-
Elastischer Körper für Dichtungszwecke Gegenstand der Erfindung ist
ein elastischer Körper für Dichtungszwecke aus einer Masse, welche in bezug auf
Weichheit, Biegsamkeit, Dehnbarkeit und Federung dem Weichgummi ähnelt, sich von
diesem aber dadurch vorteilhaft unterscheidet, daß sie von organischen Lösungsmitteln
und insbesondere Ölen und Treibstoffen (Benzin, Benzol, Spiritus und deren Gemischen)
nicht angegriffen wird, daß sie ferner nicht die dem Weichgummi eigentümlichen Alterungserscheinungen
aufweist und schließlich eine besonders hohe Reibfestigkeit sowie Widerstandsfähigkeit
gegen Verwürgen oder Verwinden besitzt. Die Dichtung gemäß der Erfindung besteht
ganz oder im wesentlichen aus Polyvinylalkohol mit einem Zusatz eines Weichmachungsmittels,
als welches insbesondere Glycerin in Betracht kommt.
-
Es ist schon früher wiederholt versucht worden, bei Dichtungen an
Stelle des Weichgummis andere geeignete Kunststoffe zu verwenden, insbesondere in
Fällen,, in welchen die Dichtungen an Stellen eingebaut sein müssen, wo sie dauernd
mit Öl, Benzin o. dgl. in Berührung kommen. Alle Kunststoffe, welche man zu diesem
Zweck wegen ihrer besseren chemischen Widerstandsfähigkeit in Betracht gezogen hatte,
bilden aber keinen vollwertigen Ersatz, weil sie in Wirklichkeit keinen weichgummiartigen
Charakter haben und demnach in bezug auf Weichheit, Biegsamkeit, Elastizität und
Dehnbarkeit durchaus unzureichend sind. So hat man beispielsweise vorgeschlagen,
Dichtungsmittel aus Kunstharz zu bilden, welches in bekannter Weise durch Kondensation
von Phenolen mit Formaldehyd gewonnen wird. Dieses Kunstharz ist aber ziemlich hart
sowie viel zu wenig biegsam und dehnbar, als daß es für alle solche Fälle brauchbar
wäre, in welchen sonst Weichgummidichtungen verwendet zu werden pflegen. Dementsprechend
ist es auch nur als Werkstoff für Kolbendichtungsringe, Hartpackungen o. dgl. in
Betracht gezogen worden. Verhältnismäßig naheliegend war es auch, zur Herstellung
von Dichtungen, Oberflächenbekleidungen usw. die nicht destillierbaren Polymerisationsprodukte
von Butadienkohlenwasserstoffen zu benutzen, doch kam man dabei nicht zu brauchbaren
Ergebnissen, weil die so erhaltenen Gegenstände nicht den nötigen Anforderungen
an Zug- und Druckbeständigkeit sowie Beständigkeit gegen chemische Einflüsse, Abreibung
usw. genügen. In dieser Beziehung konnte zwar eine Verbesserung noch dadurch erreicht
werden, daß man Gemische aus den genannten Polymerisationsprodukten
mit
Ruß oder anderen dispersen Füllmitteln herstellte und diese Gemische vulkanisierte,
doch sind die so gewonnenen Massen zwar hinreichend widerstandsfähig gegen die Einflüsse
von Alkahc n,: Säuren, Sauerstoff, Dampf usw., doch mayi=, gelt es ihnen an genügender
chemischer UÜ-= angreifbarkeit gegenüber ölen und den in Treibstoffen vorhandenen
Lösungsmitteln,wie beispielsweise Benzol, was aber gerade für viele Arten von -Dichtungen.
