DE1525571B1

DE1525571B1 - Verfahren zur Herstellung von Flachdichtungen,insbesondere von Zylinderkopfdichtungen

Info

Publication number: DE1525571B1
Application number: DE19661525571
Authority: DE
Inventors: Pierre Burelle; Alfred Engelhardt
Original assignee: Cefilac SA
Current assignee: Cefilac SA
Priority date: 1965-07-29
Filing date: 1966-07-28
Publication date: 1970-09-03
Also published as: FR1472052A; ES329522A1; US3660184A; GB1151204A; ES340004A1

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ver- Es ist zwar schon bekannt, die Herstellung von

fahren zur Herstellung von Flachdichtungen, insbe- Pappmembranen für Lautsprecher durch Aufspritzen

sondere von Zylinderkopfdichtungen unter Verwen- von Partikeln auf eine Form vorzunehmen und ebene

dung eines pulverförmigen oder faserförmigen Ma- Platten durch Beflockung eines Trägers mit Fasern

terials und eines Bindemittels. 5 und Bindemitteln unter anschließendem Härten vorzu-

Es sind bereits Verfahren zur Herstellung von nehmen. Diese bekannten Anwendungen haben jedoch Dichtungsplatten für hohe Drücke und Temperaturen, dem Fachmann auf dem Dichtungssektor keine Aninsbesondere zur Abdichtung zwischen Zylinderblock regung für die Herstellung von Dichtungsplatten ge- und Zylinderkopf von Verbrennungsmotoren, bekannt, geben, obwohl diese Verfahren seit Jahrzehnten bedie aus Drahtgeweben und Dichtungsmassen bestehen, io kannt und ein diesbezügliches Bedürfnis einer vereinweiche neben anorganischen Füllstoffen plastische fachten Herstellung vorgelegen hat.
organische Bindemittel, z. B. härtbare Kunstharze, Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Kautschuk od, dgl., enthalten. Derartige Drahtgewebe- Erfindung wird der Träger vor dem Aufflocken mit dichtungen weisen den Nachteil auf, daß sie wegen der Silikon imprägniert, so daß die aufgeftockte Schicht erforderlichen Engmaschickeit häufig nicht die nötige 15 nach dem Pressen und Härten vom Träger abgehoben federnde Nachgiebigkeit haben und die faserigen anor- werden kann.

ganischen Füllstoffe nicht alle feinen Räume des Ge- Bei Verwendung faserförmiger Partikeln kann gewebes ausfüllen. So bilden sich an Fadenkreuzen maß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgeleichte Kriechwege für unter hohem Druck stehende mäßen Verfahrens die Sprühvorrichtung schräg zum Gase oder Flüssigkeiten. Man hat schon versucht, 20 Träger eingestellt werden, um eine bestimmte Oriendiese Nachteile dadurch zu vermeiden, daß man zu- tierung der Fasern zu erzielen. Die Sprühvorrichtung nächst eine bis zur Flüssigkeit verdünnte Dichtungs- kann schräg zum Träger in verschiedenen Richtungen masse auf das Drahtgewebe aufsprüht und über diesen eingestellt werden, um Schichten verschiedener Faser-Auftrag nach Trocknung dann eine dickbreiige Dich- orientierung zu erhalten.

tungsmasse unter Druck und Wärme mittels eines 25 Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich

Kalanders ein- und aufgepreßt wird. Dieses Her- auch leicht die auf den Träger aufgeflockten Schichten

stellungsverfahren ist jedoch sehr kompliziert und in verschiedenen Bereichen mit verschiedenen Dicken

relativ teuer, obwohl gerade die Wohlfeilheit bei herstellen.

