EP4630509A1 - Dichtmasse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtmasse zur Abdichtung von metallischen Oberflächen mindestens umfassend Glukosesirup, Tonerde und Graphit, dadurch gekennzeichnet, dass der größte Gewichtsanteil (Gewichts-%) bezogen auf das Gesamtgewicht der Dichtmasse Glukosesirup ist, ihre Verwendung zur Abdichtung von beispielsweise Motorteilen, Getriebeteilen, Flansche, Rohrleitungen, Zylinderköpfe, Ölwannen, Turbinen, oder Druckluftanlagen, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Description

Dichtmasse

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtmasse zur Abdichtung von metallischen Oberflächen wie beispielsweise Verbindungsflächen von Motor- und Getriebeteilen, Rohrleitungen, Zylinderköpfen, Ölwannen, Turbinen, Pumpen oder Druckluftanlagen, insbesondere beständig gegen Öle, Kohlenwasserstoffe, Kühlflüssigkeiten, Kraftstoffe, Gas, Luft oder Teer.

Gattungsgemäße Dichtmassen sind seit langem bekannt und werden zum Beispiel unter den Markennamen Hylomar® der Firma Hylomar Ltd. UK, Dirko™ HT der Firma E IringKI inger AG Deutschland, Loctide ® Superflex® 596 und Teroson MS 9302 der Firma Henkel AG & Co. KGaA Deutschland angeboten.

Eine spezielle Dichtmasse zur Verwendung als flüssige Dichtung zur vor-Ort- Formierung wird beispielsweise in der US Patentschrift US 7,511 ,105 B2 beschrieben. Hier wird ein ganz spezielles Vinylpolymer mit vernetzbaren Silylgruppen beschrieben, das zusammen mit einem funktionalisierten Siloxanhärter ein Polyacrylat-Polysiloxanpolymer mit guten Abdichtungseigenschaften bildet.

Insgesamt zeichnen sich alle gattungsbildenden Dichtmassen dadurch aus, dass sie dauerelastisch, einkomponentig, pastös in ihrer Konsistenz vor dem Auftrag und im besten Fall über einen weiten Temperaturbereich stabil sind.

Dies wird bei den bisher im Stand der Technik bekannten Dichtmassen dadurch erreicht, dass sie auf synthetischen Polymeren als Hauptbestandteil basieren. Es sind verschiedene synthetische Polymerbasissysteme bekannt, wobei vor allem silikonbasierte Polymere oder polyurethan-polyesterbasierte Systeme verwendet werden. Die silikonbasierten Dichtmassen weisen zumeist einen hohen Anteil an Lösungsmittel wie z.B. Aceton oder Essigsäure in der aufzutragenden Paste auf, das zunächst verdampfen muss und es folgt eine Härtung (Vernetzung) der aufgetragenen Dichtmasse durch Luftfeuchtigkeit, die im Regelfall ca. 24 Stunden dauert.

Diese bekannten Dichtmassen zur Abdichtung von metallischen Bauteilen sind jedoch bereits aufgrund ihrer Inhaltsstoffe mit erheblichen Nachteilen behaftet.

Neben den flüchtigen, nicht-wässrigen Lösungsmitteln, die bei der Verwendung der Dichtmassen freigesetzt werden und als gesundheitsschädlich einzustufen sind, sind es insbesondere die synthetischen Polymere, insbesondere die silikonbasierten Polymere, die weder ein Recyceln der Dichtmassen zulassen, noch in irgendeiner Weise nachhaltig produzierbar sind und auch in der Entfernung vom Bauteil und in der Entsorgung von Resten problematisch sind. Überschüssig aufgetragene oder alte Dichtmasse muss zum Entfernen wiederum mit organischen Lösungsmitteln behandelt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Dichtmasse zur Abdichtung von metallischen Bauteilen zu Verfügung zu stellen, die nicht auf synthetischen Polymeren basiert, nachhaltig produziert werden kann, keine gesundheitsschädlichen Lösungsmittel umfasst und dennoch gute Abdichtungseigenschaften, eine weite Temperaturstabilität, eine sehr gute Beständigkeit gegen Öle, Kraftstoffe, Gas, synthetische Kühlmittel, Teer, Kohlenwasserstoffe, etc. hat und weder schrumpft noch seine Dauerelastizität verliert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Dichtmasse zur Abdichtung von metallischen Oberflächen mindestens umfassend Glukosesirup, Tonerde und Graphit. Erfindungsgemäß ist der größte Gewichtsanteil (Gewichts-%) bezogen auf das Gesamtgewicht der Dichtmasse Glukosesirup.

