DE9018056U1

DE9018056U1 - Dichtungselement

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Publication number: DE9018056U1
Application number: DE9018056U
Authority: DE
Original assignee: Meteor Gummiwerke KH Badje GmbH and Co
Current assignee: Meteor Gummiwerke KH Badje GmbH and Co
Priority date: 1990-11-09
Filing date: 1990-11-09
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2000-11-10

Description

DIPPING. HORST ROSE DIPLrING. PETE& KOSEL : DIPPING/ PETER SOBISCH PATENTANWÄLTE ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Patentanwälte Rose, Kosel & Sobisch · Odastrasse 4a

Odastrasse4a, D-37581 Bad Gandersheim D-37581 Bad Gandersheim

Germany

Telefon (05382)4038 Telex957422siedpd Telefax (05382)4030

IhrZeichen/Yourref. UnserZeichen/Ourref. DatunVDate

2271/16 18. April 1994

Meteor Gummiwerke K. H. Bädje GmbH & Co.

BESCHREIBUNG

Dichtungselement

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dichtungselement entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Dichtungselemente, deren wenigstens eine Dichtungsfläche mit einer relativ zu dieser bewegbaren Gegenfläche zusammenwirkt und die zu diesem Zweck mit reibungsmindernden Belägen überzogen sind, sind grundsätzlich bekannt. Ein Anwendungsfall solcher Dichtungen liegt beispielsweise bei Kfz-Scheiben, bei denen einerseits eine zuverlässige Abdichtung zwischen Rahmen und Scheibe gefordert wird, wobei jedoch die Öffnungs- bzw. Schließbewegung der Scheibe trotz der Dichtung möglichst wenig behindert werden darf.

Ein Problem derartiger Dichtungsbauteile liegt in der

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Bankkonto: NORD/LB, NL Bad Gandersheim (BLZ250 5Q0O0), &o?-_#Nrt 2&eacgr;_#1_#&iacgr;8 97CC· ?oslSirokonto: Postgiroamt Hannover (BLZ 250100 30), Kto.-Nr. 66715-307

Ol zuverlässigen Verbindung des reibungsmindernd wirkenden Belages mit der Substanz des Grundkörpers. Aus der EP 0 154 121 Al ist ein solches Dichtungselement bekannt, dessen Grundkörper aus Kautschuk besteht, wobei ein vorgefertigter, die reibungsmindernde Beschichtung bildender Belagstreifen in einem Strangpreßverfahren mit dem Grundkörper zusammengeführt wird, durch eine Strangpreßdüse ausgepreßt und anschließend einer Vulkanisation unterzogen wird.

Polymere Beschichtungen, die einen niedrigen Gleitreibungskoeffizienten aufweisen, sind grundsätzlich bekannt. Diese können beispielsweise aus Polytetrafluorethylen bestehen. Die Ausbildung eines Verbundprofils, bestehend beispielsweise aus Gummi und einer Gleitschicht aus diesem Werkstoff, gestaltet sich jedoch aufgrund der unterschiedlichen Elastizitätseigenschaften dieser beiden Werkstoffe schwierig, so daß bei kleinen Biegeradien mit Ablöseerscheinungen, Faltenbildung im Bereich der Gleitschicht und dergleichen zu rechnen ist.

Aus der DE 37 41 251 Al ist ein Verfahren zur Herstellung eines polymerbeschichteten Schaumstoffes an sich bekannt, bei welchem auf eine Schaumstoffschicht das die folienartige Beschichtung bildende Material in einem flüssigen Zustand aufgebracht wird, und wobei der auf diesem Wege hergestellte Verbundwerkstoff als Dämpfungs- und Isolationsschaum, beispielsweise im Rahmen von zweiseitig klebefähigen Montageklebebändern, benutzt wird.

Ein Aufbringen reibungsmindernder Schichten auf Dichtungskörper ist darüber hinaus in der Form von Beflocken oder auch Lackieren an sich bekannt.

