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DE29923778U1 - Coating and this comprehensive seal - Google Patents

Coating and this comprehensive seal

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DE29923778U1
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thermoplastic
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fluoroplastic
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Description

Beschichtung und diese umfassende DichtuncCoating and this comprehensive sealing

Die Erfindung betrifft eine Beschichtung, welche sich insbesondere zur Verwendung für Dichtungen und insbesondere bei Zylinderkopfdichtungen eignet. Bei Dichtungen dienen Beschichtungen oft nicht lediglich dafür, die beschichteten Materialien gegen Witterungseinflüsse oder ähnliches zu schützen, sondern auch dazu, die Abdichteigenschaften der Dichtung zu verbessern. Dies setzt vor allem eine hohe Anpassungsfähigkeit der Beschichtung an die abzudichtende Gegenfläche voraus, um so Rauhigkeiten oder Unebenheiten in der Cegenfläche ausgleichen zu können. Hierfür muß die Beschichtung eine hohe Verformbarkeit aufweisen.The invention relates to a coating which is particularly suitable for use in seals and in particular in cylinder head gaskets. In seals, coatings are often used not only to protect the coated materials against weather influences or similar, but also to improve the sealing properties of the seal. This requires above all a high degree of adaptability of the coating to the counter surface to be sealed in order to be able to compensate for roughness or unevenness in the counter surface. To achieve this, the coating must be highly deformable.

Es gibt jedoch auch Fälle, in denen bei einer Beschichtung zusätzlich zu der guten Anpassungsfähigkeit an die Gegenfläche gute Dauergleiteigenschaften erwünscht sind. Gute Dauergleitung setzt jedoch geringe Fließeigenschaften der Beschichtung und eine geringe Verformbarkeit voraus, also Eigenschaften, die einer guten Anpassungsfähigkeit der Beschichtung an die Gegenfläche zuwider laufen.However, there are also cases in which good long-term sliding properties are desired in a coating in addition to good adaptability to the mating surface. However, good long-term sliding requires low flow properties of the coating and low deformability, properties that run counter to good adaptability of the coating to the mating surface.

Ein Beispiel einer Dichtung, welche sowohl eine gute Dauergleitung als auch eine hohe Anpassungsfähigkeit an die abzudichtenden Gegenflächen aufweisen sollte, ist eine Zylinderkopfdichtung. Bislang werden Zylinderkopfdichtungen üblicherweise mit einer dünnen Beschichtung von etwa einigen Mikrometern Dicke versehen, welche die Anpassungsfähigkeit der Dichtung an Unebenheiten und Rauhigkeiten der abzudichtenden Gegenflächen (Motorblock und Zylinderkopf) verbessern sollen.An example of a seal that should have both good permanent sliding properties and a high degree of adaptability to the mating surfaces to be sealed is a cylinder head gasket. Up to now, cylinder head gaskets have usually been provided with a thin coating of around a few micrometers thick, which is intended to improve the adaptability of the seal to unevenness and roughness of the mating surfaces to be sealed (engine block and cylinder head).

Solche üblichen Beschichtungen bestehen beispielsweise aus Kautschuk, weichen Metallen oder Molybdändisulfid. Diese Beschichtungen verbessern zwar die Anpassungsfähigkeit der Zylinderkopfdichtung an die Gegenflächen, sind jedoch hinsichtlich der Dauergleitung nicht zufriedenstellend. Die herkömmlichen Beschichtungen fließen vielmehr in den Bereichen, in welchen sie einer besonders hohen Flächenpressung ausgesetzt sind, seitlich weg, so daß in diesen Bereichen die Zylinderkopfdichtung nach einer gewissen Einlaufzeit unmittelbar mit der abzudichtenden Gegenfläche in Berührung kommt.Such conventional coatings consist, for example, of rubber, soft metals or molybdenum disulphide. Although these coatings improve the adaptability of the cylinder head gasket to the mating surfaces, they are not satisfactory in terms of long-term sliding. The conventional coatings flow away sideways in the areas in which they are exposed to particularly high surface pressure, so that in these areas the cylinder head gasket comes into direct contact with the mating surface to be sealed after a certain running-in period.

Es bestand daher ein Bedarf an einer Beschichtung, welche eine gute Anpassungsfähigkeit an die abzudichtende Gegenfläche einerseits und gute Dauergleiteigenschaften andererseits miteinanderThere was therefore a need for a coating that would combine good adaptability to the counter surface to be sealed on the one hand and good permanent sliding properties on the other.