Unter dem Begriff Glukosesirup wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Mischung aus Glukose und einer geringen Menge Wasser verstanden. Die Mischung weist bevorzugt eine pastöse bis sirupartige Konsistenz auf. Glukose ist ein natürlich vorkommendes Kohlenhydrat. Von den Glukoseenantiomeren ist die D-Glukose die natürliche Form. Sie wird auch als Traubenzucker oder bei Lebensmittelinhaltstoffen als Dextrose bezeichnet und ist das häufigste Monosaccharid. Glukose wird industriell aus Stärke durch enzymatische Hydrolyse unter Verwendung der Glukose-Amylase erzeugt. Dabei entsteht Glukosesirup, der typischerweise einen Glukoseanteil von über 90 % (Gew.) aufweist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Glukoseanteil am Glukosesirup auch niedriger sein, beispielsweise ist der Glukoseanteil 85 Gew.-%, 84 Gew.-%, 83 Gew.-%, 82 Gew.-%, 81 Gew.-%, 80 Gew.-%, 79 Gew.-%, 78 Gew.-%, 77 Gew.-%, 76 Gew.-% oder 75 Gew.-%.

Der Anteil am Gesamtgewicht der Dichtungsmasse kann in einer bevorzugten Ausgestaltung in einem Bereich von 30 - 50 Gew.-% Glukosesirup liegen. In jedem Fall stellt erfindungsgemäß der Glukosesirup im Vergleich zu den übrigen Einzelbestandteilen den größten Anteil am Gesamtgewicht der Dichtungsmasse dar.

Unter dem Begriff Tonerde werden im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere einerseits Minerale verstanden, die überwiegend feinstkörnig (Korngröße < 2 pm) vorkommen, andererseits jedoch auch die Schichtsilikate, die nach ihrer schichtartigen Kristallstruktur aus Silizium und Sauerstoff, sowie Wasserstoff und meist Magnesium und Aluminium benannt sind. Beide Definitionen sind nicht deckungsgleich. Manche überwiegend feinstkörnig vorkommende Minerale, etwa Goethit oder Gibbsit, sind keine Silikate. Andererseits gibt es Schichtsilikate, wie etwa Kaolinit, die oft größer als zwei Mikrometer sind. Tonminerale bzw. Tonerden bezeichnen daher in der Regel solche Minerale, die eines der beiden Kriterien erfüllen. Beispiele für geeignete Tonerden sind Kaolinit, Chrysotil, Bentonit, lllit, Smectit, Vermiculit, Chlorit, Talk, Pyrophyllit, Montmorillonit, Beidellit, Nontronit, Saponit oder Hectorit, Glimmer. Insbesondere bevorzugt sind Vermiculit, Bentonit und Talk.

Tonminerale sind sehr weich und reagieren plastisch auf mechanische Beanspruchung. Tonminerale haben eine geringe Wasserdurchlässigkeit. Suspensionen von Tonmineralen reagieren thixotrop auf mechanische Beanspruchung. Unter dem Begriff Graphit wird ein sehr häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der Elemente verstanden. Er ist neben Diamant und Fulleren die dritte unter irdischen Normalbedingungen stabile Modifikation des Kohlenstoffs und kristallisiert meist im hexagonalen, sehr selten auch im rhomboedrischen Kristallsystem. Graphit entwickelt undurchsichtige, graue bis schwarze Kristalle in sechseckiger, tafeliger, schuppiger oder stegeiiger Form, die auf den Kristallflächen Metallglanz aufweisen. Massige oder körnige Aggregate sind dagegen matt. Seine Mohshärte beträgt zwischen 1 und 2, seine Dichte etwa 2,1 bis 2,3, und er hat eine grauschwarze Strichfarbe. Neben Naturgraphiten in unterschiedlicher Qualität sind auch technisch bearbeitete Graphite im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar. Hierzu zählen auch flockenförmige Graphite, Feinkorngraphite, isostatischer, extrudierter, vibrationsverdichteter, oder gesenkgepresster Graphit und Blähgraphit.