Aus der DE-Offenlegungschrift 1 450 364 ist es an sich

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Ol bekannt, in einem Lösungsmittel ein aus Polyurethanharz und meist einem Gleitmittel, wie z.B. Chlortrifluorethylen oder Polytetrafluorethylen, als Füllstoff bestehendes Vorpolymer zu lösen. Die Lösung wird unmittelbar auf die Dichtungsoberfläche des Grundkörpers 7, 12, 16 aufgebracht, getrocknet und durch Einwirkung der Luftfeuchtigkeit gehärtet, so daß eine erste Schicht 5, 10, 13 mit einer Dicke von 0,025 mm bis 0,075 mm entsteht. In der Regel sind größere Gesamtdichtdicken erforderlich, Dann wird nachfolgend wenigstens eine weitere Schicht 9, 11, 14 in der gleichen Weise jeweils auf die voraufgehende Schicht aufgebracht. Die Aufbringung in einer Lösung ist aufwendig, zeitraubend und umständlich. Dies gilt vor allem, wenn einerseits zur Herabsetzung des Reigbungswiderstands des Polyurethanharzes ein Gleitmittel zugesetzt werden muß, und wenn andererseits mehrere Schichten zeitaufwendig nacheinander zu überlagern sind.

Aus der US-Re. 24 478 ist es an sich bekannt, die in Querrichtung gewellte Oberfläche von Grundkörpern 14, 24 aus Siliconkautschuk von O-Ringen 10, 20 mit einem Überzug 13, 23 zu versehen, um den O-Ring widerstandsfähig gegen Chemikalien und Lösungsmittel zu machen und seine Elastizität auch bei längerem Einsatz bei extremen Temperaturen beizubhalten. Der Überzug soll vorzugsweise aus Polytrifluorchlorethylen , ggf. auch aus z.B. Polytetrafluorethylen, Polyvinylchlorid, Polyethylen oder Polyamid bestehen. Die Aufbringung des Überzugs soll durch Eintauchung in eine Lösung oder Dispersion und ggf. mit nachfolgendem Aufheizen und Aufschmelzen der Überzugspartikel in mehreren Schichten geschehen.

Aus der EP 329 048 Al ist es an sich bekannt, ein Dichtungsprofil 10 für einen Kraftfahrzeug-Fensterschacht durch Koextrusion aus Gummiarten unterschiedlicher Härte

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Ol 22, 23 herzustellen. An den Auslaß der Extrusionsdöse 21 ist ein Führungsring 24 mit radialen 25 und axialen Kanälen 25a für Streifen 14 angebaut. Die Streifen 14 bestehen z.B. aus 0,08 bis 0,6 mm dickem Polytetrafluorethylen und werden vor ihrer Aufbringung auf Dichtlippen 11 des Dichtungsprofils auf ihrer Rückseite 14a mit Klebstoff besprüht 27. Dies ist baulich recht aufwendig. Die Streifen 14 werden nicht zusammen mit dem Gummiprofil 10 koextrudiert, sondern nachträglich aufgeklebt.

Die DE 30 36 025 Al zeigt als an sich bekannt einen Dichtungsring, dessen Grundkörper 1 an seiner Dichtkante 2 mit einem chemisch gebundenen, fluororganischen Antifriktionsüberzug von 0,01 bis 1,0 pm Dicke versehen ist.

Aus der US 2 597 976 A ist es an sich bekannt, einen Dichtungsring aus vulkanisiertem gummiartigen Stoff mit einer Schicht eines filmbildenden Stoffes zu überziehen, der widerstandsfähig gegen Anlösung und Quellung infolge Diffusion flüssiger Kohlenwasserstoffe ist. Wenn eine besonders feste Bindung zwischen dem Dichtungsring und der Schicht gewünscht wird, kann die zu beschichtende Oberfläche mit einem Haftvermittler behandelt werden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Dichtungselement der eingangs bezeichneten Gattung dahingehend auszugestalten, daß sich ein Dichtungselement von hoher Elastizität und Dichtungswirkung mit einem im Bereich relativ zueinander bewegter Dichtungsflächen niedrigem Gleitreibungskoeffizienten ergibt, welches gleichzeitig eine hohe Biegefähigkeit aufweist, ohne daß der Verbund zwischen der reibungsmindernden Gleitschicht und der Substanz des Grundkörpers beeinträchtigt bzw. Dichtungssowie Gleitreibungseigenschaften gemindert werden.

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Ol Gelöst ist diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist hiernach, daß im Rahmen der Beschichtung bestimmte thermoplastische Werkstoffe benutzt werden, insbesondere ein Ethylen-Chlortrifluorethylen-Copolymer. Ein solcher Werkstoff ist beispielsweise aus dem Prospekt "HALAfT^, Der vielseitige thermoplastische Fluorkunststoff" der Firma ALLIED CORPORATION ENGINEERED PLASTICS, P.O. Box 2332 R, Morristown, N.J.

