DE10025601A1 - Verfahren zur Oberflächenbehandlung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von in Schaltventilen von Kraftfahrzeugen eingesetzten Dichtelementen. DOLLAR A Die aus Elastomeren oder Elastomer-Gemischen bestehenden bekannten Dichtelemente sind im Hinblick auf Lebensdauer und Oberflächeneigenschaften, wie Haftungseigenschaften, zu optimieren. Dies wird dadurch erreicht, daß die Dichtelemente der Einwirkung eines Gasgemisches aus Fluorgas und Stickstoff ausgesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von in Schaltventilen von Kraftfahrzeugen für Flüssigkeiten oder Gase eingesetzten Dichtelementen, bestehend aus Elastomeren oder Elastomer-Mischungen.

Aus der EP 0 633 415 B1 ist ein solches Schaltventil bekannt, bei dem ein aus einem Elastomer bestehendes Dichtelement in einem Kunststoffkörper eingesetzt ist und in Verbindung mit entsprechenden Ventilsitzen wirkt. Bei Elektromagnetventilen die als pulsbreitenmodulierte Schaltventile mit hoher Schaltfrequenz eine hohe Schaltspielzahl erreichen müssen, ist die Dauerhaltbarkeit, d. h. die Verschleißfestigkeit, des Dichtelementes von großer Bedeutung. Die Einsatzbedingungen für solche Dichtelemente in Funktionsbauteilen von Kraftfahrzeugen, insbesondere im Motorenraum mit Temperaturen zwischen -40°C und 180°C erfordern Elastomer-Werkstoffe mit konstanten Eigenschaften im gesamten Temperaturbereich. Darüber hinaus ist auch die Beständigkeit gegenüber Kraftstoffen, Ölen etc. notwendlig. Der Elastomer-Werkstoff Fluorsilikon-Kautschuk (genauer Fluormethyl-Polysiloxan) bzw. Silikon-Kautschuk (genauer Venyl-Methyl-Polysiloxan) verfügen über die geforderten Eigenschaften. Bei dem Einsatz solcher Werkstoffe für den angegebenen Verwendungszweck kommt neben der angesprochenen Lebensdauerproblematik noch hinzu, daß sie eine gewisse Haft- oder Klebeneigung gegenüber dem Ventilsitz aufweisen. Dies bedeutet, daß nach längerer Zeit in geschlossenem Ventilzustand das Dichtelement am Ventilsitz anhaftet und sich das Ventil nur verzögert mit erhöhtem Kraftaufwand öffnen läßt. Kurze Ventilansprechzeiten und kleine Verstellwege werden durch den Klebeffekt der Dichtelemente stark behindert. Zur Verringerung der Klebeneigung ist die Beschichtung mit Teflon als Anti-Haft-Mittel bekannt. Problematisch ist hierbei jedoch die Langzeitwirkung in kraftstoffhaltiger Atmosphäre.

Aufgabe der Erfindung ist es diese Nachteile bei Dichtelementen aus Elastomeren zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Das Verfahren kann auch eingesetzt werden bei Dichtelementen die mit Trägerelementen aus Kunststoff oder Metall verbunden sind. Die Behandlung von Elastomeroberflächen durch Fluorgas ist im Kraftfahrzeugbereich bekannt, z. B. werden Dichtleisten für Türen, Seitenfenster und Schiebedächer durch den Fluorangriff aufgerauht und bieten eine bessere Haftgrundlage für Kleber bei der Beflockung dieser Bauteile.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bestehen die Elastomer-Dichtelemente für Ventile aus Fluormethyl-Polysiloxan oder einen Co-Polymer aus Fluormethyl- Polysiloxan und Venyl-Methyl-Polysiloxan. Das Gemisch aus Fluorgas und Stickstoff hat folgende Wirkung auf die Dichtelemente: Fluoratome lagern sich an unvollständigen Molekülketten an und komplettieren diese, da diese Elastomere bereits Fluoratome aufweisen. Von der Oberfläche her lagern sich in mit der Eindringtiefe verringernder Anzahl Fluoratome an den Molekülketten an. Zum Inneren des Dichtelementes nimmt die Anlagerung von Fluor ab. Durch die Fluoranlagerung wird durch Vervollständigung der Molekülketten die Oberfläche stumpfer, wodurch die Klebeneigung abnimmt. Die Shore-Härte an der Oberfläche der Dichtelemente nimmt um ca. fünf Einheiten zu und bleibt im Inneren des Dichtelementes unverändert. Hierdurch wird die Verschleißfestigkeit und Dauerhaltbarkeit der Dichtelemente vergrößert.

Da die Dichtelemente diesem Verfahrensschritt als letzte Fertigungsstufe unterzogen werden und hierbei nicht Abmessungen bzw. Toleranzen beeinflußt werden, ist die Wirkung dieses Verfahrens dauerhaft, da die durch die Behandlung beeinflußte Oberfläche nicht durch nachfolgende Verfahrensschritte bzw. Herstellungsprozesse abgetragen bzw. beeinträchtigt wird. Die Verfahrensparameter müssen in Abhängigkeit von Größe, Beschaffenheit und Werkstoff der Dichtelemente bestimmt werden. Unter Beschaffenheit der Dichtelemente wird z. B. die Verbindung des Dichtelementes mit einem Trägerelemente aus Kunststoff oder Metall verstanden. Es ist die Konzertration des Fluorgases in Mischung mit Stickstoffgas festzulegen, ferner die Einwirkzeit dieses Gasgemisches auf die zu behandelnden Dichtelemente. Bevorzugt bewegt sich die Konzentration im Bereich von 0,5% bis 5% F2 in N2 und die Einwirkzeit im Bereich von 30 Sekunden bis 20 Minuten. Ferner ist der Druck des Gasgemisches zu bestimmen. Das Verfahren läuft in einer geschlossenen Reaktionskammer ab. Diese wird nach Ladung mit den zu behandelnden Teilen verschlossen, evakuiert und bis zum Arbeitsdruck mit dem angesprochenen Gasgemisch gefüllt. Nach der vorgegebenen Einwirkzeit erfolgt ein Abpumpen des Gasgemisches und ein Spülen der Reaktionskammer um Reste des Fluors sicher vor der Öffnung der Reaktionskammer abzuführen.

Claims (2)

1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von in Schaltventilen von Kraftfahrzeugen für Flüssigkeiten oder Gase eingesetzten Dichtelementen, bestehend aus Elastomeren oder Elastomer-Mischungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtelemente in Abhängigkeit von ihrer Größe, Beschaffenheit und des Werkstoffs der Einwirkung eines Gasgemischs vorbestimmter Konzentration aus Fluorgas und Stickstoff über eine vorbestimmte Zeit bei einem vorgegebenen Druck ausgesetzt werden.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei Dichtelementen, die mit Trägerelementen aus Kunststoff oder Metall verbunden sind.