Mit der erfindungsgemäßen Dichtmasse ist es erstmals möglich, eine Dichtmasse zur Abdichtung von metallischen Bauteilen zur Verfügung zu stellen, die einen, insbesondere aber mehrere, der folgenden Vorteile gegenüber den bisher verwendeten Dichtmassen aufweist:

• gute Beständigkeit gegen Öle, Benzine, Dieselkraftstoffe, Gas, Luft, Ammoniak, Dampf, Teer, Kohlenwasserstoffe, synthetische Kühlmittel, etc.;

• nicht gesundheitsschädlich, daher sowohl sicher in der Verarbeitung und Anwendung als auch in der Nahrungsmittelindustrie einsetzbar;

• nachhaltig herstellbar aus überwiegend natürlich vorkommenden Bestandteilen;

• funktioniert ohne Härtung, daher kein Eintrocknen der Vorratschargen, keine zeitliche Begrenzung des Zusammenbaus und sofortige Dichtwirkung nach Zusammenbau ohne eine Härtungszeit abwarten zu müssen;

• nicht brennbar, auch unter diesem Aspekt ist ein gefahrloses Arbeiten sichergestellt;

• beugt Korrosion vor und schützt Metalle, Legierungen, Abstandpackungen, Sammlerpole etc.; • enthält keine organischen Lösungsmittel, keine synthetischen Polymere und keine Klebstoffe, was neben den umwelttechnischen Aspekten zudem keinen Einsatz von Lösungsmitteln wie Aceton oder Benzin erfordert, um Bauteile von der Dichtmasse zu reinigen. Ein Abwaschen der Flächen mit einem trockenen oder feuchten Lappen reicht;

• schrumpft nicht und ist dauerelastisch, daher wird die Dichtwirkung auch nach Jahren nicht durch ein Schrumpfen oder Aushärten beeinträchtigt;

• kann auch formfeste Dichtungen ersetzen, so dass ein aufwendiges Ausschneiden und Anpassen von festen Dichtungen nicht mehr erforderlich ist, beispielsweise bei einem Einsatz in der Abdichtung eines Zylinderkopfs oder einer Ölwanne;

• temperaturbeständig in einem Bereich zwischen - 35°C und 350°C, ggf. sogar höher, dadurch auch zur Abdichtung von Kälteanlagen geeignet, es zeigt kein Einfrieren wie bei den synthetischen Bindemitteln oder bei Kautschuk üblich;

• gegen hohen Druck beständig;

• kann durch Bürsten und Wasser entfernt werden, ggf. durch heißes Wasser;

• kann sehr gut dosiert werden, zum Beispiel ist die Dichtmasse in Tuben, Kartuschen, Eimern oder automatisierten Abgabeeinrichtungen verwendbar;

• abhängig von der Bauteiloberfläche kann eine sehr geringe Auftragsmenge bereits zu einer guten Abdichtung führen, oft ist nur die Hälfte der sonst üblichen Menge an Dichtmasse nötig.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Dichtmasse kein synthetisches Polymer.

Unter den synthetischen Polymeren werden insbesondere auch Kautschuke (synthetische und natürlich vorkommende), Polysiloxane, Polyacrylate sowie Polyurethane verstanden, die bisher in Dichtungsmitteln als Binde- bzw. Abdichtungsmittel einsetzt werden. Die erfindungsgemäße Dichtmasse ist durch den Verzicht auf synthetische Polymere mit ihrer Zusammensetzung überwiegend bzw. fast ausschließlich basierend auf natürlichen Rohstoffen deutlich umweit- und ressourcenschonender als bisher bekannte Dichtmassen. Zusätzlich müssen vorteilhafterweise auch keine organischen Lösungsmittel für die Herstellung und/oder Lagerung der Dichtmasse, zur Auftragbarkeit und/oder Aufbringung auf abzudichtende Bauteile verwendet werden. Die erfindungsgemäße Dichtmasse kann insbesondere auch ohne Härtung nach Zusammenbau eingesetzt werden, d.h. sie kann ohne eine Härtungszeit abwarten zu müssen verarbeitet werden. Soll die Dichtmasse wieder von Bauteilen entfernt werden, kann dies ebenfalls deutlich umweltschonender und ohne organische Lösungsmittel wie Aceton oder Benzin erfolgen. Die erfindungsgemäße Dichtmasse ist nicht gesundheitsschädlich und ist daher sicher in der Verarbeitung und Anwendung und kann auch in der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt werden. Sie enthält auch keine leicht flüchtigen Stoffe, die beim Ausgasen geruchsbelästigend oder gar gesundheitsschädlich sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung enthält die Dichtmasse weiterhin Wasser, Kieselgur, Ethylenglykol, Talk, einen Faserfüllstoff und/oder ein anderes funktionales Additiv.

Funktionale Additive können beispielsweise UV-Stabilisatoren, Rheologiehilfsmittel, Haftvermittler oder Konservierungsmittel sein. Typische Additive und die einzusetzenden Mengen sind dem Fachmann bekannt.