07960, USA, bekannt. Die Beschichtung kann allein aus diesem Werkstoff bestehen, welcher in einer geeigneten Schichtdicke auf den Grundkörper gebracht wird. Ein wesentlicher Vorteil dieses Werkstoffs liegt darin, daß ein gutes Haftungsvermögen relativ zu Kautschuk und kautschukartigen Werkstoffen gegeben ist und daß dieser Stoff im Sinne des Erfindungsgegenstands günstige Gleiteigenschaften aufweist. Es wird durch diese Beschichtung die Festigkeit und Steifigkeit des Werkstoffs des Grundkörpers überhaupt nicht beeinflußt, und es kann der Grundkörper ohne Beeinträchtigung der Verbundwirkung mit der Beschichtung zur Anpassung an sehr kleine Biegeradien gebogen werden. Auch wird die Härte des Werkstoffs des Grundkörpers überhaupt nicht beeinflußt, so daß ein auf diese Weise gebildetes Dichtungsbauteil ein hohes elastisches Anpassungsvermögen auch an Unebenheiten einer Dichtungsfläche aufweist. Falls im Einzelfall die mechanischen Eigenschaften dieses Grundwerkstoffs modifiziert werden sollen, kann dieser auch als Mischpolymerisat mit anderen Thermoplasten Verwendung finden, wobei in diesem Zusammenhang beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyamid, Polyäthylen, Polypropylen, usw. zu nennen wären.

Die Aufbringung der reibungsmindernden Beschichtung im

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Ol Rahmen eines Sinterprozesses entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 führt zu einer besonders zuverlässigen Verbundwirkung mit dem Grundkörper. Zur Aufbringung einer Pulverbeschichtung kann von den üblichen, an sich bekannten Vorrichtungen Gebrauch gemacht werden, wobei eine Aufheizung des genannten Werkstoffs bis zu Temperaturen von ca. 300⁰C stattfindet. Bei diesen Temperaturen wird das aufgebrachte Pulver in einen schmelzflüssigen Zustand versetzt und bildet eine gleichmäßige Beschichtung, die nach Abkühlung einen zuverlässigen Verbund mit dem kautschukartigen Werkstoff des Grundkörpers bildet. Im Rahmen des aufzubringenden Pulvers kann jedoch auch eine Mischung von Stoffen der eingangs bezeichneten Art vorliegen, welche ggf. unter Anpassung der Verfahrenstemperaturen in gleicher Weise verarbeitet wird.

Alternativ kann die Beschichtung entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 3 auch durch Extrudieren oder Spritzgießen aufgebracht werden.

Anwendung finden kann das erfindungsgemäße Dichtungselement entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 4 und 5 bei unterschiedlich gestalteten Dichtungen, beispielsweise bei im wesentlichen ruhenden Dichtungen, wie Fenstereinfassungen, Tür- oder Karosseriedichtungen, bei Schiebedächern und dergleichen, bei denen zwei einander gegenüberstehende Dichtflächen lediglich von Zeit zu Zeit und relativ langsam relativ zueinander bewegt werden. Das Dichtungselement kann jedoch auch bei rotierenden Dichtungen Verwendung finden, bei denen die abzudichtenden Flächen verhältnismäßig raschen relativen Bewegungen jeweils über größere Zeiträume unterliegen.

Über die eingangs genannten Werkstoffe sind Gleitreibungskoeffizienten entsprechend den Merkmalen des Anspruchs

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Ol erreichbar, so daß eine optimale Leichtgängigkeit der einander gegenüberstehenden Dichtflächen gegeben ist, und zwar bei gleichmäßiger und dauerhafter Dichtwirkung.

Die Dicke der Beschichtung kann entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 7 in weiten Grenzen variiert werden. Nachdem der Grundkörper und die Beschichtung ein einheitliches Bauteil bilden, sind im Biegungsfall der Werkstoff des Grundkörpers und derjenige der Beschichtung in etwa ähnlichen Verformungsbedinungen ausgesetzt, so daß sich bei unterschiedlichen Elastizitäten voneinander abweichende Spannungszustände ergeben. Die Dicke der Beschichtung kann innerhalb der gegebenen Grenzen den zu erwartenden bzw. maximal zulässigen Verformungen angepaßt werden. Gleichzeitig kann über die Dicke der Beschichtung auch der Reibungskoeffizient in gewissen Grenzen beeinflußt werden.