Massenartikeln, wie Zylinderkopfdichtungen, eine ent- Als Träger kann ein perforiertes metallisches Blech

scheidende Rolle spielt. 30 dienen, das eine im wesentlichen ebene Form hat. An

Es sind auch schon Dichtungsplatten bekannt, die Stelle eines blechförmigen Trägers kann auch ein

aus Asbestfasern und Kautschuk bestehen, welche Gewebe dienen.

gleichfalls in einer Kalandervorrichtung hergestellt Das erfindungsgemäße Verfahren wird im nachwerden. Auch derartige Dichtungen weisen ein relativ stehenden eingehender an Hand von Ausführungskompliziertes Herstellungsverfahren auf. Die Mischung 35 beispielen beschrieben.

der Asbestfasern mit dem Bindemittel erfordert korn- Als Pulver- oder Faserpartikeln können die nach-

plizierte Mischvorrichtungen, die indes trotz aller folgenden Stoffe verwendet werden: Asbeste aus

Vorkehrungen häufig nicht den hohen Grad an Homo- Chrysolith, Krokydolith oder Amosit, wobei die

genität der Dichtungsmasse gewährleisten, wie er an Fasern Abmessungen haben, die beispielsweise zwi-

sich erstrebenswert ist. Hierbei wachsen die Schwierig- 40 sehen sehr kurzen Längen bis 15 mm liegen; Natur-

keiten, je kleiner der Anteil des Bindemittels wird. fasern aus Cellulose, z.B. Jute oder Manilahanf;

Es ist ferner bekannt, Dichtungen in verschiedenen synthetische Fasern, z. B. aus Polyamiden, Polyestern,

Bereichen derselben unterschiedliche Dicken zu geben Polyvinylchloriden, Epoxyharzen, wobei die letztge-

oder in verschiedenen Zonen einer Flachdichtung nannten Fasern eine sehr variable Länge haben können,

unterschiedliche Werkstoffe zu verwenden. Es gehört 45 z. B. im Bereich unterhalb von 30 mm Fasernlänge;

fernerhin zum Stande der Technik, auf die Richtung zerriebener Kork, dessen Körnung zwischen 0,1 und

des Faserverlaufs bei aus mehreren Lamellen bestehen- 6 mm liegt, und metallische Fasern in einer Länge von

den Tafeln dadurch Rücksicht zu nehmen, daß die 3 bis 30 mm.

Tafeln der Dichtungsplatte derart gelegt werden, daß Die vorstehend aufgeführten Materialien sind nur die Metallfasern in den aufeinanderliegenden Tafeln 50 beispielsweise genannt. Es können auch andere Matein verschiedenen Richtungen liegen. rialien verwendet werden, z. B. pulverförmige Elasto-

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe ge- mere.

stellt, eine einfachere und wirtschaftlichere Weise zur Die zitierten Materialien können allein oder in GeHerstellung von Dichtungen zu schaffen, wobei gleich- mischen verwendet werden. So kann beispielsweise die zeitig eine ausgezeichnete Homogenität der Verteilung 55 Herstellung der erfindungsgemäßen Dichtungen erdes Bindemittels und des faserförmigen oder pulver- folgen, indem Mischungen aus Cellulosefasern mit förmigen Materials erreicht wird. Polyamidfasern oder Mischungen von geriebenem

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß ein Kork mit Cellulosefasern verwendet werden.
Träger mit den pulver- oder faserförmigen Partikeln Unter später aushärtbaren Bindemitteln werden alle und einem später aushärtbaren Bindemittel schicht- 60 Bindemittel verstanden, die geeignet sind, eine nachförmig beflockt wird, wobei entweder vor dem Auf- trägliche Kohäsion der die Dichtung bildenden Mateflocken der Schicht auf den Träger ein Klebemittel auf- rialien zu bewirken, wobei sowohl eine Erhärtung des gebracht oder ein Klebemittel, das auch das Binde- Bindemittels im engeren Sinne als auch eine elastische mittel sein kann, gleichzeitig mit dem Beflockungsma- Verbindung der verschiedenen Materialien durch das terial aufgebracht wird, daß danach eine Pressung der auf 65 Bindemittel stattfinden kann, wie dies bei der Verden Träger aufgebrachten Materialien erfolgt und daß wendung von Gelatine oder Elastomeren als Bindeschließlich eine Behandlung der so erhaltenen Schicht mittel der Fall ist.
zwecks Härtung des Bindemittels vorgenommen wird. Es können also als Bindemittel alle Stoffe Anwen-

dung finden, die aufgespritzt oder aufgeschleudert werden können und die nach einer Weiterverarbeitung in der Lage sind, die Kohäsion der Dichtungsmaterialien zu bewirken.

