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Dichtungselemente aus Leder und Verfahren zu ihrer Herstellung Es
ist bekannt, Dichtungselemente aus Leder, z. B. chromgegerbtem, vegetabilisch gegerbtem
oder kombiniert Chrom- und vegetabilisch gegerbtem Leder herzustellen. So hat man
unter anderem Dichtungelemente z. B. in Form von U-förmigen, winkelförmigen oder
dachförmigen Manschetten hergestellt, die vorwiegend in der Hydraulik, aber auch
als Wellendichtungen verwendet werden. Derartige Dichtungselemente haben den Nachteil,
daß bei Verwendung von Ölen als Sperrflüssigkeit das Öl vor allem bei .der Hydraulik
infolge der Saugfähigkeit des Leders und des herrschenden Druckes in die Manschette
eindringt oder sogar durch die Manschette dringt. Das hierbei auftretende Weichwerden
-der Manschette gibt häufig AnlaB zum Undicht-,verden. Bei Verwendung von Wasser
als Hydraulikflüssigkeit treten .die gleichen Erscheinungen auf. Dies gilt auch
für Wasser, das Zusätze enthält, welche die Schmierfähigkeit des Wassers erhöhen,
wie z. B. emulgiertes Öl, und bei Ver-,vendung des Wassers als Druckflüssigkeit
allgemein gebräuchlich sind.
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Gegenstand der Erfindung sind Dichtungselemente aus Leder, wie z.
B. C'hromledermanschetten, welche die vorstehend erwähnten Nachteile nicht aufweisen
und ihren Zweck in einwandfreier Weise erfüllen. Derartige Dichtungselemente können,
wiegefundewurde, dadurch hergestellt werden, daß das zur Herstellung derselben dienende
Leder zunächst mit einer Lösung eines Polyesters, die mit einer angem:ssenen Menge
eines Diisocyanats versetzt ist, z. B. durch Einlegen in die Lösung imprägniert
wird und nach der Imprägnierung (nach Herausnehmen aus der Imprägnierflüssigkeit)
zwecks Verdunsten des Lösungsmittels einer z. B. 11/z- bis 21/2stündigen Erwärmung
bei etwa 70° unterworfen und hierdurch getrocknet wird. Hierbei findet eine teilweise
Reaktion der Komponenten
statt. Das so behandelte Leder wird nun
z. B. in Form geeigneter Rohlinge durch Preß.druck bei erhöhter Temperatur, z. B.
einehi Druck von etwa Zoo kgjcm2 bei etwa i oo°, während einer Zeit von etwa 6 bi.s.
io Min. verformt. Nach dem Pressen, werden :die Preßlinge einige :Zeit, z. B.
16 bis 24 Std" bei erhöhter Temperatur, z. B. bei etwa 70°, gelagert, wobei
die Reaktion zwischen Polyester und Diisocyanat weitergeht. Nach dieser Behandlung
werden die Preßlinge z. B. durch Ausstechen auf das gewünschte Erzeugnis, z. B.
Manschetten, verarbeitet. Vorteilhaft werden die so erhaltenen Produkte noch einer
an sich bekannten Imprägnierung mit 01, z. B. einem Mineralöl oder einem trocknenden
Öl, oder einem Paraffin" unterworfen.
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Für die Durchführungdes Verfahrens haben sich Lösungen von nicht modifiziertes
Alkydhar25"en, die noch freie Hydroxylgruppen aufweisen, ,als gut geeignet erwiesen.
Nähere Angaben über die Zusammensetzung dieser Alkydharze finden sich in der Veröffentlichung
von O. Bayer, »Das Diisocyanatpolya-dditionsverfahren« (Polyurethane), Zeitschrift
»Angewandte Chemie«, 59. Jahrs. 1947 (Nr. 9), und »Angewandte Chemie«, Jahrs. 62
(1950), S. 57 bis- 66, sowie bei Müller, Kunststoffe auf Polyesterbasis, »Kunststoffe«,
Bd. 4 (1951), S. 13 bis i9, und Hebermehl, Isocyanate als Lackrohstoffe, »Farben,
Lacke, Anstrichstofe« (194ö), S. 123 bis 12ö.