Durch die Zugabe einer gezielten Menge an Wasser kann die Konsistenz der Dichtmasse unter Optimierung der Verarbeitbarkeit eingestellt werden. Außerdem kann die gezielte Zugabe von Wasser bei der Herstellung der Dichtmasse helfen, die Bestanteile sehr homogen miteinander zu einer Paste zu vermischen.

Bevorzugt ist zugesetztes Wasser in einem Gewichtsanteil an der fertigen Dichtmasse von zwischen 2 Gew.-% und 8 Gew.-%, insbesondere bevorzugt von zwischen 4 Gew.-% und 6 Gew,-% und besonders bevorzugt von ca. 5 Gew.-% als Zusatz in der Dichtmasse enthalten. Durch die Zugabe von Ethylenglykol kann ebenfalls erreicht werden, dass sich die Bestandteile der Dichtmasse bei der Herstellung sehr gut zu einer Paste verbinden. Außerdem kann die Zugabe von Ethylenglykol, insbesondere von Monoethylenglykol, die Haftung der Dichtmasse an den metallischen Bauteilen positiv beeinflussen.

Bevorzugt ist Ethylenglykol, insbesondere Monoethylenglykol, in einem Gewichtsanteil an der fertigen Dichtmasse von zwischen 5 Gew.-% und 15 Gew.-%, insbesondere bevorzugt von zwischen 8 Gew.-% und 12 Gew,-% und besonders bevorzugt von ca. 9,0 - 9,9 Gew.-% als Zusatz in der Dichtmasse enthalten.

Auch Kieselgur, oft auch Diatomeenerde genannt, kann vorteilhafterweise zu der erfindungsgemäßen Dichtmasse zugesetzt werden. Aufgrund seiner sehr porösen Struktur ist das Mineral in der Lage große Mengen an Flüssigkeiten aufzunehmen. Bedingt durch die Tatsache, dass sich um eine amorphe Struktur handelt, trocknet das Mineral sehr homogen aus. Die hoch amorphe Struktur des Kieselgurs (Diatomeenerde) in Verbindung mit der Tatsache, dass Kieselgur chemisch vollkommen inert ist, macht es zu einem idealen Trägerstoff und technischen Füllstoff. Mit anderen Worten hilft die Zugabe von Kieselgur, die Beständigkeit, die Rheologie und die Homogenität der Dichtmasse positiv zu beeinflussen.

Bevorzugt ist Kieselgur in einem Gewichtsanteil an der fertigen Dichtmasse von zwischen 1 Gew.-% und 5 Gew.-%, insbesondere bevorzugt von zwischen 1 ,5 Gew.- % und 4 Gew,-% und besonders bevorzugt von ca. 2,0 - 3,0 Gew.-% als Zusatz in der Dichtmasse enthalten.

In einer alternativen oder kumulativen Ausführungsform ist in der erfindungsgemäßen Dichtmasse als Tonerdebestandteil eine Mischung aus zwei oder mehr verschiedenen Tonmineralien enthalten. Bevorzugt werden als Tonerdebestandteil dabei Vermiculit und Bentonit eingesetzt, insbesondere in einem Gewichtsverhältnis zueinander zwischen 1 ,5 :1 und 4:1. Insbesondere die hohe innere Oberfläche von Bentonit (400-600 m²/g), das thixotrope Verhalten, zu dem Bentonit in wässrigen Suspensionen führt, und die hohe Quellfähigkeit können vorteilhaft genutzt werden. Der Einsatz insbesondere der genannten quellfähigen Schichtsilikate zeigt positive Auswirkungen auf die Verarbeitungs- und Produkteigenschaften, wie Schmierwirkung, Standvermögen und Plastifizierung. Es kann aber auch eine Kombination anderer Tonmineralien als Bestandteil der Dichtmasse eingesetzt werden.

Insgesamt sollte der Gewichtsanteil der Tonmineralien an dem Gesamtgewicht der Dichtmasse nicht größer sein als der Gewichtsanteil des Glukosesirups am Gesamtgewicht.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Dichtmasse weist der Glukosesirup eine Dichte im Bereich von größer oder gleich 1 ,45 g/ml (bei 20°C) und kleiner oder gleich 1 ,65 g/ml (bei 20°C), insbesondere im Bereich von größer oder gleich 1 ,50 g/ml (bei 20°C) und kleiner oder gleich 1 ,62 g/ml (bei 20°C), und besonders bevorzugt im Bereich von größer oder gleich 1 ,55 g/ml (bei 20°C) und kleiner oder gleich 1 ,60 g/ml (bei 20°C), und/oder einen Wassergehalt von größer oder gleich 5,0 Gew.-% und kleiner oder gleich 30 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von größer oder gleich 10,0 Gew.-% und kleiner oder gleich 28,0 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von größer oder gleich 18,0 Gew.-% und kleiner oder gleich 24,0 Gew.-%, auf.

