet und, unter
Vermeidung von Faserstäuben, mit mechanisch widerstandsfähigeren Ausgangs-
und Zwischenprodukten auskommt.
Die Lösung dieses Verfahrens besteht in der Art und Reihenfolge der Verfah
rensschritte des kennzeichnenden Teils im ersten Patentanspruch. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungswesentlich ist, daß man als Faserflächengebilde bereits Vliesstoffe
verwendet, also durch Bindemittel verfestigte Faservliese, bei denen durch ein
oder mehrere Nachbehandlungsverfahren der Zusammenhalt der Fasern hoch ist
und die als Flächengebilde und Rollenware zur Verfügung stehen. Durch die Art
der Fasern, die Mischung unterschiedlicher Fasern, die Art der Verfestigungsver
fahren, die Faserverteilung und die mechanische Nachbearbeitung lassen sich
Vliesstoffe mit definierten physikalischen und chemischen Eigenschaften maßge
recht für den jeweiligen Verwendungszweck herstellen. Die Herstellung entspre
chender Varianten solcher Vliesstoffeigenschaften ist praktisch unbegrenzt und
lediglich durch den Einsatz der daraus entstehenden Flachdichtung bestimmt.
Das zur Verfügungstellen entsprechender Vliesstoffe ist Inhalt eines mannigfalti
gen Standes der Technik, für den Fachmann leicht durchzuführen und nicht Ge
genstand der Erfindung.
Erfindungsgemäß erfolgt also das Tränken mit der vorvernetzten Polymerenmi
schung an bereits mit Bindemittel verfestigten Faservliesstoffbahnen. Die Poly
merenmischung kann gefüllt oder ungefüllt sein.
Die getränkte Bahn wird vor Eintritt in den Trockenofen durch zwei Ab
quetschwalzen laufen gelassen. Durch die Viskositätseinstellung der Polyme
renmischung und den Abstand der Abquetschwalzen lassen sich der Anteil an
Polymeren und die Dicke der Polymerschicht steuern. Entsprechende Vorversu
che sich einfach durchzuführen, da das Resultat sofort nach der Walzbehand
lung vorliegt.
Es schließt sich die Behandlung des imprägnierten Vliesstoff-Flächengebildes im
Trockenofen an, wo die Lösungs-, Dispersion- oder Suspensionsmittel so ent
fernt werden, daß nach dem Verlassen der polymere Anteil zwar trocken, jedoch
noch nicht vollständig ausgehärtet ist. Im Zustand dieser Vorvernetzung liegt al
so eine Vliesstoff-Prepreg-Bahn vor, welche Klebe- und Siegeleigenschaften
besitzt.
Diese Prepreg-Bahnen können in gewünschter Anzahl, entsprechend der ge
wünschten Enddicke einer Flachdichtung, aufeinandergelegt und unter Druck
und Wärme miteinander verbunden werden. Der entstehende Verbund muß in
jedem Falle zuletzt einer Wärmeeinwirkung unterworfen werden, welche aus
reicht, die Endvernetzung des Polymeranteils im Prepreg auszulösen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, daß
man Vliesstoff-Prepreg-Bahnen von oben und unten auf eine Kunststoff- oder
Metallfolie auflegt, diese Schichten laminiert und das Laminat in beheizten Wal
zenpaaren oder, falls längere Laminierzeiten erforderlich sind, in einer Doppel
bandpresse zu einem Dichtungsmaterial verbindet. Die Endvernetzung erfolgt
wieder in einem Trockenofen. Solchermaßen hergestellte Dichtungen mit Ver
steifungskern sind nicht mehr biegeschlaff und erleichtern wesentlich die Mon
tage, insbesondere, wenn diese vollautomatisch vorgenommen werden soll.
Eine vorteilhafte Weiterentwicklung dieser Verfahrensvariante besteht darin, daß
man die Formgebung des Vliesstoff-Pepregs, z. B. durch Stanzen oder Laser
schneiden, und der Trägerschicht, z. B. durch Stanzen, Laserschneiden oder
Spritzen, jeweils getrennt durchführt. Auf den solchermaßen vorkonturierten
Träger werden beidseitig die ebenfalls vorkonturierten Formteile der Vliesstoff-
Prepregs paßgenau aufgelegt und entsprechend dem obigen Verfahren laminiert
mit anschließender Endvernetzung der Polymeren. Der Vorteil dieses Verfahrens
liegt darin, daß der Abfall bei der Dichtungsherstellung wesentlich reduziert ist
und leicht recycelt bzw. entsorgt werden kann.
Alle genannten Verfahrensvarianten sind kontinuierlich durchführbar; der vorver
festigte Vliesstoff widersteht in allen Phasen den mechanischen und thermi
schen Einwirkungen der verarbeitenden Maschinen.
Die genannten kernverstärkten Flachdichtungen können, insbesondere für die
Anwendung als Zylinderkopfdichtungen, mit Sicken versehen werden. Dabei
zeigt sich, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sich die
vliesstoffverstärkten Dichtungsschichten auf der Verstärkungsfolie beim Sicken
gut verformen lassen, wobei keine Rißbildung oder wesentliche Reduzierung der
Schichtdicke an der Dichtung beobachtet wird.
Das folgende Beispiel soll die Erfindung erläutern.
Es wird eine stahlblechverstärkte Flachdichtung mit Vliesstoff-Prepregs aufge
baut.