von Wichtigkeit ist. Es ist auch schon bekannt; daß man aus einer gewissen Polyvinylverbindung;
nämlich aus dem durch Kondensation des Polyvinylalkohols mit Formaldehyd gewonnenen
Stoff geformte Gegenstände aller Art erzeugen und diese beispielsweise auch als
Dichtungs- und. Isoliermaterial verwenden kann. Dieses harzartige Kondensationsprodukt
fäillt je nach der Arbeitsweise entweder als klebende oder als harte, pulverisierbare
Masse an. Nur, in der letzteren Form ist die Masse für Dichtungszwecke brauchbar
und dann ebenfalls nur für Hartpackungen o. dgl:; für alle Fälle, wo es sich um
den Ersatz von Weichgummidichtungen handelt, kommt die Anwendung dieses harzartigen
Stoffes nicht in Betracht; weil ihm eben die weichgummiartige Beschaffenheit fehlt.
Dieser Mangel läßt sich auch nicht durch Zusatz eines Weichmachungsmittels beheben,
denn es ist für den genannten chemischen Körper bisher kein Plastifikator bekanntgeworden,
der nicht von. einem der Bestandteile der üblichen Brennstoffe, Benzin, Benzol,
Spiritus, gelöst und ausgewaschen werden würde. Von einer anderen Polyvinylverbindung,
dem Polyvinylacetat, welches der Ausgangsstoff für die Erzeugung des Pölyvinylalkohols
ist, ist bekannt, däß sie als eine elastische Masse mit gewissen Eigenschaften,
die dem Kautschuk eigentümlich sind, hergestellt werden kann, doch ist diese Verbindung
in organischen Lösungsmitteln löslich, so daß sie nicht für die Zwecke des Erfindungsgegenstandes
in Betracht kommt. Man kann die Löslichkeit der Masse durch deren Erhitzung beseitigen,
dann wird sie aber vollkommen hart, .so daß ihr nach dieser Richtung hin wieder
die Eigenschaften verlorengehen, die .sie für Dichtungszwecke geeignet machen könnte.
-
Alle genannten Kunststoffe erfüllen also nicht das Erfordernis, daß
sie die Unempfindlichkeit gegen Öle und gegen die in Treibstoffen vorhandenen organischen
Lösungsmittel in Verbindung mit einem ausreichenden Grade von Weichheit und Biegsamkeit
aufweisen, insbesondere nicht mit der für Dichtungen wichtigen Eigenschaft vereinigen,
sich merklich zusammendrücken und dehnen lassen und gleichwohl nach dem Aufhören
der Kraftwirkung wieder die ursprüngliche Raumform anzunehmen. Die Erfindung be-"^rAt
auf der Feststellung, daß die glückliche V ereinigung der genannten Eigenschaften
und darüber hinaus noch die Beseitigung anderer `-@'lei Weichgummikörpern vorhandener
Übelstände; wie Alterung, Verwürgbarkeit usw., erzielt werden kann, wenn man als
Werkstoff für die Dichtungen Polyvinylalkohol mit einem Zusatz eines wasserbindenden
Mittels, wie Glycerin o. dgl., verwendet: Polyvinylalkohol ist als Baustoff für
Teile von Maschinen und Apparaten in der Technik bisher nicht benutzt worden. Der
Stoff fällt bekanntlich in Pulver-, Flocken- oder Faserform an und läßt sich in
Wasser, insbesondere heißem Wässer, läsen, während er nach Angaben im chemischen
Schrifttum von den meisten organischen Lösungsmitteln nicht angegriffen wird. Vom
Erfinder würde festgestellt, daß dies besonders für öle und Treibstoffe gilt. Bezüglich
der Verwendbarkeit war bekannt, daß man aus wäßrigen Lösungen durch Ausgießen auf
glatten Unterlagen zähe dünne Häute (Films) herstellen und ferner solche Lösungen
mit den Mitteln der Kunstseidentechnik zu Fäden, Bändern und sonstigen sieh im wesentlichen
-nur in einer Dimension erstreckenden Gebilden verspinnen kann, die gute Biegsamkeit
und Zugfestigkeit besitzen und sich für Textilwaren sowie wegen der Resorbierbarkeit
als chirurgische Hilfsmittel brauchen lassen, und schließlich daß man durch Pressen
