DE4230209A1 - Asbestos-free felt for prodn. of high temp.-resistant gaskets etc. - contains mineral fibres, fillers and conventional binders, but no fibrillated (pulp) fibres - Google Patents
Asbestos-free felt for prodn. of high temp.-resistant gaskets etc. - contains mineral fibres, fillers and conventional binders, but no fibrillated (pulp) fibresInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen angegebenen Gegenstand.The invention relates to that in the claims specified object.
Die Erfindung betrifft insbesondere asbestfreie Faservliese für die Herstellung von hochtemperaturbeständigen Zylinderkopfdichtungen, Auspuffdichtungen und andere Dichtungen, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von derartigen asbestfreien und pulpfaserfreien Faservliesen auf der Basis von Mineralfaser, Füllstoffen und üblichem Binder auf der Langsiebmaschine.The invention relates in particular to asbestos-free nonwoven fabrics for the production of high temperature resistant Cylinder head gaskets, exhaust gaskets and others Seals exposed to high temperatures. The invention further relates to a method for Production of such asbestos-free and powder fiber-free Nonwovens based on mineral fibers, fillers and usual binder on the Fourdrinier machine.
Die üblichen Zylinderkopfdichtungen bestehen aus einem Blech als Metallarmierung, das von beiden Seiten mit einem Asbestvlies als Weichstoffauflage laminiert wird. Ein dafür geeignetes Asbestvlies wird auf einer Papier- oder Pappenmaschine hergestellt und besteht gewöhnlich aus 85-95% Asbestfasern und 5-15% Bindemittel. Als Bindemittel wird häufig NBR-Latex verwendet, dem die notwendigen Vulkanisationsmittel zugesetzt sind. Solch ein Faservlies ist sehr druckelastisch und temperaturbeständig; wird es gleichzeitig druck- und temperaturbelastet, darf es nur wenig fließen. In der Dichtungstechnik werden diese Eigenschaften als Druck/-Wärmestandfestigkeit bezeichnet und nach DIN 52 913 gemessen. Da Asbest gesundheitsschädlich ist, ist es Aufgabe jedes Rohasbestverarbeiters, nach technisch geeigneten Austauschmaterialien zu suchen.The usual cylinder head gaskets are made of sheet metal as metal reinforcement, which is covered with a Asbestos fleece is laminated as a soft pad. One for that suitable asbestos fleece is on a paper or Cardboard machine manufactured and usually consists of 85-95% Asbestos fibers and 5-15% binder. As a binder NBR latex is often used, the necessary Vulcanizing agents are added. Such a nonwoven is very pressure elastic and temperature resistant; is it under pressure and temperature at the same time, it is only allowed flow little. These are used in sealing technology Properties referred to as pressure / heat resistance and measured according to DIN 52 913. Since asbestos is harmful to health, it is the job of every raw asbestos processor, technically to find suitable exchange materials.
Wie aus der EP 0 027 706, der DE 33 28 769 A1, US-PS 4 271 228, US-PS 4 248 664 und der US-PS 4 225 383 bekannt ist, werden überall neben den Mineralfasern Füllstoffe und Bindemittel organischer Fasern mitverwendet. Diese Fasern können natürlicher oder synthetischer Art sein. Durch einen Mahlprozeß werden diese Fasern fibrilliert. Eine Fibrillierung ist bis heute nur mit organischen Fasern möglich. As from EP 0 027 706, DE 33 28 769 A1, US Pat. No. 4,271,228, U.S. Patent 4,248,664 and U.S. Patent 4,225,383 are known fillers and Binder of organic fibers also used. These fibers can be natural or synthetic. Through a These fibers are fibrillated during the milling process. A To date, fibrillation is only possible with organic fibers possible.