Ein solchermaßen definierter Glukosesirup bestehend aus Glukose und Wasser zeigt als Hauptbestandteil einer erfindungsgemäßen Dichtmasse überraschend vergleichbar gute Dichtungseigenschaften wie die bekannten synthetischen Bindemittel auf Siloxanbasis. Zugleich verleiht er der Dichtmasse Dauerelastizität, gute Temperaturbeständigkeit, zeigt keine Neigung zum Schrumpfen und wird nicht brüchig.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Dichtmasse Glukosesirup, Monoethylenglykol, Wasser, Vermiculit, Graphit, Bentonit, Kieselgur und Talk auf. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung besteht die erfindungsgemäße Dichtmasse aus Glukosesirup, Monoethylenglykol, Wasser, Vermiculit, Graphit, Bentonit, Kieselgur und Talk.

Insbesondere besteht eine Dichtmasse in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung aus:

• 30 - 50 Gew.% Glukosesirup,

• 20 - 35 Gew.-% Tonerde(n),

• 5 - 15 Gew.-% Graphit,

• 6 - 12 Gew.-% Ethylenglykol, insbesondere Monoethylenglykol,

• 1 - 5 Gew.-% Talk,

• 1 - 5 Gew.-% Kieselgur,

• 3 - 8 Gew.-% Wasser, wobei sich die jeweils aus den genannten Bereichen gewählten Anteile insgesamt zu 100 Gew.-% addieren und wobei der Anteil an Glukosesirup den größten Einzelanteil darstellt.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Dichtmasse expandierbaren Graphit. Es hat sich gezeigt, dass das expandierbare Graphit als Bestandteil vorteilhaft insbesondere die Wasserbeständigkeit und Standfestigkeit der Dichtmasse verbessert.

Unter expandierbarem Graphit wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere solcher Graphit verstanden, der beim Erhitzen eine Ausdehnung auf ein Vielfaches seines Volumens zeigt. Zur Herstellung von expandierbarem Graphit werden natürliche Graphitflocken in einem Bad aus Säure und Oxidationsmittel behandelt. Üblicherweise verwendete Oxidationsmittel sind Wasserstoffperoxid, Kaliumpermanganat oder Chromsäure. Konzentrierte Schwefelsäure oder Salpetersäure werden üblicherweise als einzubauende Verbindung verwendet, wobei die Reaktion bis zu vier Stunden bei Temperaturen von 30 ° C bis 130 ° C stattfindet. Nach der Reaktionszeit werden die Flocken mit Wasser gewaschen und dann getrocknet. Starttemperatur und Expansionsrate hängen von den Produktionsbedingungen und der Partikelgröße des Graphits ab. Temperatur und Expansionsrate hängen zudem vom Feinheitsgrad des verwendeten Graphits ab.

Durch die Anwesenheit von expandierbarem Graphit in der erfindungsgemäßen Dichtmasse kann die thermische und chemische Beständigkeit der Dichtmasse nochmals verbessert werden. Nach eingetretener Expansion tritt selbst nach Abkühlung keine Schrumpfung ein. Die Elastizität bleibt erhalten. Die Beständigkeit gegen Wasser nimmt zu. Poren in der Dichtfläche werden völlig ausgefüllt und Drücke bis 180 bar ausgehalten. Durch Ausnutzung der Expansivkraft kann auf die Feinbearbeitung der Dichtflächen verzichtet werden. Leicht angeraute Flächen bewirken sogar eine bessere Haftung und Abdichtung.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer Dichtmasse, wie sie hier in verschiedenen Ausführungen beschrieben wurde, zur Abdichtung von metallischen Oberflächen, insbesondere von Motorteilen, Getriebeteilen, Flanschen, Rohrleitungen, Zylinderköpfen, Ölwannen, Turbinen oder Druckluftanlagen.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtmasse wie vorab in verschiedenen Ausgestaltungen beschrieben, umfassend die Schritte:

• Mischen von Glukosesirup, Ethylenglykol und Wasser bei einer Temperatur zwischen 30°C und 50°C,

• Zugabe von Tonerde zur Mischung und weiteres Vermischen,

• Zugabe von Graphit und Einarbeiten und weiteres Vermischen,

• optionale Zugabe von weiterem Tonerdebestandteil und weiteres Vermischen,

• optionale Zugabe von Talk oder anderen Additiven und weiteres Vermischen,

• Zugabe von Kieselgur und finales Vermischen.