Hierzu gehören auch Bindemittel, die in einem festen Zustand, beispielsweise in Form von Pulvern oder Granulaten, vorliegen. Solche Bindemittel werden vorteilhafterweise während des Aufspritzens bzw. des Aufschleuderns des Faser- oder Granalienmaterials demselben zugemischt.

Die Kohäsionswirkung des Bindemittels wird im allgemeinen im Zuge einer thermischen Behandlung hervorgerufen, die nach oder während des Zusammenpressen der verschiedenen Bestandteile stattfindet, die auf den Träger aufgespritzt wurden, und die entweder eine Schmelzung oder eine Polymerisation des Bindemittels verursacht.

Das Bindemittel für das erfindungsgemäße Verfahren kann aus Phenoplasten, Harnstoff-, Epoxy-, Polyester-, Vinyl- und Polyäthylenharzen oder auch aus Gelatine oder solche Elastomere verwendet werden, die aus Butadien-, Acrylnitrilen, Silikonen oder fe auch Polychloropren gewonnen werden.

Der erfindungsgemäß verwendete Kleber hat nur den Zweck, die verschiedenen Bestandteile der Dichtungsmaterialien beim Aufschleudern oder Aufspritzen auf den Träger auf demselben festzuhalten. Das Klebemittel muß sich daher gleich beim Aufbringen der die Dichtung bildenden Materialien in einem Zustand befinden, der das Festhaften der übrigen Bestandteile auf dem Träger bewirkt.

In gewissen Fällen kann das erfindungsgemäße Bindemittel gleichzeitig auch den Kleber bilden, z. B. wenn der letztere gleichzeitig, aber unabhängig auf das Fasermaterial aufgespritzt wird und sich im gelösten oder flüssigen Zustand befindet. Man kann das gleiche erreichen, wenn das Fasermaterial mit einem Bindemittel gemischt wird, welches aus festen Partikelchen besteht, die auf einen vorher aufgeheizten Träger aufgebracht werden, um so die Schmelzung wenigstens eines Teils des Bindemittels zu bewirken, wodurch die angestrebte Klebwirkung erzielt wird.

Als Klebemittel können erfindungsgemäß synthe-

» tische Harze, z. B. Vinyl-, Polyäthylen-, Phenoplaste Aminoplast-, Epoxy- und Polyurethanharze verwendet werden.

Gleichfalls können als Klebemittel bestimmte Kleber auf Elastomerbasis verwendet werden, insbesondere Kleber auf der Basis von natürlichem oder synthetischem Kautschuk (z. B. GRS-Ebonite oder Butadien-, Acrylnitril-, Butyl-, Silikon- und Polychloropren-Kautschuk oder Fluor-Elastomere usw.).

In allen Fällen müssen die Bindemittel und die Kleber in Abhängigkeit von der chemischen Natur der auf dem Träger aufgebrachten Materialien ausgewählt werden, um optimale Endresultate zu erzielen.

Das Fasermaterial und das Bindemittel können in Pulver- oder Faserform (in einem Gas suspendiert) durch eine Düse aufgespritzt werden, während der Kleber durch eine andere Düse verstäubt wird. Man kann auch, wenn es notwendig ist, die verschiedenen Materialien mit drei getrennten Düsen aufbringen, wobei die eine Düse das Fasermaterial, die beiden anderen Düsen das Bindemittel bzw. den Klebstoff aufsprühen, so daß erst eine Mischung der drei Bestandteile stattfindet, wenn sie auf den Träger gelangen.

Es können verschiedene Träger verwendet werden, z. B. bei Flachdichtungen bekannte Folien, die in einem Tiefziehvorgang mit Stempeln perforiert werden, wobei sich auf beiden Seiten der Folie Rauhigkeiten ergeben, so daß diese eine raspeiförmige Oberfläche haben.