S 704 DE 01 -04.01.01S 704 EN 01 -04.01.01

• ft• ft

verbindet und welche diese Eigenschaften selbst bei hoher Flächenpressung und hoher Temperatur beibehält.and which retains these properties even at high surface pressure and high temperatures.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Beschichtung anzugeben. Diese Beschichtung sollte sich insbesondere zur Verwendung in einer Zylinderkopfdichtung eignen. The object of the invention is to provide such a coating. This coating should be particularly suitable for use in a cylinder head gasket.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der Beschichtung gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Dichtung gemäß Anspruch 17.This object is achieved with the coating according to claim 1. Preferred embodiments can be found in the subclaims. The invention further relates to a seal according to claim 17.

Die Kombination der Eigenschaften Dauergleitung bei gleichzeitiger hoher Anpassungsfähigkeit wird in der Beschichtung gemäß Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sie wenigstens einen thermoplastischen Fluorkunststoff umfaßt. Dieser Fluorkunststoff sorgt für die hohe Anpassungsfähigkeit an die abzudichtende Cegenfläche, da er relativ weich ist. Der weichste Bereich der erfindungsgemäßen Beschichtung befindet sich an derjenigen Oberfläche, welche von dem Substrat, auf welches die Beschichtung aufgebracht werden soll, entfernt gelegen ist. In Richtung auf das zu beschichtende Substrat hin nimmt die Härte der erfindungsgemäßen Beschichtung kontinuierlich zu. Durch die zunehmende Härte verringern sich die Fließeigenschaften und Verformbarkeit der erfindungsgemäßen Beschichtung. Die erfindungsgemäße Beschichtung weist also ein Härtegefälle auf, welches so ausgelegt ist, daß die Beschichtung im Bereich einer ihrer Oberflächen besonders weich ist, während ihre Härte in Richtung auf die andere Oberfläche hin kontinuierlich zunimmt. Diese weiche Oberfläche ermöglicht eine ausgezeichnete Anpassung an eine abzudichtende Gegenfläche. Durch die Verwendung eines thermoplastischen Fluorkunststoffs weist diese Oberfläche zudem eine äußerst niedrige Reibung und hohe Chemikalienbeständigkeit auf. Auch die Temperaturbeständigkeit ist ausgezeichnet. Im Unterschied zu herkömmlichen Beschichtungen fließt die erfindungsgemäße Beschichtung jedoch selbst bei hoher Flächenpressung und hoher Temperatur nicht vollständig weg, da ihre Härte in Richtung auf die erste Oberfläche, welche dem zu beschichtenden Substrat benachbart ist, hin zunimmt. Damit werden Verformbarkeit und Fließeigenschaften geringer. Die Härte eines Kunststoffs läßt sich beispielsweise anhand der Kugeldruckhärte (DIN 53456) oder der Druckfestigkeit gemäß ASTM D695 bestimmen.The combination of the properties of permanent sliding and simultaneously high adaptability is achieved in the coating according to claim 1 according to the invention in that it comprises at least one thermoplastic fluoroplastic. This fluoroplastic ensures high adaptability to the counter surface to be sealed because it is relatively soft. The softest area of the coating according to the invention is on the surface which is located away from the substrate to which the coating is to be applied. The hardness of the coating according to the invention increases continuously towards the substrate to be coated. The increasing hardness reduces the flow properties and deformability of the coating according to the invention. The coating according to the invention therefore has a hardness gradient which is designed in such a way that the coating is particularly soft in the area of one of its surfaces, while its hardness increases continuously towards the other surface. This soft surface enables excellent adaptation to a counter surface to be sealed. By using a thermoplastic fluoroplastic, this surface also has extremely low friction and high chemical resistance. The temperature resistance is also excellent. In contrast to conventional coatings, the coating according to the invention does not flow away completely even at high surface pressure and high temperature, since its hardness increases in the direction of the first surface, which is adjacent to the substrate to be coated. This reduces deformability and flow properties. The hardness of a plastic can be determined, for example, using the ball indentation hardness (DIN 53456) or the compressive strength according to ASTM D695.

Das Härtegefälle in der Beschichtung kann zum einen dadurch erreicht werden, daß dem wenigstens einen thermoplastischen Fluorkunststoff wenigstens ein Füll- oder Verstärkungsstoff zugesetzt ist, dessen Konzentration in Richtung auf die erste (Substrat)Oberfläche hin zunimmt. Die Menge der Füll- oder Verstärkungsstoffe richtet sich dabei in erster Linie nach den Anforderungen, welche an die erfindungsgemäße Beschichtung gestellt werden. Übliche Füllstoffmengen für die weiche Seite der Beschichtung liegen in der Regel zwischen 0 und 10 Vol.-%, insbesondere 0The hardness gradient in the coating can be achieved by adding at least one filler or reinforcing material to the at least one thermoplastic fluoroplastic, the concentration of which increases in the direction of the first (substrate) surface. The amount of filler or reinforcing material depends primarily on the requirements placed on the coating according to the invention. Typical filler amounts for the soft side of the coating are generally between 0 and 10 vol.%, in particular 0

".." .:. S 704 DE 01 -04.01.01".." .:. S 704 DE 01 -04.01.01

bis 5 Vol-%. Auf der harten (Substrat)Seite werden die Füll- oder Verstärkungsstoffe üblicherweise in einem Anteil von 20 bis 40, insbesondere 30 bis 40 Vol.-%, eingesetzt.up to 5 vol.%. On the hard (substrate) side, the fillers or reinforcing materials are usually used in a proportion of 20 to 40, in particular 30 to 40 vol.%.