Die fibrillierten Fasern werden auch Pulpfasern genannt und dienen während der Vliesherstellung als Prozeßfasern. Die Prozeßfasern haben die Aufgabe während der Vliesbildung die Homogenität zu erhalten, d. h. die Unterseite und die Oberseite des Vlieses sollen von der Stoffzusammensetzung völlig identisch sein. Als weitere Aufgabe der Prozeßfasern ist es, den Siebdurchfall, der ja überwiegend aus Füllstoffen besteht, möglichst gering zu halten, damit die stoffliche Zusammensetzung des Vlieses auch gleich dem des Stoffeintrages ist. Die Prozeßfasern und natürlich auch das Bindemittel stellen jedoch eine Schwächung der thermischen Beständigkeit des Dichtungsmaterials dar. Selbst die Aramidfasern beginnen bei einer Temperatureinwirkung von 250°C bis 300°C sich zu zersetzen. Dadurch entsteht in der eingebauten Dichtung ein Volumenschwund, der wiederum die Einbau-Flächenpressung reduziert und zum Versagen der Dichtung führt.The fibrillated fibers are also called pulp fibers and serve as process fibers during nonwoven production. The Process fibers have the task during the formation of the fleece To maintain homogeneity, d. H. the bottom and the The top of the fleece should depend on the material composition be completely identical. Another task of process fibers is the diarrhea, which is predominantly made up of Fillers are to be kept as low as possible so that the material composition of the fleece also equal to that of Is material entry. The process fibers and of course that However, binders weaken the thermal Resistance of the sealing material. Even the Aramid fibers begin at a temperature of 250 ° C to 300 ° C to decompose. This creates in the built-in seal a volume loss, which in turn the Installation surface pressure reduced and to failure of the Seal leads.
Es besteht demnach ein Bedarf an einem Dichtungsvlies ohne Pulpfasern, da dies die Temperaturbeständigkeit der Dichtung wesentlich erhöhen würde.There is therefore a need for a sealing fleece without Pulp fibers as this is the temperature resistance of the seal would increase significantly.
Es ist jedoch bekannt, daß beim Weglassen von Pulpfasern aus der Rezeptur Nachteile eintreten, wie Inhomogenität und hoher Siebdurchfall. Auch diese Nachteile sollen vermieden werden. However, it is known that when pulp fibers are left out Disadvantages such as inhomogeneity and high sieve diarrhea. These disadvantages should also be avoided become.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Faservlies zu erstellen, das frei von Asbestfasern ist und trotzdem die zuvor genannten Eigenschaften für eine hochtemperaturbeständige Dichtung aufweist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung von derartigen asbestfreien und pulpfaserfreien Faservliesen für die Herstellung von hochtemperaturbeständigen Dichtungen angegeben werden.The present invention is therefore based on the object to create a non-woven fabric that is free of asbestos fibers and still the aforementioned properties for one has high temperature resistant seal. Furthermore should a process for the production of such asbestos-free and non-pulp fiber nonwovens for the production of high temperature resistant seals can be specified.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 bzw. 11 bis 21 gelöst.This task is characterized by the characteristics of the Claims 1 and 11 to 21 solved.
Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen.The subclaims contain advantageous refinements of inventions.
Es war dann überraschenderweise möglich, ein Dichtungsvlies ohne Pulpfasern herzustellen und ohne die genannten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen, indem die Flockenbildung in der Stoffsuspension gezielt durchgeführt wird. Unter bestimmten Maßnahmen ist es möglich, kleine Flocken zu bilden, die aber auch kompakt genug sind, um die Retention in der notwendigen Höhe zu erhalten.It was then surprisingly possible to use a sealing fleece without pulp fibers and without the mentioned Disadvantages of having flakes is carried out specifically in the stock suspension. Under certain measures it is possible to make small flakes form, which are also compact enough to retain to get in the necessary amount.
Durch Kombination dieser Maßnahme mit einer spezifischen Maschineneinstellung der Langsiebmaschine kann man pulpfaserfreie Dichtungsvliese erzielen, die mechanisch den pulpfaserhaltigen Vliesen entsprechen, jedoch zu wesentlich temperaturbeständigeren Dichtungen weiterverarbeitet werden können.By combining this measure with a specific one You can set the machine of the Fourdrinier machine achieve pulp fiber-free sealing fleeces that mechanically nonwovens containing pulp fiber correspond, but too essential temperature-resistant seals can be processed further can.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst, indem man in der Stoffsuspension die Mineralfaser mit Harz umlädt und den Latex als Bindemittel erst kurz vor dem Stoffauflauf auf die Langsiebmaschine zugibt und dann mit einem Salz, z. B. Aluminiumsulfat fällt und in der Stoffsuspension eine Feststoffkombination (Füllstoffe, Latex, Fasern) verwendet, deren Korngröße die Gelbildung begünstigt und SiO2 mit hoher Oberfläche zur Erhöhung der Naßfestigkeit der Feststoffkombination zusetzt. So erzielt man auf modernen prozeßgeregelten Langsiebmaschinen ein gleichmäßiges Vlies von hinreichend guter mechanischer Festigkeit, wenn man über 300 g pro m2 auf dem Sieb ablegt.The object of the invention is achieved by reloading the mineral fiber with resin in the stock suspension and adding the latex as a binder only shortly before the headbox onto the Fourdrinier machine and then adding a salt, e.g. B. aluminum sulfate and a solid combination (fillers, latex, fibers) is used in the stock suspension, the grain size of which favors gel formation and SiO 2 with a high surface area to increase the wet strength of the solid combination. In modern process-controlled Fourdrinier machines, for example, a uniform fleece of sufficiently good mechanical strength is obtained if more than 300 g per m 2 are deposited on the sieve.