Es können auch glatte Folien oder metallische Gewebe oder Gewebe aus Asbestfasern bzw. synthetischen Fasern als Träger Verwendung finden.

Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man gleichfalls Aufträge auf Träger aufbringen, an denen die aufgespritzten Materialien nicht endgültig festkleben, so daß der Träger nach dem Wirksamwerden des Bindemittels wieder entfernt werden kann. Die Dichtungen kann man herstellen, indem man die verschiedenen Bestandteile auf kontinuierliche Bänder aufspritzt, die als Träger dienen, wobei man anschließend das Band entsprechend zurechtschneiden um den Dichtungen die gewünschte Form zu geben.

Selbstverständlich kann man den Träger auch gleich in der endgültigen Form verwenden und die verschiedenen Materialien auf einen solchen richtig zurechtgeschnittenen Träger aufspritzen oder aufsprühen.

Die erfindungsgemäß hergestellten Dichtungen unterscheiden sich von den bisher bekannten Dichtungen durch besondere Eigenschaften.

Zunächst ergibt sich der Vorteil, daß bsi dsn erfindungsgemäßen Dichtungen auf einfache und leicht zu kontrollierende Weise den Fasern eine Orientierung gegeben werden kann, die auf dem ganzen Träger gleich ist. Es können auch verschiedene Orientierungen der Fasern erzielt werden in Abhängigkeit von den Funktionen, die die verschiedenen Teile der Dichtung zu erfüllen haben.

Die Orientierung der Fasern kann leicht beim Aufspritzen des Fasermaterials eingestellt werden, indem die Blasdüse in geeigneter Weise orientiert wird.

Die Dichtung läßt sich so herstellen, daß nacheinander mehrere Schichten aus einem in bestimmter Richtung orientierten Fasermaterial aufgetragen werden, wobei für jede Schicht eine verschiedene Orientierung der Fasern eingestellt wird, so daß man Faserschichten erhalten kann, deren Faserrichtungen beispielsweise gekreuzt sind. Dies war mit den bisher bekannten Methoden in wirtschaftlicher Weise nur schwierig möglich.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, an verschiedenen Stellen der Dichtung verschiedene Dicken einzustellen. Diese Besonderheit kann leicht erzielt werden, indem man an den verschiedenen Stellen eine kürzere oder längere Zeit aufsprüht, je nachdem welche lokale Dicke der Dichtung man zu erzielen wünscht. Diese Möglichkeit ist von großer Wichtigkeit, weil, wie man weiß, die Technik der Explosionsmotore sich schnell in Richtung der Verwendung leichter Legierungen für die Zylinderblöcke entwickelt, während man die Mantelteile nach wie vor in Guß ausführt. Aus diesem Grunde ergeben sich sehr verschiedene Wärmedehnungen der Materialien, welche die Herstellung von Zylinderkopfdichtungen vor ein schwieriges Problem stellen.

Die erfindungsgemäßen Dichtungen können an verschiedenen Stellen in verschiedenen Dicken ausgeführt werden und ermöglichen es dadurch, das vorstehende Problem in zufriedenstellender Weise zu lösen. Die Dickenvariation der Dichtungen kann im wesentlichen den Abweichungen entsprechen, die die Flächen, welche in Kontakt mit den Zylinderkopfdichtunger kommen, von einer ebenen Fläche haben.