Es können grundsätzlich alle herkömmlicherweise für Fluorkunststoffe verwendeten Füll- oder Verstärkungsstoffe eingesetzt werden. Bevorzugt sind Graphit, Kohle, Kohlenstoffasern, Glasfasern, Whisker oder Molybdändisulfid. Werden Fasern oder Whisker verwendet, werden sie vorzugsweise so eingesetzt, daß sie im wesentlichen parallel zu erster und zweiter Oberfläche der Beschichtung ausgerichtet sind. Dies kann auf herkömmliche Weise, beispielsweise unter Einsatz von Magnetfeldern, erreicht werden.
10In principle, all fillers or reinforcing materials conventionally used for fluoroplastics can be used. Graphite, carbon, carbon fibers, glass fibers, whiskers or molybdenum disulfide are preferred. If fibers or whiskers are used, they are preferably used in such a way that they are aligned essentially parallel to the first and second surfaces of the coating. This can be achieved in a conventional manner, for example by using magnetic fields.
10

In einer zweiten Variante der Erfindung umfaßt die Beschichtung neben dem Fluorkunststoff wenigstens ein thermoplastisches Polykondensat, welches eine größere Härte als der Fluorkunststoff aufweist. Die Konzentration des thermoplastischen Polykondensats nimmt in Richtung auf die erste (Substrat) Oberfläche der Beschichtung hin zu. Auch hier erfolgt die Konzentrationszunahme und damit die Härtezunahme kontinuierlich.In a second variant of the invention, the coating comprises, in addition to the fluoroplastic, at least one thermoplastic polycondensate which has a greater hardness than the fluoroplastic. The concentration of the thermoplastic polycondensate increases in the direction of the first (substrate) surface of the coating. Here too, the increase in concentration and thus the increase in hardness occurs continuously.

Zweckmäßig beträgt der Anteil an Fluorkunststoff im Bereich der ersten Oberfläche 0 Gew.-%, da auf diese Weise die Haftung zum Substrat verbessert werden kann. Im Bereich der zweiten Oberfläche, welche vom Substrat abgewandt ist, sind vorzugsweise 80 bis 100 Gew.-% Fluorkunststoff und insbesondere 95 bis 100 Gew.-% vorhanden.The proportion of fluoroplastic in the area of the first surface is expediently 0% by weight, since this can improve adhesion to the substrate. In the area of the second surface, which faces away from the substrate, preferably 80 to 100% by weight of fluoroplastic and in particular 95 to 100% by weight are present.

Auch dem thermoplastischen Polykondensat kann wenigstens ein Füll- oder Verstärkungsstoff zugesetzt sein. Zweckmäßig dient dieser Füll- oder Verstärkungsstoff dazu, die Härte im Polykondensat entsprechend den erfindungsgemäßen Anforderungen einzustellen. Grundsätzlich können alle herkömmlichen Füll- oder Verstärkungsstoffe verwendet werden. Bevorzugt sind insbesondere Graphit, Kohle, Kohlenstoffasern oder Glasfasern.At least one filler or reinforcing material can also be added to the thermoplastic polycondensate. This filler or reinforcing material is expediently used to adjust the hardness in the polycondensate in accordance with the requirements of the invention. In principle, all conventional fillers or reinforcing materials can be used. Graphite, carbon, carbon fibers or glass fibers are particularly preferred.

Als thermoplastisches Polykondensat ist besonders ein solches bevorzugt, welches eine obere Dauergebrauchstemperatur von mindestens 150 0C aufweist. Soll die erfindungsgemäße Be-Schichtung beispielsweise für eine Zylinderkopfdichtung oder ähnliche Substrate angewendet werden, bei welchen mit einer hohen Temperaturbelastung zu rechnen ist, werden vorzugsweise solche thermoplastischen Polykondensate eingesetzt, welche eine obere Dauergebrauchstemperatur von mindestens 180 0C und insbesondere von mindestens 200 0C aufweisen.A particularly preferred thermoplastic polycondensate is one which has an upper continuous use temperature of at least 150 ° C. If the coating according to the invention is to be used, for example, for a cylinder head gasket or similar substrates where high temperature stress is to be expected, thermoplastic polycondensates which have an upper continuous use temperature of at least 180 ° C and in particular of at least 200 ° C are preferably used.