bei hoher Temperatur auch feste Körper bilden kann, die dann aber hart und hornartig
sind und sich deshalb zur Herstellung von Knöpfen, Griffen ö. dgl. eignen. Zwar
ist an gleicher Stelle auch erwähnt, daß sich bei der Kaltvulkanisation des Polyvinylalkohols
mittels Schwefelchlorürlösung in Schwefelkohlexfstoff weichgummiartige Produkte
erzielen .lassen, indessen handelt es sich bei diesen bereits um andere chemische
Verbindungen; die eben wegen des Schwefelgehalts für die vorliegenden Zwecke nicht
in Betracht kommen und die im übrigen in bezug auf ihr sonstiges Verhalten noch
nicht untersucht sind. Nicht bekannt war dagegen, daß sich aus Polyvinylalkohol
selbst ebenfalls massive Körper mit weichgummiähnlichen Eigenschaften herstellen
lassen. Dies lag um so weniger nahe, als bisher nur beobachtet worden war; daß reiner
Polyvinylalkohol,wenn er anfangs vielleicht eine gewisse Weichheit besitzt; allmählich
in einen völlig harten Zustand übergeht. Durch Versuche des Erfinders ist demgegenüber
festgestellt worden, daß sich aus der Masse, gleichgültig ob sie in reinem Zustande
oder mit Zusätzen von chemisch
indifferenten Füllmitteln verarbeitet
wird, nicht nur feine Fäden und Häute, sondern auch verhältnismäßig dickwandige
Gebilde erzeugen lassen, welche einerseits eine für technische Zwecke genügende
Stärke - und Steifheit besitzen und andererseits auch wieder-nicht in dem bisher
beobachteten Zustand vollkommener- Härte übergehen, vielmehr die erwähnten weichgummiartigen
Eigenschaften besitzen und dauernd bewahren. Diese Eigenschaften erhalten die Gegenstände
dadurch, daß der Masse zuvor ein geeignetes Weichmachungsmittel einverleibt wird,
als welches insbesondere Stoffe, wie Glykol, Zucker und in erster Linie Glycerin,
in Betracht kommen. Die Wirkung dieser Mittel beruht wahrscheinlich auf der Tatsache,
daß sie imstande sind, in der Masse eine gewisse Wassermenge gebunden zu halten,
welches in seiner Eigenschaft als Lösungsmittel die Masse vor der Erhärtung bewahrt.
Für die praktische Brauchbarkeit der aus dem Stoff hergestellten Dichtung ist es
von Bedeutung, daß der auf diese Weise erzielte Zustand im Laufe der Zeit keineswegs
verlorengeht. Entweder ist die Dichtung gegenüber der Außenluft so hermetisch abgeschlossen,
daß die gebundene Wassermenge schon aus diesem Grunde nicht entweichen kann, dann
bleibt die Dichtung auch bei Einwirkung von öl und Brennstoff dauernd weich, weil
diese Flüssigkeiten den Wassergehalt unverändert lassen; oder aber die Dichtung
hat Verbindung mit der Außenluft, dann entnimmt sie infolge des beigefügten hygroskopischen
Mittels die zu ihrer Weichhaltung erforderliche Feuchtigkeit nötigenfalls stets
selbsttätig aus der Luft. Ebenso wie auf diese Weise der Weichheitsgrad beständig
aufrechterhalten wird, bewahren die massiven Gebilde, wie die Beobachtung gelehrt
hat, auch dauernd die sonstigen für Dichtungen bedeutsamen Eigenschaften, wie Biegsamkeit
und Rückfederung in den Ausgangszustand nach etwaiger Verformung. Dabei ist von
Bedeutung, daß auch das Hilfsmittel, wie Glycerin, in. der Masse unbeeinflußt erhalten
bleibt, selbst wenn diese der dauernden Einwirkung von Öl oder Treibstoffen ausgesetzt
ist. Dies ist sogar der Fall, wenn die Dichtung mit reinem Alkohol in länger dauernde
Berührung kommt; es ist festgestellt worden, daß Alkohol allenfalls die Oberfläche
des Körpers durch Entziehung des Glycerins beeinflußt, aber nicht in die Tiefe dringt,
so daß die durch den Glycerinzusatz erzeugten Eigenschaften unbeeinträchtigt bleiben.