Die Merkmale der Ansprüche 8 und 9 sind auf unterschiedliche Arten der Anbindung der Beschichtung an die Substanz des Grundkörpers gerichtet. Diese Anpassungen können in Aufrauhungen der Oberfläche, jedoch auch in der Zwischenanordnung einer Haftvermittlungsschicht bestehen. Im Rahmen der Haftvermittlungsschicht kann von den handelsüblichen Substanzen Gebrauch gemacht werden. Indem die zu beschichtende Teilfläche des Grundkörpers in diesem Sinne auf eine Anbindung der Beschichtung vorbereitet worden ist, kann die Zuverlässigkeit des Verbundes zwischen Grundkörper und Beschichtung noch weiter verbessert werden.

Das Dichtungselement gemäß Anspruch 10 ist besonders wirtschaftlich.

Der Grundkörper kann grundsätzlich aus einem festen,

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Ol d.h. ungeschäumten, Werkstoff bestehen. Er kann jedoch auch aus einem Schaumwerkstoff, z.B. Moosgummi oder dergleichen, bestehen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten, stark schematisierten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung der Schichtenfolge eines erfindungsgemäßen Dichtungselements und

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Schichtenfolge eines anderen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dichtungselements.

Mit 1 ist in Fig. 1 der Grundkörper eines strang- bzw. streifenartig ausgebildeten Dichtungselements bezeichnet, welcher beispielsweise durch Extrudieren hergestellt ist und aus einem Elastomer, beispielsweise einem Weichgummi, besteht. Das Querschnittsprofil des Grundkörpers 1 ist unwesentlich - dieses muß lediglich zumindest durch eine Teilfläche 2 charakterisierbar sein, die mit einer reibungsmindernden Beschichtung 3 zu überziehen ist. Angestrebt wird für die Beschichtung 3 ein Gleitreibungskoeffizient zwischen 0,02 und 0,03, vorzugsweise jedoch gleich oder kleiner als 0,02.

Die Beschichtung 3 weist eine Schichtdicke 4 auf, die zwischen &Igr;&Ogr;&mgr;&pgr;&igr; und lOOpm gewählt ist. Sie besteht aus einem hochelastischen Werkstoff und steht in einem festen, unlösbaren Verbund mit der Substanz des Grundkörpers 1. Sie beeinträchtigt aufgrund ihrer geringen Schichtdicke weder die Festigkeit noch die Steifigkeit oder Härte des Grundkörpers 1.

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Ol Die Beschichtung 3 besteht vorzugsweise aus einem Ethylen· Chlortrifluorethylen-Copolymer. Zur Aufbringung der Beschichtung 3 wird erfindungsgemäß wie folgt vorgegangen:

Es wird die Substanz der Beschichtung 3 zunächst in Pulverform auf die Teilfläche 2 aufgetragen, wobei von üblichen Pulverbeschichtungsanlagen Gebrauch gemacht werden kann. Im Rahmen eines Sinterverfahrens wird diese Schicht durch Erwärmung auf Temperaturen bis zu 300⁰C in einen schmelzflüssigen Zustand versetzt, wobei sich eine gleichmäßige Schichtdicke ausbildet und wobei nach Abkühlung die Beschichtung 3 in einem festen Verbund mit der Substanz des Grundkörpers 1 steht.

Das genannte Pulver kann im Bedarfsfall zur Modifizierung seiner mechanischen Eigenschaften, beispielsweise der Flexibilität, mit anderen thermoplastischen Kunststoffen in Pulverform vermischt werden, beispielsweise Polyolyfinen wie Polyethylen oder Polypropylen bzw. Polyamid oder Polyvinylchlorid.

Die Beschichtung 3 kann unmittelbar auf die Teilfläche 2 aufgebracht werden. Zur weiteren Verbesserung der Hafteigenschaften der Beschichtung 3 ist jedoch eine vorbereitende Oberflächenbehandlung der Teilfläche 2 zweckmäßig. Dies kann beispielsweise durch mechanisches Aufrauhen, durch Korona-Behandlung, durch chemisches Aufrauhen, beispielsweise Ätzen mit oxydierenden Säuren, Halogenisieren, z.B. Einbinden von Chlor, Brom, Jod oder Fluor in die Oberfläche, oder durch Plasmabehandlung durchgeführt werden.