Aus den gleichen Gründen ist es zweckmäßig, wenn das thermoplastische Polykondensat eine Formbeständigkeit in der Wärme (gemessen nach ASTM D648 bei 1,8 N/mm2) von mindestens 140 0C, insbesondere von mindestens 180 0C und bevorzugt von mindestens 190 0C aufweist.For the same reasons, it is advantageous if the thermoplastic polycondensate has a dimensional stability under heat (measured according to ASTM D648 at 1.8 N/mm 2 ) of at least 140 ° C, in particular of at least 180 ° C and preferably of at least 190 ° C.

S 704 DE 01 -04.01.01S 704 EN 01 -04.01.01

Für die Verwendung in Zylinderkopfdichtungen oder ähnliche Verwendungen ist außerdem eine hohe Hydrolysebeständigkeit, selbst bei hohen Temperaturen, und eine gute Öl- und Fettbeständigkeit erforderlich. Zweckmäßig wird deshalb als thermoplastisches Polykondensat in der erfindungsgemäßen Beschichtung ein solches verwendet, welches hydrolysebeständig und insbesondere bis mindestens 130 0C gegen heißen Wasserdampf beständig ist. Die Öl- und Fettbeständigkeit des thermoplastischen Polykondensats sollte bevorzugt bis zu einer Temperatur von mindestens 150 0C gegeben sein.For use in cylinder head gaskets or similar applications, a high hydrolysis resistance, even at high temperatures, and good oil and grease resistance are also required. It is therefore advisable to use a thermoplastic polycondensate in the coating according to the invention that is hydrolysis-resistant and in particular resistant to hot steam up to at least 130 ° C. The oil and grease resistance of the thermoplastic polycondensate should preferably be present up to a temperature of at least 150 ° C.

Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn das verwendete thermoplastische Polykondensat gute Cleitreibungseigenschaften besitzt. Vorzugsweise besitzt es eine Gleitreibungszahl &mgr; bei 40 0C von < 0,7 und insbesondere < 0,55.It is also advantageous if the thermoplastic polycondensate used has good sliding friction properties. It preferably has a sliding friction coefficient μ at 40 ° C of < 0.7 and in particular < 0.55.

Thermoplastische Polykondensate, welche sich für die erfindungsgemäße Beschichtung besonders gut eignen, sind ein Polysulfon (PSU), Polyphenylensulfid (PPS), Polyphenylethersulfon (PPSU), Polyethersulfon (PES), Polyaryletherketon (PAEK), Polyetherketon (PEK) oder Polyetheretherketon (PEEK). Die vorstehend aufgelisteten Eigenschaften können gegebenenfalls durch entsprechenden Zusatz von Füll- oder Verstärkungsstoffen oder durch Mischen verschiedener thermoplastischer Polykondensate erreicht werden.Thermoplastic polycondensates which are particularly suitable for the coating according to the invention are a polysulfone (PSU), polyphenylene sulfide (PPS), polyphenyl ether sulfone (PPSU), polyether sulfone (PES), polyaryletherketone (PAEK), polyetherketone (PEK) or polyetheretherketone (PEEK). The properties listed above can optionally be achieved by adding appropriate fillers or reinforcing materials or by mixing different thermoplastic polycondensates.

Andere thermoplastische Polykondensate wie Polyamide, Polyimide oder Polyester sind zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Beschichtung weniger geeignet, da sie vor allem bei höherer Temperatur zu Hydrolyse neigen. Aufgrund ihrer herausragenden mechanischen und thermischen Eigenschaften sowie ihrer exzellenten Öl-, Fett- und Hydrolysebeständigkeit selbst bei hohen Temperaturen gehören PPS, PEK und PEEK, gefüllt oder ungefüllt, sowie deren Mischungen zu den erfindungsgemäß bevorzugten thermoplastischen Polykondensaten.Other thermoplastic polycondensates such as polyamides, polyimides or polyesters are less suitable for use in the coating according to the invention because they tend to hydrolyze, especially at higher temperatures. Due to their outstanding mechanical and thermal properties and their excellent resistance to oil, grease and hydrolysis even at high temperatures, PPS, PEK and PEEK, filled or unfilled, and mixtures thereof are among the preferred thermoplastic polycondensates according to the invention.

Der Fluorkunststoff der erfindungsgemäßen Beschichtung wird zweckmäßig ausgewählt aus Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP) oder Perfluoralkoxy-Copolymer (PFA), welche gefüllt oder ungefüllt verwendet werden können. Auch Mischungen dieser Fluorpolymere können eingesetzt werden.The fluoroplastic of the coating according to the invention is suitably selected from polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer (FEP) or perfluoroalkoxy copolymer (PFA), which can be used filled or unfilled. Mixtures of these fluoropolymers can also be used.