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Für die Durchführungsdes Verfahrens hat sich das Reaktionsprodukt
aus 3 Mol Adipinsäure + i Mol Triol -h 3 Mol Butylenglykol als gut geeignet erwiesen.
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Es können aber auch andere Polyester Verweh-Jung finden, wie z. B.
solche aus 3 Mol Adipinsäure -f- i Mol Triol -h 3 Mol Butylenglykof oder 3 Mol Adipinsäure
-I- 2 Mol Triol -I- 2 Mol Butylenglykol oder aus 3 Mol Adipinsäure -h 4 Mol, Triol
oder aus 2,5 Mol Adipinsäure -I- o,5 Mol Phthalsäure -f- 4 Mol Triol. Unter diesen
haben sich die an erster und zweiter Stelle genannten am besten bewährt.
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Von Diisocyanaten kommen für die Durchführung :des Verfahrens u. a.
die -Addition.sverbin-Jungen von 3 Mol Toluylen-.Diisocyanaten und i Mol Hexantriol
und (das N@aphthylen-i, 5-,ID.iisocyanat in Betracht. Das Verhältnis von Polyester
zu Diisocyanat kann je nach den gewünschten Eigenschaften, z. B. Standfestigkeit
oder Härte des Dichtungselements, varriiert wenden. Auf ioo Gewichtsteile des Polyesters
können z. B. 15 oder 25 oder 5o oder 75 Gewichtsteile Diisocyanat' oder auch mehr
angewendet werden. So wurden die günstigsten Ergebnisse erzielt, wenn auf ioo Ge--=
wichtsteile Polyester (Festsubstanz) etwa 15 bis 5o Gewichtsteile Diisocyanat, z.
B. die Additionsverbindung von 3 Mol Toluylen-Di$ocyanat + i Mol Hexantriol (Festsubstanz)
angewendet werden. Je nach dem angewendeten Mengenverhältnis von Polyester und Diisocyanat
:kann eine mehr oder wenig er weitgehende Reaktionf des Polyesters. mit dem Di,i.socyan@at
erzielt werden. Im allgemeinen hat sich gezeigt, daß mit steigendem D:iiisocyanatgehalthärtere
Produkte erhalten wanden.
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Das Verfahren ist auf reines Chromleder und Leder, das kombiniert
chromgegerbt und. vegetabdli'sch gegerbt- worden ist, anwendbar. Das- Verfahren
eignet .sich insbesondere für die Herstellung von Hydraulikmanschetten, aber auch
für Produkte, ,die als Wellendichtungen geeignet sind.
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Als Lösungsmittel füI die Reaktionsteilnehmer kommt u. a. Äthylacetat
in Betracht, das auch in. Mischung 'mit anderen Lösungmitteln, z. B. Methylenchlorid,
verwendet werden kann. So kann man z. B. Diisocyanate,. die in, Methylenchlorid
gelöst im Handel .sind, in dieser Lösung verwenden und den Polyester, der mit .dem
betreffenden Diisocyanat in Reaktion gebracht werden. soll, gelöst in Äthylacetat
zur Anwendung bringen.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Leder vor dem Imprägnieren
gut zu trocknen. Dies kann z. B. durch etwa zweistündiges Erwärmen im Trockenschrank
bei etwa. 6o° oder durch Einlegen des Leders in wasserfreies Aceton und anschließend
etwa einsturndige Trockenbehandlung bei etwa 6o° erfolgen.