Bevorzugt wird das gesamte Verfahren bei einer leicht erhöhten Temperatur, wie zum Beispiel zwischen 30 °C und 50°C, bevorzugt bei ca. 40°C, durchgeführt.

In einem ersten Schritt wird der Glukosesirup auf zwischen 30°C und 50°C erwärmt und schrittweise werden Ethylenglykol und Wasser ebenfalls bei dieser Temperatur zugegeben und eingemischt. Die Bestandteile werden bevorzugt noch eine Weile weiter vermischt, beispielsweise für 10 - 30 Minuten.

Zu der aus dem ersten Schritt erhaltenen Mischung wird nachfolgend eine Tonerdekomponente hinzugegeben und bevorzugt für weitere ca. 5 Minuten vermischt. Anschließend folgt die Zugabe der Graphitkomponente, die nach der vollständigen Zugabe ebenfalls für ca. 5 Minuten weiter eingearbeitet wird. Es schließt sich optional die Zugabe einer weiteren Tonerdekomponente an, die nach vollständigem Zugeben auch ca. 5 Minuten weiter vermischt und damit in der sich bildenden Paste homogenisiert wird. Anschließend können die übrigen optionalen Komponenten wie Talk oder andere Additive zugegeben und homogen eingemischt werden. Abschließend erfolgt die Zugabe der Kieselgurkomponente und die finale Mischung wird für 20 - 60 Minuten, insbesondere für 40 Minuten weiter vermischt.

Durch die beschriebene Abfolge der Herstellungsschritte wird sichergestellt, dass eine sehr homogene, gut zu verarbeitende Paste entsteht. Aufgrund der guten Homogenität zeigt die Paste ein völlig gleichmäßiges Abdichtungsverhalten bei gleichzeitig ausgezeichneter Dauerelastizität. Hierdurch kann auch sichergestellt werden, dass kein partielles Austrocknen und damit verbunden kein noch so kleiner punktueller Dichtheitsverlust eintritt.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Vermischen in einem Vakuummischer durchgeführt. Dies hat sich als besonders vorteilhaft zur Herstellung einer homogenen Dichtmasse gezeigt. Mit den Einzelkomponenten möglicherweise eingebrachte Luft oder Gas wird effizient aus der Mischung entfernt.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Abdichtung von metallischen Oberflächen die Schritte:

• Aufträgen einer Dichtmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 jeweils auf die abzudichtenden trockenen Oberflächen, insbesondere in einer Schichtdicke kleiner oder gleich 0,3 mm, und

• Zusammenfügen der beiden Oberflächen. Ausführungsbeispiel Rezeptur

Anhand des nachfolgenden Beispiels soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigte spezielle Ausführungsvariante zu beschränken.

Eine erfindungsgemäße Dichtmasse wird anhand der nachfolgenden

Zusammensetzung definiert:

Die hier genannten Mengenangaben betreffen lediglich eine bevorzugte Ausführungsform, sind aber natürlich in den in den Ansprüchen und der Beschreibung angegebenen Grenzen beliebig variierbar. Herstellungsbeispiel

Eine wie vorstehend beschriebenen Dichtmassen-Zusammensetzung kann beispielsweise hergestellt werden durch die folgenden Schritte:

Zur Herstellung von 1 .000 g Dichtmasse werden zunächst die Bestandteile Glukosesirup (400 g, Dichte 1 ,588 g/ml (20°), Wasseranteil 5,1 Gew.-%), Monoethylenglykol (100 g) und Wasser (54 g) auf 40°C vorgewärmt und dann nacheinander einzeln in einen Vakuummischer gegeben und binnen 20 Minuten vermengt. Anschließend werden 240 g Vermiculite-Pulver XXF zu der Masse zugegeben und weitere 5 Minuten vermischt. Es folgt die Zugabe von 80 g Graphit und weiteres Vermengen für 5 Minuten. Danach werden 78 g Bentonit (SF Weiss) zugegeben und ein weiteres Mal wird die Masse für 5 Minuten vermischt. Es schließt sich die jeweilige Zugabe von 24 g Talk (Afinntalc M15) und 24 g Kieselgur (Speed Plus) in dieser Reihenfolge an mit einer jeweiligen Mischzeit von weiteren 5 Minuten. Abschließend wird die Masse nach Zugabe der letzten Position nochmals für 40 Minuten gemischt.

Man erhält so eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtmasse in Form einer schwarzen Paste, die in beispielsweise Tuben, Kartuschen oder Eimer als Gebinde abgefüllt werden kann und sofort verarbeitet oder auch für längere Zeit gelagert werden kann.