Zusätzlich zu einer Oberflächenbehandlung in dem genannten Sinne kann auf die aufgerauhte Oberfläche eine

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Haftvermittlerschicht 5 aufgebracht werden (Fig. 2), die ihrerseits das Bindeglied der reibungsmindernden Beschichtung 3 bildet. Im Rahmen dieser Haftvermittlerschicht 5 können die handelsüblichen Substanzen eingesetzt werden, worauf jedoch nicht näher eingegangen werden soll.

Ein in diesem Sinne über eine Teilfläche 2 beschichtetes Dichtungselement kann in vielfältiger Weise bei ruhenden Dichtungen, z. B. bei Tür- oder Karosseriedichtungen eingesetzt werden, wobei die Beschichtung 3 die eigentliehe Dichtfläche bildet, entlang welcher eine Gegendichtfläche, beispielsweise bei Kfz-Fenstern, bewegbar angeordnet ist, und wobei diese Bewegung aufgrund des geringen Gleitreibungskoeffizienten der Beschichtung 3 möglichst wenig behindert wird. Von besonderem Vorteil sind in diesem Zusammenhang die problemlose Biegbarkeit des Dichtungselements, welches somit auch zur sicheren überdeckung, bzw. Auskleidung auch kleinster Biegeradien geeignet ist. Ein solches Dichtungselement ist jedoch grundsätzlich auch bei bewegten, beispielsweise rotierenden, Dichtelementen verwendbar.

Claims

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DIPLrING. HORST ROSE DIPL-ING. PETER &bskL^: ' DIPUOiGi PETER SOBISCH

PATENTANWÄLTE ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Patentanwälte Rose, Kosel & Sobisch · Odastrasse 4a

Odastrasse4a, D-37581 Bad Gandersheim D-37581 Bad Gandersheim

Germany

Telefon (05382)4038 Telex 957 422 siedpd Telefax (05382)4030

IhrZeichen/Yourref. UnserZeichen/Ourref. Datum/Date

2271/16 _18> April 1994

Meteor Gummiwerke K. H. Bädje GmbH & Co.

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Dichtungselement, dessen Grundkörper (1) aus einem Elastomer, einem thermoplastischen Elastomer oder einem Thermoplast besteht, wobei wenigstens eine Teilfläche (2) der Oberfläche des Grundkörpers (1)

mit einer polymeren Beschichtung (3) von einer gegenüber dem Werkstoff des Grundkörpers (1) erhöhten Gleitfähigkeit überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Teilfläche (2) eine Beschichtung (3) aus einem Ethylen-Chlortrifluorethylen-Copolymer bzw. einem Mischpolymerisat dieses Stoffes mit anderen Thermoplasten wie Polyvinylchlorid, Polyamid, Polyethylen, Polypropylen, usw. aufgebracht ist.
2. Dichtungselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Beschichtung (3) in Pulverform auf die Teilfläche (2) aufgebracht und bis in einen schmelzflüssigen Zustand aufgeheizt worden ist, so daß sich nach Abkühlung ein Verbund mit dem Werkstoff

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Bankkonto: NORD/Lß, NL Bad Gandersheim (BLZ 250 5tJfoS^,_#l4to._;Är. &21? & 97& ^Poatgirol&nto: Postgiroamt Hannover PLZ 250100 30), Kto.-Nr. 66715-307

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Ol des Grundkörpers (1) ergeben hat.
3. Dichtungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (3) durch Spritzgießen oder Extrudieren auf die Teilfläche (2) aufgebracht ist.
4. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) eine streifenartige Gestalt aufweist.
5. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) eine ringartige Gestalt aufweist.
6. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitreibungskoeffizient der Beschichtung (3) gegenüber Glas zwischen 0,02 und 0,03, vorzugsweise jC 0,02, eingestellt ist.
7. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Beschichtung (3) Ipm bis 150&mgr;&pgr;&igr;, vorzugsweise lOpm bis &Igr;&Ogr;&Ogr;&mgr;&pgr;&igr;, beträgt.
8. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Teilfläche (2) vor dem Aufbringen der Beschichtung mechanisch, elektrisch oder chemisch aufgerauht ist.
9. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Teilfläche (2) eine Haftvermittlungsschicht (5) aufgebracht ist, die das Bindeglied zwischen dem Grundkörper (1) und der reibungsmindernden Beschichtung (3) bildet.

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10. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 oder bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) und die Beschichtung (3) durch Koextrusion miteinander verbunden sind.