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Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Vielseitigkeit der
Durchführungsmöglichkeiten der Erfindung. Beispiel i Ein Stanzling aus einer Chromlederhaut
von etwa 4 mm Dicke wird 2 Std. lang bei 6o° im ,Trockenschrank,erwärmt. Alsdann
wird er in eine 5oo/oige Lösung, die auf ioo Gewichtsteile eines Polyesters aus
3 Mol Adipinsäure -h i Mol Triol -I- 3 Mol Butylenglykol 14 Gewichtsteile eines
Additionsproduktes aus 3 Mol Toluylen Diisocyanat -I- i Mol Hexantriol in Äthylacetat
-I- Methylenchlorid enthält, eingelegt. Nach vollkommener Durchtränkung wird der
Stanzling aus der Lösung herausgenommen, etwa 2 Std. lang bei etwa 70° getrocknet,
wobei sich das Lösungsmittel verflüchtigt. Der Stanzling zeigt am Ende des Trockenvorgangs
eine Gewichtszunahme von etwa 25 %. Der Stanzling wird dann in einer Metallform
unter einer hydraulischen Presse bei etwa ioo° und einem Druck von etwa Zoo kg/cm2
io Min. lang verpreßt und "der Preßling anschließend etwa 2o Std. bei 70° gelagert.
Hierauf wird aus dem Preßling eine Manschette ausgestochen und ioo Std. in 6o° warmes
Mineralöl (Shell AB i i) eingelegt, wobei die Manschette etwa 15 Gewichtsprozent
Öl aufnimmt. Die so hergestellte Manschette ist für Wellendichtungen geeignet. -
Beispiel e , Eine aus einem chromgegerbten, ioo/o Cr20g enthaltenden ungefärbten
Leder von 3 mm Dicke ausgestanzte Scheibe von etwa 11,5 cm Durchmesser wird io Min.
in wasserfreies Aceton gelegt und dann i Std. lang in einem Trockenschrank auf 6o°
gehalten. Die ;getrocknete Scheibe wird in. eine Lösung getaucht, deren 5oo/oiger
Gehalt an Feststoffen in Äthylacetat -I- Methylenchlorid gelöst ist
und
aus einem Gemisch besteht, daß auf ioo Gewichtsteile einem Polyester aus 3 Mol Adipinsäure
-f- 4. Mol Triol 2o Gewichtsteile des Additionsproduktes aus 3 Mol Toluylen Diisocyan:at
-i- i Mol Hexantriol enthält. Nach Sättigung der Scheibe mit Lösung wird sie herausgenommen
und i1/2 Std. bei 70° getrocknet.
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Die Gewichtszunahme beträgt etwa 22 Gewichtsprozent. Die Scheibe wird
dann in einer Metallform bei etwa ioo:° unter etwa Zoo kg/cm2 Druck in 15 Min. verformt.
Der Preßling wird io Std. bei 8o° gelagert.
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. Alsdann wird eine Manschette ausgeschnitten und diese in einem Mineralöl
mit der Viskosität von 8,4° Engler bei 2o° C bzw. 6,9° E bei 25° C bzw. 5,6° E bei
30° C 50 Std. bei 6o° C gelagert.
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Die Gewichtszunahme beträgt dann etwa 15%. Die Manschette ist als
Hydraulikabdichtung für hohe Drücke verwendbar.
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Beispiel 3 Es wird zunächst eine 3 mm dicke Scheibe aus chromgegerbtem
Leder wi;e bei Bei@spiiel 2 hergestellt; die Durchtränkung erfolgt jedoch mit einer
Lösung, die auf ioo Gewichtsteile eines Reaktionsproduktes aus 3 Mol Adipinsäure
-i- i Mol Triol -I- 3 Mol Butylenglykol (Triol = Glycerin, Hexantriol, Trimethylolpropan)
45 Gewichtsteile des Additionsproduktes aus 3 Möl Toluylendiisocyanat -h i Mol Hexantriol
in Äthyl.acetat + Methylenchlorid :gelöst enthält. Die Gewichtszunahme nach zweistündigem
Trocknen bei 70° beträgt 17 %. Die Weiterbehandlung erfolgt wie bei Beispiel 2.
Die Ölaufnahme beträgt etwa 5 %. Die abgestochene Manschette ist als Hydraulikabdichtung
für hohe Drücke anwendbar.