Zum Umladen wird ein Polymer vorzugsweise ein Melaminharz eingesetzt, das die Mineralfaser von Minus auf Plus umlädt. Die Latexzugabe erfolgt vorzugsweise ganz dicht vor dem Stoffauflauf, insbesondere höchstens etwa 1 m vor dem Stoffauflauf, zweckmäßig indem man ein Latex in die Stoffzuleitung einführt. Es muß dafür gesorgt werden, daß am Stoffauflauf dann ein homogenes Gemisch vorliegt. Das SiO2 mit hoher Oberfläche ist insbesondere pyrogenes SiO2, z. B. Aerosil, jedoch kann prinzipell auch gefälltes SiO2 verwendet werden. Die Oberfläche beträgt vorzugsweise mehr als 10 und insbesondere mehr als 60 m2 pro g, wobei spezifische Oberflächen über 100 m2 pro g ganz besonders bevorzugt sind. For the reloading, a polymer, preferably a melamine resin, is used, which reloads the mineral fiber from minus to plus. The latex is preferably added very close to the headbox, in particular at most about 1 m before the headbox, expediently by introducing a latex into the feed line. It must be ensured that a homogeneous mixture is then present at the headbox. The high surface area SiO 2 is in particular pyrogenic SiO 2 , e.g. B. Aerosil, but in principle precipitated SiO 2 can also be used. The surface area is preferably more than 10 and in particular more than 60 m 2 per g, with specific surfaces over 100 m 2 per g being very particularly preferred.
Für die Füllstoffkombination ist wichtig, daß bei einem Gehalt von weniger als 20% Mineralfaser ein plättchenförmiger Füllstoff mitverwendet wird, z. B. Glimmer, was bei höheren Mineralfaseranteilen, insbesondere bei über 60 Gew.-% Mineralfaser und insb. bei 90 Gew.-% Mineralfaser nicht mehr der Fall ist.For the filler combination it is important that one Contains less than 20% mineral fiber platelet-shaped filler is also used, e.g. B. mica, what with higher mineral fiber shares, especially with over 60% by weight mineral fiber and especially 90% by weight mineral fiber is no longer the case.
Bei Verwendung sehr feiner Mineralfasern benötigt man weniger davon als bei Verwendung von groben. Als Richtlinie läßt sich sagen, daß bei feiner Mineralfaser (3-6 µm) mindestens 20% bis 60% Mineralfasern in der Stoffsuspension vorliegen müssen, vorzugsweise 20 bis 30 Gew.-%, wobei bei groben Mineralfasern (ca. 10 µm) 30%-70%, vorzugsweise 40-60% Mineralfasern vorliegen sollen.When using very fine mineral fibers you need less of it than when using coarse. As a guideline can be said that with fine mineral fibers (3-6 µm) at least 20% to 60% mineral fibers in the Stock suspension must be available, preferably 20 to 30 % By weight, with coarse mineral fibers (approx. 10 µm) 30% -70%, preferably 40-60% mineral fibers should be present.
Der Latexgehalt beträgt 5-20 Gew.-%, insb. 6-12 Gew.-%.The latex content is 5-20% by weight, especially 6-12% by weight.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. The following examples illustrate the invention.
Bei Ersatz von Glimmer durch Plättchengraphit ergibt die unterschiedliche Dichte natürlich auch ein unterschiedliches Stoffvolumen bei Anwendung der gleichen Gewichtsmenge. When mica is replaced by platelet graphite, the result is different density of course also a different one Volume of substance using the same amount of weight.
