DE2714710A1

DE2714710A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer kunststoffschnur auf einem traeger

Info

Publication number: DE2714710A1
Application number: DE19772714710
Authority: DE
Inventors: Jean Desverchere
Original assignee: Cefilac SA
Current assignee: Cefilac SA
Priority date: 1976-04-02
Filing date: 1977-04-01
Publication date: 1977-10-13
Also published as: CA1070071A; DE2714710C3; JPS52138551A; DE2714710B2; NL7703611A; ES457387A1; JPS5915297B2; US4247510A; IT1076642B; SE433326B; GB1568901A; SE7703872L

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Kunststoffschnur auf einem Träger

Die Erfindung betrifft das Auftragen oder Aufbringen von Schnüren aus elastomerem oder wärmehärtbarem Kunststoff, insbesondere bei der Herstellung von Dichtungen.

Dichtungen, vor allem die in der Automobilindustrie verwendeten Dichtungen (Zylinderkopfdichtung, Sammler- oder Kollektordichtungen usw.) bestehen aus einem allgemein ebenen Träger, der aus unterschiedlichen Werkstoffen, wie Metall, metallisiertem Kunststoff, Fasern auf der Basis von Asbest oder Cellulose,hergestellt ist und Öffnungen für den Durchtritt von fließfähigen Medien wie Motorgase, Schmieröl, Kühlwasser u.a.m. enthält; die Dichtung um diese Öffnungen wird in vielen Fällen durch eine Schnur aus elastomerem oder wärmehärtbarem Kunststoff sichergestellt, der beim Zusammenpressen eingedrückt oder gestaucht wird.

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Es gibt mehrere Arbeitsweisen,- um die Kunststoffschnur oder -raupe auf den Träger oder die Unterlage aufzubringen.

Die Schnur kann durch Abformen von einem Abguß oder durch Spritzgießen des elastomeren oder wärmehärtbaren Werkstoffes bei einer Temperatur von 100 bis 200°C unter Verwendung von auf diese Temperatur erhitzten Preßformen erhalten werden. Das Verfahren besteht für einen gegebenen Werkstoff und eine gegebene geometrische Form der Schnur darin, daß der Forravorgang bzw. das Spritzgießen bei einer Temperatur und während einer Zeitspanne vorgenommen wird, während denen das Produkt Zeit hat, die Preßform in viskosem Zustand auszufüllen und seine definitive Konsistenz infolge Polymerisation*oder Vulkanisation anzunehmen, bevor dann entformt wird.

Dieses Verfahren weist erhebliche Nachteile auf. Einerseits muß die Vulkanisation oder die Polymerisation der Schnur abgewartet werden, bevor entformt werden kann; hierfür werden je nach Kunststoff 3 bis 10 Minuten benötigt, so daß kurze Arbeitstakte nicht möglich sind. Andererseits geht ein erheblicher Anteil an Ausgangsmaterial und zwar bis zu 90 % entsprechen^ den Volumen der Spritzkanäle verloren; dieser AbfaTr**"*"' läßt sich allgemein nicht in den Kreislauf zurückführen und stellt einen wertlosen Abfall dar.

Für bestimmte Arten von Dichtungen kann die Kunststoffschnur auch mittels Siebdruck auf den Träger aufgebracht werden, wobei die Vulkanisation oder Polymerisation des aufgebrachten Werkstoffes in einem weiteren Verfahrensabschnitt, beispielsweise in einem Tunnelofen erfolgt.

Diese Arbeitsweise ermöglicht zwar eine bessere Produktivität, hat aber auch Nachteile. Damit der Auftrag regelmäßig und gut kalibriert erfolgt, sind genaue Steuerungen notwendig, die nur von qualifizierten Arbeitskräften vorgenommen werden

709841/0945 ♦bzw. Vernetzung . _ 3 _

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können, so daß diese Arbeitsweise ziemlich umständlich wird. Außerdem ist die Schichtdicke der aufgetragenen Schnur je Arbeitsgang auf 0,1 mm beschränkt und um eine zweckentsprechende Dicke zu erreichen, müssen allgemein mehrere Auftragungen erfolgen. Für eine solche Schnur ist diese Dicke konstant und es ist deshalb im Gegensatz zum Formpressen nicht möglich, diese Dicke in bestimmten, besonders beanspruchten Bereichen der Schnur zu verändern bzw. zu verstärken. Schließlich geht auch bei dieser Arbeitsweise ziemlich viel Ausgangsmaterial verloren.