Leckageprüfung

Eine wie im Ausführungsbeispiel beschriebene Dichtmasse wurde auf ihre Dichtwirkung bei Raumtemperatur und bei 100°C geprüft.

Die Dichtmasse wurde flächig auf eine Dichtleiste mit einer Größe von 88 mm x 43,1 mm einer Prüfplatte aufgetragen und auf eine Höhe von ca. 0,3 mm abgezogen. Eine obere und eine untere Prüfplatte wurden im Sinne einer Flanschverbindung mit der Dichtmasse versehen und mittels Schrauben wurde die jeweils angegebene Flächenpressung, beginnend mit 5 MPa bis zu 20 MPa, eingestellt.

Der mittlere Dichtungsumfang, welcher für die Berechnung der Leckagerate verwendet wird, ist 205,9 mm.

In den jeweiligen Leckageprüfungen wurde die Dichtmasse bei einer bestimmten Flächepressung auf die Prüftemperatur aufgeheizt, bevor die Prüflinge dann in Stufen immer höher mit Druck beaufschlagt wurden, bis ein eventuelles Versagen der Dichtmasse eintritt. Bei der entsprechenden Prüfung bei Raumtemperatur entfällt der Schritt des Aufheizens, ansonsten wurde der identische Prüfablauf eingehalten.

Das Prüfmedium für die Leckageversuche war Helium. Als Messsystem wurde eine Differenzdruckmesseinrichtung und ein Helium-Leckdetektor eingesetzt und die Messungen wurden auf einem TEMES fl.ail Prüfstand durchgeführt.

Es wurden jeweils 2 - 6 Messungen bei Raumtemperatur und bei 100°C aufgenommen bei drei verschiedenen Flächenpressungen. Hierbei wurde jeweils der Prüfdruck in Stufen bis 50 bar bzw. bis 100 bar Helium beaufschlagt und die Leckagerate wurde durch den Leckagedetektor ermittelt. Eine Leckagerate von 1 ,0 * 10’⁸ mg/(s*m) wurde als Grundwert der Auflösungsgrenze des Leckagedetektors ausgewiesen.

Figuren 1 A, 1 B zeigen die jeweiligen Leckagekurven bei Raumtemperatur bei einer Flächenpressung von 5 MPa bzw. von 10 MPa, und

Figuren 2 A, 2 B zeigen die jeweiligen Leckagekurven bei einer Temperatur von 100 °C bei einer Flächenpressung von 8,1 MPa bzw. von 20 MPa.

Aus der Leckagekurve kann für die verschiedenen Druckstufen die Leckageklasse ermittelt werden. Bei einer hohen Leckage kann die Flächenpressung nochmals erhöht werden, um eine bessere Dichtheit zu erreichen. Die Messkurve der Figur 1 A bezieht sich auf einen üblichen Anwendungsfall. Bei Raumtemperatur und einer Flächenpressung von 5 MPa, wie sie beispielsweise in kleinen technischen Gebilden üblich ist, zeigt die durchgeführte Messung, dass bis zu einem Helium-Druck von 10 bar eine optimale Abdichtung erreicht wird. Bis zu einem Helium-Druck von 35 bar wird immer noch recht sicher abgedichtet.

Hier ist anzumerken, dass der Versuchsaufbau mit einer Druckbeaufschlagung mit Helium sehr viel größere Anforderungen an die Abdichtung darstellt als der übliche Einsatz der Dichtmasse. In den üblichen technischen Aufbauten wie Getriebe, Ölwannen, etc. ist zum einen kein Überdruck im abzudichtenden Innenraum vorhanden und zum anderen ist das Medium, gegenüber welchem abzudichten ist, z.B. Öl, Benzin, Kühlflüssigkeit, deutlich weniger transmissiv als Helium. Aus diesem Grund sind in der Praxis noch deutlich bessere Ergebnisse zu erwarten.

In jedem Fall konnte hierdurch gezeigt werden, dass das Abdichtvermögen der erfindungsgemäßen Dichtmasse mindestens im Bereich der bisher bekannten siloxanbasierten Dichtmassen liegt.

In Figur 1 B wird die Dichtheitsmessung nun mit einem Flächenpressdruck der beiden Bauteile von 10 MPa durchgeführt, was einem üblichen Einsatz der erfindungsgemäßen Dichtmasse in größeren technischen Bauteilen vornehmlich der Fall ist. Hier zeigt die erfindungsgemäße Dichtmasse eine optimale Dichtwirkung bis 50 bar Helium-Druck und bis 75 bar noch eine recht sichere Abdichtung. Dies sind sehr gute Werte, die zeigen, dass die erfindungsgemäße Dichtmasse in den üblichen Anwendungsfällen mit größeren Bauteilen eine ausgezeichnete Abdichtung erreicht.