Rezeptur des Imprägnierungsbades (Teile = Gewichtsteile):
50 Teile einer handelsüblichen 50%igen wäßrigen Dispersion eines Copolymeren auf der Basis von n-Butylacrylat, Methylacrylat, Styrol und Acrylnitril
50 Teile einer handelsüblichen 40%igen wäßrigen Dispersion eines Copolymeren aus Acrylnitril und Butylacrylat
6 Teile roter Phosphor (Füllstoff)
60 Teile 2,4,6-Triamino-1,3,5-Hiazin (Füllstoff)
1 Teil einer handelsüblichen wasserdispergierbaren Präparation von Kupfer-Phthalocyanin
5,9 Teile einer handelsüblichen 60%igen wäßrigen Lösung eines Methylolgruppen enthaltenden Aminoplast-Vorkondensats
10 Teile Wasser.
Rezeptur des Imprägnierungsbades (Teile = Gewichtsteile):
50 Teile einer handelsüblichen 50%igen wäßrigen Dispersion eines Copolymeren auf der Basis von n-Butylacrylat, Methylacrylat, Styrol und Acrylnitril
50 Teile einer handelsüblichen 40%igen wäßrigen Dispersion eines Copolymeren aus Acrylnitril und Butylacrylat
6 Teile roter Phosphor (Füllstoff)
60 Teile 2,4,6-Triamino-1,3,5-Hiazin (Füllstoff)
1 Teil einer handelsüblichen wasserdispergierbaren Präparation von Kupfer-Phthalocyanin
5,9 Teile einer handelsüblichen 60%igen wäßrigen Lösung eines Methylolgruppen enthaltenden Aminoplast-Vorkondensats
10 Teile Wasser.
Die Bestandteile werden durch Rühren mit einem Stabmixer vermischt. Um eine
optimale Verteilung und Größe der Füllstoffe zu erreichen, wird die Mischung in
einen Walzenstuhl abgewalzt.
Die Mischung wird in einen Dip-coater gefüllt und in dieser Anlage ein Vliesstoff
mit 50 g/m² Flächengewicht, bestehend überwiegend aus Aramid-Fasern, mit
Polyester-Bindefasern, imprägniert und 2 min in einem Durchlauf-Trockenofen
bei 150°C getrocknet. Das so erhaltene Vliesstoff-Prepreg wird dann beidseitig
auf ein entfettetes und gebürstetes Stahlblech (1 mm dick) mit Hilfe eines be
heizten Rollaminators aufgebracht und verdichtet, bei einem Prozeßdruck von 7
kp/cm² und einer Temperatur von 190°C. Die Durchlaufgeschwindigkeit durch
den Rollaminator beträgt 1,4 m/min.
Anschließend wird das metallverstärkte Dichtungsmaterial in einem Ofen bei
130°C 14 Stunden lang vollständig ausgehärtet. Aus diesem Material wird
dann mit einem Vollschnittwerkzeug die Flachdichtung gestanzt.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung einer imprägnierten Flachdichtung aus mindestens
einem Vliesstoff-Prepreg, bei dem man ein Flächengebilde aus asbestfreien
Fasern oder Fasergemischen organischen oder anorganischen Ursprungs mit
einem Bindemittel versieht, mit vorvernetzbaren Lösungen, Dispersionen
oder Suspensionen einer reaktiven Polymermischung tränkt, anschließend
deren Vorvernetzung durch Trocknung bei erhöhter Temperatur einleitet
und zuletzt die Polymeren in der oder den entstandenen Prepreg-Dichtungs
bahn(en) unter Druck und erhöhter Temperatur, ggf. zusammen mit einer
metallischen Verstärkung, endvernetzt, dadurch gekennzeichnet, daß man
das Tränken mit der vorvernetzbaren Polymerenmischung an bereits mit
Bindemittel verfestigten Faservliesstoffbahnen vornimmt, die getränkten Fa
servliesstoffbahnen danach durch zwei Abquetschwalzen laufen läßt, an
schließend in einem Trockenofen die Lösungs-, Dispersions- oder Suspensi
onsmittel entfernt bis zur Trocknung und Vorvernetzung der Polymerenmi
schung, sodann die entstandenen Vliesstoff-Prepreg-Bahnen in gewünschter
Anzahl unter Druck und Wärme, die ausreicht, um die Endvernetzung der
Polymeren zu bewirken, miteinander zur fertigen Flachdichtung laminiert
und verklebt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Lami
nieren der Vliesstoff-Prepreg-Bahnen aufeinander in einem beheizten Roll
aminator oder in einer beheizten Doppelbandpresse durchführt und an
schließend die Endvernetzung und Aushärtung in einem Trockenofen vor
nimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen
zwei Vliesstoff-Prepreg-Bahnen eine Kunststoff- oder Metallfolie laminiert.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem
Laminieren jeweils die Vliesstoff-Prepregs und die Kunststoff- oder Metallfo
lie getrennt voneinander zu ihrer bestimmungsgemäßen Endform vorkontu
riert.
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DE4419007C2 DE4419007C2 (de) | 2000-06-15 |
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DE (1) | DE4419007C2 (de) |
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- 1995-01-20 CN CN95101415A patent/CN1044511C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1995-04-05 FR FR9504054A patent/FR2720466B1/fr not_active Expired - Fee Related
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