-
Von erheblicher Bedeutung für die Brauch barkeit als Dichtungsmittel
ist weiterhin die Tatsache, daß die mit hinreichender Wandstärke hergestellten @
Gegenstä.nde sich durch besonders große Zug-, Druck- und Reißfestigkeit auszeichnen.
Sie zeigen, wie erwähnt, keine Alterungserscheinungen, d. h. sie werden im Laufe
der Zeit nicht mürbe und brüchig, wie dies bei Gummidichtungen der Fall-?ist, die
deshalb immer nur eine beschränkte Lebensdauer haben. Dieses günstige Verhalten
hängt. offenbar ebenfalls mit der .selbsttätigen Erhaltung des die Geschmeidigkeit
bedingenden Wassergehalts zusammen. Diese überlegenheit gegenüber Dichtungen aus
Weichgummi wird nun aber noch wesentlich durch den Umstand gesteigert, daß Gegenstände
aus Polyvinylalkohol eine besonders glatte, glasartige Oberfläche aufweisen, so
daß der Reibungskoeffizient auffallend gering ist. In Verbindung mit der großen
Scherfestigkeit ergibt diese gute Gleiteigenschaft des Polyvinylalkohols die besondere
Eignung des Erfindungsgegenstands für alle solche Fälle, wo umlaufende Teile abzudichten
sind oder wo die Dichtung mittels eines auf ihr gleitenden Körpers angezogen werden
muß. Legt man eine gemäß der Erfindung hergestellte Dichtungsscheibe unter ein verschraubbares
Verschlußstück, so kann man leicht feststellen, daß auch bei .stärkstem Anziehen
des Schraubverschlusses keine Mitnahme des Dichtungsstoffes und überhaupt keine
Beschädigung der Dichtung eintritt. Wegen dieser zahlreichen Vorzüge, die zum großen
Teil bisher nicht bekannt sind und die auch nicht beobachtet werden konnten, weil
man noch keine massiven Weichkörper aus Polyvinylalkohol hergestellt hatte, ist
der Erfindungsgegenstand berufen, eine bisher noch offene Lücke im Maschinen- und
Apparatebau in einwandfreier Weise auszufüllen.
-
Die aus Polyvinylallkohol gebildeten Dichtungen können in bekannter
Weise Verstärkungseinlagen, z. B. Gewebeseelen, enthalten. Die Masse kann durch
Tränken oder Aufstreichen auf die als Träger dienenden Gewebe aufgebracht werden.
Wenn es die Umstände zulassen, können die Gegenstände auch einseitig aus Kautschuk
gebildet werden, der dann als Überzug aufgebracht wird, wobei als Zwischenschicht,
um ein besonders gutes Haften des Kautschuks herbeizuführen, eine Mischung aus beispielsweise
Polyvinylalkohol und Latex verwendet werden kann. Gegebenenfalls können auch andere
Pölyvinylderivate z. B. in Beimengung Anwendung finden, vorausgesetzt, daß die für
Dichtungen günstigen Eigenschaften der Masse im ganzen und vornehmlich an der wirksamen
Oberfläche hierdurch nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Wenn es darauf ankommt,
eine Fläche der Dichtung auch gegen den Ein-
$.uß von Wasser möglichst
unempfindlich zu machen, so kann man diese Fläche durch bekannte Mittel, z. B. .durch
Erhitzung oder Behandlung mit Formalin und ähnlichen Mitteln, härten. Selbstverständlich
darf:.";sieh
tung als Ganzes die gewünschte Weichheit und Biegsamkeit zu erhalten,