In Figur 2A wird das Ergebnis des Tests bei einer Flächenpressung der Bauteile von 8,1 MPa und bei einer erhöhten Temperatur von 100 °C dargestellt. Auch diese Versuchsparameter sind eng an einen Anwendungsfall in der Praxis angelehnt, zum Beispiel für Bauteile, die einer erhöhten Betriebstemperatur unterliegen. Es kann gezeigt werden, dass eine gute Dichtwirkung bei 100 °C Betriebstemperatur bis zu einem Innendruck (Helium) von 15 bar erreicht wird. Aus dem Diagramm der Figur 2B lässt sich zudem erkennen, dass sich bei einer größeren Flächenpressung der Bauteile von 20 MPa und einer Betriebstemperatur von 100 °C eine gute Dichtwirkung noch erhöht und bis 50 bar Heliumdruck vorliegt.

Claims

Patentansprüche

1 . Dichtmasse zur Abdichtung von metallischen Oberflächen mindestens umfassend Glukosesirup, Tonerde und Graphit, dadurch gekennzeichnet, dass der größte Gewichtsanteil (Gewichts-%) bezogen auf das Gesamtgewicht der Dichtmasse Glukosesirup ist.

2. Dichtmasse nach Anspruch 1 , wobei die Dichtmasse kein synthetisches Polymer enthält.

3. Dichtmasse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dichtmasse weiterhin Wasser, Kieselgur, Ethylenglykol, Talk, einen Faserfüllstoff und/oder ein anderes funktionales Additiv wie UV-Stabilisatoren, Rheologiehilfsmittel, Haftvermittler oder Konservierungsmittel enthält.

4. Dichtmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Tonerdebestandteil eine Mischung aus zwei oder mehr verschiedenen Tonmineralien enthalten ist.

5. Dichtmasse nach Anspruch 4, wobei als Tonerdebestandteile Vermiculit und Bentonit enthalten sind, insbesondere in einem Gewichtsverhältnis zueinander zwischen 1 ,5 :1 und 4:1.

6. Dichtmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Glukosesirup eine Dichte im Bereich von größer oder gleich 1 ,45 g/ml (bei 20°C) und kleiner oder gleich 1 ,65 g/ml (bei 20°C), insbesondere im Bereich von größer oder gleich 1 ,50 g/ml (bei 20°C) und kleiner oder gleich 1 ,62 g/ml (bei 20°C), und besonders bevorzugt im Bereich von größer oder gleich 1 ,55 g/ml (bei 20°C) und kleiner oder gleich 1 ,60 g/ml (bei 20°C), und/oder einen Wassergehalt von größer oder gleich 5,0 Gew.-% und kleiner oder gleich 30 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von größer oder gleich 10,0 Gew.-% und kleiner oder gleich 28,0 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von größer oder gleich 18,0 Gew.-% und kleiner oder gleich 24,0 Gew.-%, aufweist.

7. Dichtmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtmasse Glukosesirup, Monoethylenglykol, Wasser, Vermiculit, Graphit, Bentonit, Kieselgur und Talk aufweist.

8. Dichtmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtmasse expandierbares Graphit enthält.

9. Verwendung einer Dichtmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Abdichtung von metallischen Oberflächen, insbesondere von Motorteilen, Getriebeteilen, Flansche, Rohrleitungen, Zylinderköpfe, Ölwannen, Turbinen, oder Druckluftanlagen.

10. Verfahren zur Herstellung einer Dichtmasse nach einem der Ansprüche 1 bis

8, umfassend die Schritte:

• Mischen von Glukosesirup, Ethylenglykol und Wasser bei einer Temperatur zwischen 30°C und 50°C,

• Zugabe von Tonerde zur Mischung und weiteres Vermischen,

• Zugabe von Graphit und Einarbeiten und weiteres Vermischen,

• optionale Zugabe von weiterem Tonerdebestandteil und weiteres Vermischen,

• optionale Zugabe von Talk oder anderen Additiven und weiteres Vermischen,

• Zugabe von Kieselgur und finales Vermischen.

11 . Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Vermischen in einem Vakuummischer durchgeführt wird.

12. Verfahren zur Abdichtung von metallischen Oberflächen, umfassend

• Aufträgen einer Dichtmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 jeweils auf die abzudichtenden trockenen Oberflächen, insbesondere in einer Schichtdicke kleiner oder gleich 0,3 mm, und

• Zusammenfügen der beiden Oberflächen.