Die Haftung der erfindungsgemäßen Beschichtung an dem Substrat, welches beschichtet werden soll, ist üblicherweise ausreichend, insbesondere dann, wenn im Bereich der dem Substrat zugewandten Oberfläche der Beschichtung kein Fluorkunststoff vorhanden ist. Es ist jedoch ebenfalls möglich, im Bereich der Substratoberfläche wenigstens einen Haftvermittler und/oder wenigstens ein Klebemittel zuzufügen. Die Wahl dieser Substanzen ist nicht besonders beschränkt. Es muß lediglich darauf geachtet werden, daß sie sowohl mit der Beschichtung als auch mit dem Substrat kompatibel sind.The adhesion of the coating according to the invention to the substrate to be coated is usually sufficient, especially when no fluoroplastic is present in the area of the surface of the coating facing the substrate. However, it is also possible to add at least one adhesion promoter and/or at least one adhesive in the area of the substrate surface. The choice of these substances is not particularly limited. It is only necessary to ensure that they are compatible with both the coating and the substrate.

Die erfindungsgemäße Beschichtung wird zweckmäßig folgendermaßen hergestellt. Auf eine Unterlage werden nacheinander Schichten aus Kunststoff mit abnehmender Härte aufgebracht, und die einzelnen Schichten werden unter Erwärmen gesintert oder geschmolzen und so miteinander verbunden. Für den Fall einer Beschichtung gemäß Anspruch 2, bei welchem die Härte über die Konzentration der Füll- oder Verstärkungsstoffe variiert wird, werden beispielsweise verschiedene Fluorkunststoffe mit unterschiedlichem Anteil an Füll- oder Verstärkungsstoff bereitgestellt. Auf die Unterlage wird zunächst der Kunststoff mit dem größten Anteil an Füllstoff aufgebracht und gesintert. Anschließend wird eine Schicht aus dem Fluorkunststoff mit dem nächst geringeren Füllstoffanteil aufgetragen und erneut gesintert. Der Vorgang wird bis zu dem Fluorkunststoff mit dem geringsten oder gar keinem Füllstoffanteil hin fortgesetzt. Der Sintervorgang führt nicht nur zu einer Verbindung der einzelnen Schichten, sondern auch zu einer Vergleichmäßigung des Füllstoffgefälles innerhalb der Beschichtung.The coating according to the invention is expediently produced as follows. Layers of plastic with decreasing hardness are applied one after the other to a base, and the individual layers are sintered or melted while being heated and thus bonded to one another. In the case of a coating according to claim 2, in which the hardness is varied via the concentration of the fillers or reinforcing materials, for example, various fluoroplastics with different proportions of fillers or reinforcing materials are provided. The plastic with the largest proportion of filler is first applied to the base and sintered. A layer of the fluoroplastic with the next smallest filler proportion is then applied and sintered again. The process is continued up to the fluoroplastic with the smallest or no filler proportion. The sintering process not only bonds the individual layers, but also evens out the filler gradient within the coating.

Analog wird bei einer Beschichtung gemäß Anspruch 5 vorgegangen. Es werden also Chargen eines thermoplastischen Polykondensats bereitgestellt, die unterschiedliche Anteile an Fluorkunststoff aufweisen. Es wird zunächst die Charge aufgebracht und erwärmt, welche den geringsten Anteil an Fluorkunststoff enthält. Die oberste Schicht ist diejenige mit dem höchsten Anteil an Fluorkunststoff. Die Härte der einzelnen Schichten kann zudem durch weitere Zuschläge wie unterschiedliche Anteile an Füll- oder Verstärkungsstoffen, Beimischung eines weiteren thermoplastischen Polykondensats usw. variiert werden.The same procedure is used for a coating according to claim 5. Batches of a thermoplastic polycondensate are prepared which have different proportions of fluoroplastic. The batch which contains the smallest proportion of fluoroplastic is applied and heated first. The top layer is the one with the highest proportion of fluoroplastic. The hardness of the individual layers can also be varied by further additives such as different proportions of fillers or reinforcing materials, the addition of another thermoplastic polycondensate, etc.

Die Erwärmungstemperatur richtet sich nach den verwendeten Komponenten der Beschichtung. Für die als bevorzugt angegebenen Komponenten hat sich ein Temperaturbereich von 350 bis 400 0C als geeignet erwiesen.The heating temperature depends on the components used in the coating. For the components indicated as preferred, a temperature range of 350 to 400 ° C has proven to be suitable.