Claims

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Zum besseren Verständnis der Erfindung werden im Asbestschicht mittels einer Pistole auf, die um 35° benachfolgenden einige Ausführungsbeispiele gegeben. züglich der Folie geneigt ist, dann sprüht man eine . -I₁ zweite sehr feine Schicht eines Bindemittels auf, welche

Beispiel 1 _{aus emer} Lösung desselben Butadienacrylnitrilkau-

Man stellt eine erfindungsgemäße Zylinderkopf- 5 tschuks hergestellt ist wie das Klebemittel, dichtung in der folgenden Weise her: Danach trägt man eine zweite Asbestschicht auf und

Zunächst mischt man mittels eines mechanischen neigt die Pistole um 145° bezüglich der Unterlage. Rührwerks 90% Gewichtsprozent eines Chrysolith- Schließlich trägt man weitere Schichten auf, die in der asbests und 10 Gewichtsprozent eines Phenoplastes, Dicke gemäß den Anforderungen variieren, die an die das einen Schmelzpunkt von etwa 100⁰C aufweist. io Dichtung gestellt werden.

Man spritzt diese Mischung mit Hilfe einer Pistole Das Ganze wird danach kalandert und 10 Minuten

senkrecht auf eine perforierte Unterlage von raspel- lang bei einer Temperatur von 130⁰C erhitzt. Dann förmiger Oberflächenstruktur, auf die man vorher mit wird die Dichtung in der gewünschten Form zurechteiner Pistole 100 g einer Polyvinyl-Azetat-Emulsion geschnitten, aufgesprüht hat, die mit einem gleichen Volumenanteil 15 Beist>iel5

verdünnt worden ist.

Dann spritzt man auf jede Seite des Bleches bei ein- Man schneidet eine mit keilförmigen Spitzen perf0-

maligem Überstreichen desselben 550 g/m² einer Mi- rierte Folie als Träger in der Form zurecht, die den schung aus Asbest und Phenoplastharz auf. Abmessungen der zu erzielenden Dichtung entspricht.

Danach preßt man das so hergestellte Erzeugnis 20 Man beaufschlagt dann die Folie mit einer Emulsion unter einem Druck von rund 200 atü, walzt die Dich- aus einem Polyvinyl-Azetat, welches mit 100 g/m², vertung auf eine gewünschte Dicke herunter und führt die dünnt mit der gleichen Menge Wasser, aufgetragen Polymerisation des Harzes herbei, indem man die wird.

Dichtung rund 15 Minuten auf eine Temperatur von Dann spritzt man auf beide Seiten des Trägers eine

130⁰C hält. 25 Mischung auf, die aus 90 Gewichtsprozent eines

Danach wird die Dichtung mittels einer geeigneten Asbestes und 10 Gewichtsprozent eines Phenoplast-Vorrichtung in eine gewünschte Form zurechtge- harzes besteht.

schnitten. Man trägt auf bestimmten Zonen der Dichtung eine

r> „; . „ _; _ 1 0 größere Menge Material auf als auf anderen Zonen

30 derselben.

Zunächst wird in einem mechanischen Rührwerk Man preßt schließlich die Dichtung so, daß sie über-

eine Mischung aus 85 Gewichtsprozent Krokydolith- all die gleiche Dicke hat, und erwärmt sie bei einer asbest mit 15 Gewichtsprozent eines Aminoplastes ge- Temperatur von 130° C während einer Dauer von mischt. 15 Minuten.

Diese Mischung wird dann senkrecht auf eine per- 35 Eine so hergestellte Dichtung weist Zonen von geforierte Folie gespritzt, die vorher auf die Form der ringerer Kompressibilität auf, welche den Zonen mit Dichtung zurechtgeschnitten und mit einem Epoxy- Überdicke entsprechen. Diese Zonen sind von leichter harz überzogen worden ist, wobei 80 g dieser Substanz zusammendrückbaren Zonen getrennt, welche den pro Quadratmeter aufgesprüht wurden. Von der Zonen normaler Dicke entsprechen. Mischung wird dabei auf jede Seite der Folie 600 g/m² 40

aufgetragen. Die Dichtung wird dann schließlich ü ei spiel ö

20 Minuten lang unter einer geheizten Presse einge- Man schneidet eine glatte metallische Folie auf das

spannt, wobei ein Druck auf 20 atü und eine Tempe- Format der Dichtung zurecht und beaufschlagt sie mit ratur von 130⁰C zur Anwendung kommt. 60 g eines Polyesterharzes pro Quadratmeter.