Bei den angeführten Beispielen wurde ein carboxylierter Latex verwendet, der mit Zinkoxid vernetzt wurde. In the examples cited, a carboxylated latex used, which has been crosslinked with zinc oxide.
Vergleicht man die volumenmäßige Zusammensetzung, also das Rezeptbeispiel mit Pulpfasern im Vergleich zum Rezeptbeispiel ohne Pulpfasern, so ist zu ersehen, daß der gesamte organische Anteil, der in Beispiel 1 ca. 22 Vol.-% beträgt, in Beispiel 2 nur bei gut 15% liegt. Der Vergleich von Beispiel 3 zu Beispiel 4 zeigt Verminderung von ca. 27% organischem Anteil in Beispiel 3 auf knapp 20% in Beispiel 4. Diese Verminderung des Stoffvolumens der erfindungs gemäßen Zusammensetzung gegenüber derjenigen des Standes der Technik, also derjenigen mit Pulpfasern führt zu einer beachtlichen Erhöhung der Druck-Wärmestandfestigkeit. Die herkömmlichen Dichtungsvliese mit Pulpfasern haben eine Druck-Wärmestandfestigkeit nach DIN 52 913 von höchstens 38-40 N/mm2, während die Dichtungsvliese ohne Pulpfasern Werte zwischen 43 und 45 N/mm2 ergeben. Damit sind die gleichen Werte wie die eines Asbestvlieses erreicht und ebenfalls die Voraussetzung für eine nachziehfreie Dichtung erfüllt.If one compares the volume composition, i.e. the recipe example with pulp fibers in comparison to the recipe example without pulp fibers, it can be seen that the total organic fraction, which is approximately 22% by volume in example 1, is only a good 15% in example 2 lies. The comparison of Example 3 to Example 4 shows a reduction from approximately 27% organic content in Example 3 to just under 20% in Example 4. This reduction in the volume of the composition according to the invention compared to that of the prior art, that is to say that with pulp fibers, leads to one considerable increase in pressure and heat resistance. The conventional sealing fleeces with pulp fibers have a compressive heat resistance according to DIN 52 913 of at most 38-40 N / mm 2 , while the sealing fleeces without pulp fibers give values between 43 and 45 N / mm 2 . This means that the same values as those of an asbestos fleece are achieved and the requirements for a tightening-free seal are also fulfilled.
Als willkommener Nebeneffekt erhöht sich, wie aus Beispiel I und III bei Vergleich mit Beispiel II und IV ersichtlich der NBR-Volumenanteil. Diese Erhöhung macht das Vlies geschmeidiger und die Stanzkanten fester. Vergleicht man die Preise der Mineralfasern mit denen der Pulpfaser, so sind die Pulpfasern um den Faktor 12 teurer. Mit dieser Erfindung ist man in der Lage, nicht nur qualitativ gute, sondern auch preislich wesentlich billigere Vliese zu erstellen.As a welcome side effect, as in Example I increases and III can be seen in comparison with Example II and IV NBR volume fraction. This increase makes the fleece smoother and the punched edges firmer. If you compare them Prices of the mineral fibers with those of the pulp fiber are like that the pulp fibers are more expensive by a factor of 12. With this invention one is able not only good quality, but also to create much cheaper nonwovens.
Als anorganische Faser werden aus praktischen Gründen Diabasfasern verwendet. Mit dem gleichen Erfolg können auch Glasfasern, Fasern aus Schlackenwolle Aluminium silikatfasern oder auch Kaolinfasern eingesetzt werden. Durch einen Mahlprozeß sollten die Fasern auf eine Länge von 0,3-2,5 mm gekürzt sein. Der Faserdurchmesser soll zwischen 3 und 15 µm liegen, wobei aus toxikologischen Gründen die untere Grenze 3 µm nicht unter sondern lieber etwas überschritten werden sollte, da Fasern unter 3 µm Durchmesser gesundheitsschädlich sein können. Daher wird aus Sicherheitsgründen eine Untergrenze von etwa 5 µm des Faserdurchmessers bevorzugt. As an inorganic fiber, for practical reasons Diabase fibers used. With the same success, too Glass fibers, fibers from slag wool aluminum silicate fibers or kaolin fibers are used. The fibers should have a length of 0.3-2.5 mm shortened. The fiber diameter should are between 3 and 15 µm, being toxicological Reason not the lower limit 3 µm but rather should be exceeded somewhat, since fibers under 3 µm Diameter can be harmful to health. Hence from For safety reasons, a lower limit of about 5 µm Fiber diameter preferred.