Es wurde nun ein neues Verfahren entwickelt, mit dem diese Nachteile überwunden werden. Das Verfahren ermöglicht insbesondere das Aufbringen einer Schnur aus elastomerem oder wärmehärtbarem Werkstoff auf einen Träger in einer sehr kurzen Zeitspanne in der Größenordnung von einigen Sekunden praktisch ohne Materialverlust und in beträchtlicher Schichtdicke, die bis zu mehreren Millimetern betragen kann, wobei gleichzeitig eine ausgezeichnete Raum- oder Dimensionsgenauigkeit

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bzw. geringe erzielt wird. Das Verfahren ist einfach durchzuführen und sehr zuverlässig.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbringen einer Schnur aus elastomerem oder wärmehärtbarem Kunststoff auf einen ebenen Träger, insbesondere für die Erzeugung von Dichtungen, besteht darin, daß man den in einer Matrize bzw. einem Gesenk in viskosem Zustand vorhandenen Elastomeren oder wärmehärtbaren Werkstoff bei Raumtemperatur auf einem Träger formpreßt oder spritzgießt, der gegenüber dem aufzubringenden Werkstoff eine stärkere Haftung aufweist als das Gesenk· und daß man anschließend die Schnur durch Erhitzen im Ofen oder Heißpressen vulkanisiert oder polymerisiert bzw. vernetzt,

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß unter diesen genannten Bedingungen das spritzgegossene Produkt keine Neigung dazu hat, wie man hätte annehmen können, an der Preß-'form hängen zu bleiben.

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Zu den Werkstoffen, mit denen" gute Ergebnisse erzielt wurden, gehören bei -den Elastomeren Nitrilkautschuke, Polyacrylharze, Siliconharze, fluorierte Elastomere wie Copolymerisate aus Fluorvinyliden und Hexafluorpropylen und bei den wärmehärtbaren Stoffen Epoxyharze. Diese Werkstoffe besitzen eine Mooney-Viskosität im Bereich von 20 bis 90.

Die Träger können entweder aus Werkstoff für poröse Dichtungen auf der Basis von Asbestfasern oder Cellulosefasern bestehen, die gegebenenfalls mit Metallteilen innen verstärkt sind; in diesem Falle ist ihr Haftungsvermögen natürlich höher als das der klassischen Formpressen/ oder aus metallischen Werkstoffen wie Stahlbleche oder Leichtmetallegierungen; in diesem Falle ist ihre Oberfläche vorzugsweise mattiert oder geschliffen und aufgerauht, beispielsweise durch Sandstrahlen, so daß sie eine bessere Haftung (gegenüber dem Kunststoff) aufweist. Besitzt der Träger selbst nur eine unzureichende Haftung, so kann auch ein grundierender Haftungsanstrich aufgebracht werden.

Vorteilhafterweise ist weiterhin die Preßform oder Spritzgußform selbst sorgfältig poliert oder mit einer die Haftung * Schicht überzogen, beispielsweise mit Polytetrafluoräthylen.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert» In dieser zeigen jeweils im Vertikalschnitt:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2, 3 und 4 Beispiele für ausführbare Schnüre;

Fig. 5 und 6 Beispiele einer Schnur vor und nach dem Heißpressen;

Fig. 7 eine abgewandelte AusfUhrungsform der Vorrichtung nach Fig. 1und 709841/0945

♦vermindernden

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Fig. 8 und 9 Beispiele für mit der Vorrichtung nach Fig. 7 aufgebrachte Schnüre auf einen' zusammendrückbaren und einen nicht zusammendrückbaren Träger.

Der ebene Träger 1, beispielsweise aus Asbestpappe mit einer metallischen Innenverstärkung, ruht auf einer Platte 2. Auf die Oberseite des Trägers wird ein Metallblock 3 aufgelegt, dessen ebene Grundfläche oder Basis 4 genau auf dem Träger 1 aufliegt. Die Basis 4 weist eine oder mehrere Formräume 5 auf, beispielsweise ringförmige Formräume, wenn eine kreisförmige Schnur um die öffnung einer Dichtung herum angeordnet werden soll. In diesen Formraum 5 münden ein oder mehrere enge Kanäle 6, die den Werkstoff zuführen. Die Formräume 5 sind sorgfältig poliert oder mit einer dünnen Schicht eines Hafting vermindernden Materials wie Polytetrafluoräthylen-Trennschicht überzogen.

Es wird dann in Richtung des Pfeils mit Hilfe eines Stempels 7 unter einem Druck von 50 bis 2000 bar der elastomere oder wärmehärtbare Werkstoff, beispielsweise ein viskoses Silicon (Viskosität nach Mooney etwa 50), spritzgegossen; dieser Werkstoff füllt den Formraum 5 aus. Anschließend wird der Block 3 abgehoben und auf dem Träger bleibt eine dem Formraum 5 entsprechende Schnur zurück.

Die Schnur kann entsprechend verschiedenen Ausbildungen des Formraums 5 unterschiedlich dick und sehr verschieden geformt sein, wie in den Figuren, 2, 3 und 4 gezeigt. Allgemein bleibt ein kleiner Grat 8 zurück, der dem Eintritt oder der öffnung des Kanals 6 entspricht.

Die Vulkanisation oder Polymerisation der Schnur erfolgt anschließend entweder im Heizschrank oder Tunnelofen, wobei die Schnur die ursprüngliche Breite beim Auftrag beibehält, oder durch Heißpressen in einer Presse, deren Platten auf die gewünschte Temperatur gebracht worden sind; hlebei wird

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der Schnur die angestrebte definitive Form erteilt, die verschieden sein kann von der ursprünglichen Auftragsform, wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich, die die gleiche Schnur vor und nach dem Heißpressen zeigen.