45 Danach spritzt man auf jede Fläche der Folie eine

Beispiel 3 Mischung, bestehend aus 90 Gewichtsprozent Cellu-

Zunächst stellt man eine Mischung her, die aus losefaser und 10 Gewichtsprozent Gelatine. 70 Gewichtsprozent Cellulosefaser in Form von Man bringt dieses Produkt in eine heizbare Presse

Manilahanf mit einer Faserlänge von 3 bis 5 mm, und komprimiert 5 Minuten lang bei einer Temperatur 20 Gewichtsprozent Polyamidfaser in einem Längen- 50 von 100⁰C und unter einem Druck von 60 bis 80 atü. bereich von 3 bis 5 mm und 10 Gewichtsprozent Epoxy- An den Stellen, an denen die Dichtung zusätzlich

harzfaser besteht. eine Korkverdickung erhalten soll, trägt man eine

Diese Mischung wird senkrecht auf eine Unterlage Polyesterharzschicht auf.

aufgespritzt, welche aus einer Glasfolie besteht, die mit Dann spritzt man auf die Dichtung eine Mischung,

Silikonen imprägniert ist, um ein Ankleben der aufge- 55 die aus 75 Gewichtsprozent Kork, der einen Kornbrachte;! Materialien an den Träger zu verhindern. durchmesser von 0,1 bis 1 mm aufweist, und 25 Ge-Man preßt dann das Ganze unter einem Druck von wichtsprozent Gelatine besteht, auf. Der Kork haftet 60 bis 80 atü und erwärmt 10 Minuten lang bei einer nur an den Stellen der Dichtung, die einen Polyester-Temperatur von 150⁰C. Dann entfernt man die Glas- überzug erhalten haben.

folie und schneidet die Dichtungen zurecht. 60 Die so hergestellte Dichtung wird in eine heizbare

Presse 5 Minuten lang bei einer Temperatur von

B e 1 s ρ 1 e 1 4 100⁰C unter einem Druck von 10 atü eingepreßt. Eine

Man spritzt einen Chrysolithasbest auf eine glatte solche Dichtung weist Zonen verschiedener Kom-Folie auf, die vorher mit einer Lösung eines Butadien- pressibilität auf. acrylnitrilkautschuks beschichtet worden ist, die mit 65

einer Pistole aufgespritzt wird und 25 g der vorge- Patentansprüche:

nannten Substanz pro Quadratmeter enthält. 1. Verfahren zur Herstellung von Flachdichtun-

Hierzu trägt man auf jede Fläche zunächst eine erste gen, insbesondere von Zylinderkopf dichtungen

unter Verwendung eines pulverförmigen oder faserförmigen Materials und eines Bindemittels, dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger mit den pulver- oder faserförmigen Partikeln und einem später aushärtbaren Bindemittel schichtförmig beflockt wird, wobei entweder vor dem Aufflocken der Schicht auf den Träger ein Klebemittel aufgebracht oder ein Klebemittel, das auch das Bindemittel sein kann, gleichzeitig mit dem Beflockungsmaterial aufgebracht wird, daß danach eine Pressung der auf den Träger aufgebrachten Materialien erfolgt und daß schließlich eine Behandlung der so erhaltenen Schicht zwecks Härtung des Bindemittels vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger vor dem Aufflocken mit Silikon imprägniert wird und daß die aufgeflockte Schicht nach dem Pressen und Härten vom Träger abgehoben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ao zeichnet, daß als Träger ein perforiertes metallisches Blech dient, das eine im wesentlichen ebene Form hat.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger ein Gewebe dient.
5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung faserförmiger Partikeln die Sprüh richtung schräg zum Träger eingestellt wird, um eine bestimmte Orientierung der Fasern zu erzielen.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung faserförmiger Partikeln die Sprührichtung so schräg zum Träger in verschiedenen Richtungen eingestellt werden, daß sich Schichten verschiedener Faserorientierung ergeben.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Träger aufgeflockte Schicht in verschiedenen Bereichen verschiedene Dicken aufweist.

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