Das schichtweise Aufbringen und Erwärmen kann direkt auf das zu beschichtende Substrat als Unterlage erfolgen. Alternativ ist es jedoch möglich, die erfindungsgemäße Beschichtung unabhängig von dem zu beschichtenden Substrat herzustellen. Es wird also eine geeignete Unterlage verwendet, welche nicht das zu beschichtende Substrat ist. Die fertige Beschichtung wird von der Unterlage abgenommen und kann gegebenenfalls mit einer Klebeschicht versehen werden, um das spätere Aufbringen auf das zu beschichtende Substrat zu erleichtern. Im Fall, daß die Unterlage, auf welcher die erfindungsgemäße Beschichtung erzeugt wird, nicht das zu beschichtende Substrat ist, ist es grundsätzlich möglich, die Beschichtung von der weichen zur harten Seite hin aufzubauen. Zweckmäßiger ist es jedoch, mit dem Aufbringen der härtesten Schicht auf der Unterlage zu beginnen.The layer-by-layer application and heating can be carried out directly on the substrate to be coated as a base. Alternatively, however, it is possible to produce the coating according to the invention independently of the substrate to be coated. A suitable base is therefore used which is not the substrate to be coated. The finished coating is removed from the base and can optionally be provided with an adhesive layer to facilitate subsequent application to the substrate to be coated. In the event that the base on which the coating according to the invention is produced is not the substrate to be coated, it is fundamentally possible to build up the coating from the soft side to the hard side. However, it is more expedient to start by applying the hardest layer to the base.

S 704 DE 01-04.01.01S 704 EN 01-04.01.01

Die erfindungsgemäße Beschichtung wird zweckmäßig für eine Dichtung und insbesondere eine Zylinderkopfdichtung verwendet. Letztere sind ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung. In einem Aspekt ersetzen dabei die erfindungsgemäßen Beschichtungen diejenigen Beschichtungen, die bisher in bekannten Dichtungen oder Zylinderkopfdichtungen verwendet wurden.The coating according to the invention is expediently used for a seal and in particular a cylinder head gasket. The latter are also the subject of this invention. In one aspect, the coatings according to the invention replace those coatings that have previously been used in known seals or cylinder head gaskets.

In einem weiteren Aspekt besteht die Dichtung selbst und insbesondere die Zylinderkopfdichtung ganz aus der erfindungsgemäßen Beschichtung. In diesem Fall ist also kein Substrat vorhanden, auf welches die erfindungsgemäße Beschichtung aufgebracht wird. Vielmehr wird die erfindungsgemäße Beschichtung bei ihrer Herstellung in der für die Dichtung erforderlichen Form und mit der erforderlichen Dickenverteilung erzeugt. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, daß die Beschichtung in eine entsprechend ausgebildete Sinterform eingebracht und, falls erforderlich, die Schichtdicke über die Dichtungsfläche variiert wird.In a further aspect, the seal itself and in particular the cylinder head gasket consists entirely of the coating according to the invention. In this case, there is therefore no substrate to which the coating according to the invention is applied. Rather, the coating according to the invention is produced in the shape required for the seal and with the required thickness distribution during its manufacture. This is possible, for example, by introducing the coating into a suitably designed sintering mold and, if necessary, varying the layer thickness over the sealing surface.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Beispiels näher erläutert werden. Die Mengenverhältnisse sind dabei in Gewichtsprozent angegeben.The invention will be explained in more detail below using an example. The proportions are given in percent by weight.

Beispiel 1example 1

Herstellung einer Beschichtung für eine Zylinderkopfdichtung
20 Production of a coating for a cylinder head gasket
20

Eine gemäß EP-A-O 835 399 hergestellte einstückige Metalldichtung wird beidseitig mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung versehen. Dabei wird wie folgt vorgegangen:A one-piece metal seal manufactured according to EP-A-0 835 399 is provided on both sides with a coating according to the invention. The procedure is as follows:

Kunststoffmischungen der folgenden Zusammensetzung wurden bereitgestellt:Plastic mixtures of the following composition were provided:

Mischung a) 95 % PEEKMixture a) 95 % PEEK

5 % Graphit5% graphite

Mischung b)Mixture b) 80 % PEEK80% PEEK 3030 10% PTFE10% PTFE 3 % PFA3% PFA 7 % Graphit7% graphite Mischung c)Mixture c) 70% PEEK70% PEEK 3535 15% PTFE15% PTFE 8 % PFA8% PFA 7 % Graphit7% graphite Mischung d)Mixture d) 60% PEEK60% PEEK 4040 20% PTFE20% PTFE 13 % PFA13% PFA 7% Graphit7% graphite

S 704 DE 01 -04.01.01S 704 EN 01 -04.01.01

Mischung e)Mixture e)

Mischung f)Mixture f)

Mischung g)Mixture g)

Mischung h)Mixture h)