Als Füllstoffe haben sich besonders Füllstoffverschnitte mit blättchenförmiger Struktur bewährt. Die Blättchengröße sollte aber in jedem Fall, also sowohl bei Verwendung einer einzigen Sorte von blättchenförmigem Füllstoff als auch Füllstoffverschnitten mit blättchenförmiger Struktur, die Größe von 400 µm nicht wesentlich überschreiten, damit das Porenvolumen des Vlieses bei 50 Vol.-% begrenzt bleibt.Especially filler blends have been used as fillers Proven lamellar structure. The leaflet size but should in any case, i.e. when using a single variety of flaky filler as well Filler blends with lamellar structure, not significantly exceed the size of 400 µm, so the pore volume of the fleece remains limited at 50% by volume.
Zu den blättchenförmigen Füllstoffen zählen Glimmer, (fluorhaltige Tonerdesilikate) Kaolin, (hydratisierte Aluminiumsilikate) Talkum, (hydratisierte Magnesiumsilikate) und Graphit.The flaky fillers include mica, (fluorine-containing alumina silicates) kaolin, (hydrated Aluminum silicates) talc, (hydrated magnesium silicates) and graphite.
Die Füllstoffe, die mit den blättchenförmigen Stoffen verschnitten werden, sollten sehr feinkörnig sein, damit in der Weiterverarbeitung die notwendige Dichtwirkung erreicht wird. Die zweite Funktion dieser feinen Füllstoffe ist es, die Mineralfasern in das Füllstoffgemisch so einzubetten, daß durch eine Druckbelastung des Vlieses die Mineralfasern nicht durch die Scherwirkung zerstört werden. In der Korngrößenverteilung sollte der Feinanteil unter 0,5 µm zwischen 15-50% liegen. Der Grobanteil über 50 µm sollte zwischen 5 und 10% liegen.The fillers with the flaky substances blended should be very fine-grained so that in achieved the necessary sealing effect during further processing becomes. The second function of these fine fillers is to embed the mineral fibers in the filler mixture that the mineral fibers by a pressure load on the fleece not be destroyed by the shear effect. In the The particle size distribution should be less than 0.5 µm are between 15-50%. The coarse fraction should be over 50 µm are between 5 and 10%.
Als Füllstoffe kommen in Frage: die verschiedensten Metalloxide, Baryt, Schiefer, natürliche und synthetische Silikate, Kreide, Siliciumdioxid, Silicide und Spatarten. Viele der genannten Stoffe kommen auch modifiziert vor, so daß das breite Spektrum der geeigneten Füllstoffe sehr groß ist. Auch Füllstoffverschnitte der körnigen Art mit anderen körnigen Füllstoffen ergeben gemäß der Erfindung unter Weglassung der Pulpfasern ebenfalls sehr gute Dichtungsvliese.Possible fillers are: a wide variety Metal oxides, barite, slate, natural and synthetic Silicates, chalk, silicon dioxide, silicides and types of spades. Many of the substances mentioned are also modified, so that the wide range of suitable fillers is very large is. Also granular filler blends with others granular fillers result according to the invention under Omission of the pulp fibers is also very good Sealing fleece.
Claims (21)
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| DE19924230209 DE4230209A1 (en) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | Asbestos-free felt for prodn. of high temp.-resistant gaskets etc. - contains mineral fibres, fillers and conventional binders, but no fibrillated (pulp) fibres |
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Cited By (1)
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| WO2001033115A1 (en) * | 1999-11-05 | 2001-05-10 | Robert Bosch Gmbh | Wet method for manufacturing asbestos free sealant for fuel injection pump |
-
1992
- 1992-09-09 DE DE19924230209 patent/DE4230209A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001033115A1 (en) * | 1999-11-05 | 2001-05-10 | Robert Bosch Gmbh | Wet method for manufacturing asbestos free sealant for fuel injection pump |
| GB2373301A (en) * | 1999-11-05 | 2002-09-18 | Bosch Gmbh Robert | Wet method for manufacturing asbestos free sealant for fuel injection pump |
| GB2373301B (en) * | 1999-11-05 | 2003-06-25 | Bosch Gmbh Robert | Wet method for manufacturing asbestos free sealant for fuel injection pump |
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