Mischung i)Mixture i)

Mischung j)Mixture j)

50% PEEK 25 % PTFE 18 % PFA 7 % Graphit50% PEEK 25 % PTFE 18 % PFA 7 % Graphit

40% PEEK 30% PTFE 23 % PFA 7 % Graphit40% PEEK 30% PTFE 23 % PFA 7 % Graphit

30% PEEK 35 % PTFE 28 % PFA 7 % Graphit30% PEEK 35 % PTFE 28 % PFA 7 % Graphit

20% PEEK 40% PTFE 30% PFA 10 % Graphit20% PEEK 40% PTFE 30% PFA 10 % Graphit

10% PEEK 50% PTFE 30 % PFA 10% Graphit10% PEEK 50% PTFE 30% PFA 10% Graphite

60% PTFE 30% PFA 10% Graphit60% PTFE 30% PFA 10% Graphit

Zunächst wurde Mischung a) in Form einer wäßrigen Dispersion auf die gründlich entfetteten zu beschichtenden Oberflächen der Zylinderkopfdichtung aufgetragen. Die Schicht wurde zunächst in einem Ofen bei 100 °C getrocknet und anschließend bei 380 0C gesintert. Nach dem Abkühlen wurde Mischung b), ebenfalls als wäßrige Dispersion, auf die erste Schicht aufgetragen und wie diese getrocknet und gesintert. Auf gleiche Weise wurden nacheinander die Mischungen c) bis j) aufgebracht.First, mixture a) was applied in the form of an aqueous dispersion to the thoroughly degreased surfaces of the cylinder head gasket that were to be coated. The layer was first dried in an oven at 100 °C and then sintered at 380 ° C. After cooling, mixture b), also as an aqueous dispersion, was applied to the first layer and dried and sintered in the same way. Mixtures c) to j) were applied one after the other in the same way.

Die Gesamtschichtdicke betrug 60 &mgr;&igr;&tgr;&igr;. Bei einem Dauertest in einem Motor zeigte die mit der erfindungsgemäßen Beschichtung versehene Zylinderkopfdichtung eine ausgezeichnete Dichtigkeit. Die erfindungsgemäße Beschichtung sorgte für eine ausgezeichnete Anpassung an die abzudichtenden Gegenflächen bei gleichzeitig hoher Standfestigkeit und ausgezeichneten Dauergleiteigenschaften. The total layer thickness was 60 μm. In a long-term test in an engine, the cylinder head gasket provided with the coating according to the invention showed excellent sealing properties. The coating according to the invention ensured excellent adaptation to the mating surfaces to be sealed while at the same time providing high stability and excellent long-term sliding properties.

Claims (17)

1. Beschichtung zum Aufbringen auf ein Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens einen thermoplastischen Fluorkunststoff umfaßt und ihre Härte von der zum Aufbringen auf das Substrat bestimmten ersten Oberfläche in Richtung auf die vom Substrat abgelegene zweite Oberfläche hin kontinuierlich abnimmt. 1. Coating for application to a substrate, characterized in that it comprises at least one thermoplastic fluoroplastic and its hardness decreases continuously from the first surface intended for application to the substrate towards the second surface remote from the substrate. 2. Beschichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem wenigstens einen thermoplastischen Fluorkunststoff wenigstens ein Füll- oder Verstärkungsstoff zugesetzt ist, dessen Konzentration in Richtung auf die erste Oberfläche hin zunimmt. 2. Coating according to claim 1, characterized in that at least one filler or reinforcing material is added to the at least one thermoplastic fluoroplastic, the concentration of which increases in the direction towards the first surface. 3. Beschichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Füll- oder Verstärkungsstoff ausgewählt ist aus Graphit, Kohle, Kohlenstoffasern, Glasfasern, Whiskern oder Molybdändisulfid. 3. Coating according to claim 2, characterized in that the at least one filler or reinforcing material is selected from graphite, carbon, carbon fibers, glass fibers, whiskers or molybdenum disulfide. 4. Beschichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Füll- oder Verstärkungsstoff ausgewählt ist aus Fasern oder Whiskern, welche im wesentlichen parallel zu erster und zweiter Oberfläche ausgerichtet sind. 4. Coating according to claim 3, characterized in that the at least one filler or reinforcing material is selected from fibers or whiskers which are aligned substantially parallel to the first and second surfaces. 5. Beschichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens ein thermoplastisches Polykondensat mit einer größeren Härte als der wenigstens eine thermoplastische Fluorkunststoff umfaßt und die Konzentration des thermoplastischen Polykondensats in Richtung auf die erste Oberfläche hin zunimmt. 5. Coating according to claim 1, characterized in that it comprises at least one thermoplastic polycondensate having a greater hardness than the at least one thermoplastic fluoroplastic and the concentration of the thermoplastic polycondensate increases towards the first surface. 6. Beschichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der ersten Oberfläche der Anteil an Fluorkunststoff 0 Gew.-% und im Bereich der zweiten Oberfläche 80 bis 100 Gew.-% und insbesondere 95 bis 100 Gew.-% beträgt. 6. Coating according to claim 5, characterized in that in the region of the first surface the proportion of fluoroplastic is 0 wt.% and in the region of the second surface 80 to 100 wt.% and in particular 95 to 100 wt.%. 7. Beschichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem wenigstens einen thermoplastischen Polykondensat wenigstens ein Füll- oder Verstärkungsstoff zugesetzt ist. 7. Coating according to claim 5 or 6, characterized in that at least one filler or reinforcing material is added to the at least one thermoplastic polycondensate. 8. Beschichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Füll- oder Verstärkungsstoff ausgewählt ist aus Graphit, Kohle, Kohlenstoffasern oder Glasfasern. 8. Coating according to claim 7, characterized in that the at least one filler or reinforcing material is selected from graphite, carbon, carbon fibers or glass fibers. 9. Beschichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polykondensat eine obere Dauergebrauchstemperatur von mindestens 150°C, insbesondere von mindestens 180°C und bevorzugt von mindestens 200 °C aufweist. 9. Coating according to one of claims 5 to 8, characterized in that the thermoplastic polycondensate has an upper continuous use temperature of at least 150°C, in particular of at least 180°C and preferably of at least 200°C. 10. Beschichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polykondensat eine Formbeständigkeit in der Wärme (ASTM D648; 1,8 N/mm2) von mindestens 140°C, insbesondere von mindestens 180°C und bevorzugt von mindestens 190°C aufweist. 10. Coating according to one of claims 5 to 9, characterized in that the thermoplastic polycondensate has a dimensional stability under heat (ASTM D648; 1.8 N/mm 2 ) of at least 140°C, in particular of at least 180°C and preferably of at least 190°C. 11. Beschichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polykondensat hydrolysebeständig und insbesondere bis mindestens 130°C Heißdampf-beständig ist. 11. Coating according to one of claims 5 to 10, characterized in that the thermoplastic polycondensate is hydrolysis-resistant and in particular hot steam-resistant up to at least 130°C. 12. Beschichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polykondensat Öl- und fettbeständig ist und dies insbesondere bis zu einer Temperatur von mindestens 150°C. 12. Coating according to one of claims 5 to 11, characterized in that the thermoplastic polycondensate is oil and grease resistant, in particular up to a temperature of at least 150°C. 13. Beschichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polykondensat eine Gleitreibungszahl µ bei 40°C von &le; 0,7 und insbesondere &le; 0,55 aufweist. 13. Coating according to one of claims 5 to 12, characterized in that the thermoplastic polycondensate has a sliding friction coefficient µ at 40°C of ≤ 0.7 and in particular ≤ 0.55. 14. Beschichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polykondensat ausgewählt ist aus einem Polysulfon (PSU), Polyphenylensulfid (PPS), Polyphenylethersulfon (PPSU), Polyethersulfon (PES), Polyaryletherketon (PAEK), Polyetherketon (PEK) oder Polyetheretherketon (PEEK) und insbesondere aus gefülltem oder ungefülltem PPS, PEK und PEEK oder deren Mischungen. 14. Coating according to one of claims 5 to 13, characterized in that the thermoplastic polycondensate is selected from a polysulfone (PSU), polyphenylene sulfide (PPS), polyphenyl ether sulfone (PPSU), polyether sulfone (PES), polyarylether ketone (PAEK), polyether ketone (PEK) or polyether ether ketone (PEEK) and in particular from filled or unfilled PPS, PEK and PEEK or mixtures thereof. 15. Beschichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluorkunststoff ausgewählt ist aus gefülltem oder ungefülltem Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP), Perfluoralkoxy-Copolymer (PFA) oder deren Mischungen. 15. Coating according to one of claims 1 to 14, characterized in that the fluoroplastic is selected from filled or unfilled polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer (FEP), perfluoroalkoxy copolymer (PFA) or mixtures thereof. 16. Beschichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der ersten Oberfläche wenigstens ein Haftvermittler und/oder wenigstens ein Klebemittel vorhanden ist. 16. Coating according to one of claims 1 to 15, characterized in that at least one adhesion promoter and/or at least one adhesive is present in the region of the first surface. 17. Dichtung, insbesondere Zylinderkopfdichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Beschichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 besteht oder mit einer Beschichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 versehen ist. 17. Seal, in particular cylinder head gasket, characterized in that it consists of a coating according to one of claims 1 to 16 or is provided with a coating according to one of claims 1 to 16.
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