Eine auf diese Weise hergestellte Dichtung ist vorzüglich geeignet, so lange der Anpreßdruck der Dichtung nicht zu hoch ist. Für sehr stark gepreßte Dichtungen hingegen, beispielsweise für Zylinderkopfdichtungen, besteht jedoch eine gewisse Gefahr, daß die nicht-zusammendrückbare Schnur, auf die der Hauptanteil der mechanischen Beanspruchung entfällt, beim Zusammendrücken der Dichtung platzt.

Um diesen Nachteil zu vermeiden und zu erreichen, daß die aufgebrachte Schnur auch dann vollkommen als Dichtung genügt, selbst wenn es sich um sehr stark komprimierte Dichtungen handelt, wird der Formraum 5 von zumindest einer Nut oder Vertiefung in dem Träger 1 gebildet.

Handelt es sich beim Träger um einen komprimierbaren oder zusammendrückbaren Werkstoff, beispielsweise einem porösen Werkstoff auf der Basis von Asbest- oder Cellulosefaser^, so wird die Schnur so vulkanisiert oder polymerisiert, daß sie genau die Nut oder Fuge ausfüllt.

Besteht hingegen der Träger aus einem nicht-komprimierbaren bzw, nicht-zusammendrückbaren Werkstoff, beispielsweise aus Metall, so wird die Schnur mittels Heißpressen so vulkanisiert oder polymerisiert, daß sie mit Bezug auf den Träger erhabene und vertiefte Bereiche aufweist, wobei die erhabenen Bereiche das gleiche Gesamtvolumen aufweisen wie die vertieften oder Hohlbereiche.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieser Variante wird in Fig. 7 gezeigt.

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Der ebene Träger 1 liegt auf einerPlatte 2 auf. Auf die Oberfläche des Trägers wird ein Metallblock 3 gegeben, dessen ebene Grundfläche oder Basis 4 genau auf dem Träger 1 aufliegt. Dieser weist einen beliebig geformten ,beispielsweise rechteckigen Formraum 5 auf.

Der Block 3 enthält einen oder mehrere schmale Kanäle 6 für die Abgabe des Werkstoffes, die in den Formraum 5 im Träger münden. In dem diesem Formraum 5 gegenüberliegenden Bereich ist die Grundfläche oder Basis 4 des Blocks 3 sorgfältig poliert oder mit einer dünnen Schicht einer die Haftung vermindernden Substanz, wie Polytetrafluoräthylen. überzogen.

Mit Hilfe des Stempels 7 wird unter einem Druck von 50 bis 2000 bar der elastomere oder wärmehärtbare viskose Kunststoff gepreßt bzw. spritzgegossen und füllt dann genau den Formraum 5 aus. Anschließend v/ird der Block 3 abgehoben. Es hinterbleibt allgemein ein kleiner Grat 8, der dem Eintritt oder der Öffnung des Kanals entspricht.

Besteht der Träger aus einem zusammendrückbaren Werkstoff oder Material, beispielsweise einem porösen Material auf der Basis von Asbest- oder Cellulosefasern, so wird die Vulkanisation oder Polymerisation im Heizschrank oder Tunnelofen oder mittels Heißpressen bewirkt, wobei die Schnur die gleiche Form beibehält, die sie im Zeitpunkt des Auftrags gehabt hat.

Wenn das Dichtungsteil gemäß Fig. 8 komprimiert wird, wird die nicht-zusammendrückbare Schnur 9 leicht über das zusammendrückbare Material des Trägers 1 hervorstehen und so die Dichtung oder Dichtigkeit bewirken. Außerdem deformiert sich in diesem Falle die Schnur etwas, indem sie leicht das anliegende Trägermaterial wegdrückt und auf diese Weise nicht der Gefahr des Zerplatzens unterliegt.

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Besteht der Träger hingegen aus einem nicht-zusammendrückbaren Werkstoff wie Stahl oder Aluminium, so wird die Vulkanisation oder Polymerisation vorzugsweise durch Heißpressen bewirkt, so daß msn eine Schnur wie in Fig. 9 gezeigt erhält.

Diese Schnur 9 weist über dem Träger 1 hervorstehende Bereiche 10 und Vertiefungen 11 auf, wobei das Gesamtvolumen der überstehenden Bereiche gleich ist dem Gesamtvolumen der vertieften oder eingedrückten Bereiche.

Wird ein auf diese Weise hergestelltes Dichtungsteil stark zusammengedrückt, so stellen die überstehenden Bereiche die Dichtigkeit sicher und die Dichtungsschnur kann sich durch Ausgleich zwischen den überstehenden und vertieften Bereichen deformieren, wodurch wiederum das Platzen oder Reißen der Dichtungsschnur verhindert wird.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich ebenfalls ein massives Dichtungsteil aus elastomerem oder wärmehärtbarem Werkstoff durch Ablösen nach erfolgter Vulkanisation oder Polymerisation von dem bei der Formgebung verwendeten Träger herstellen. Die Haftung zwischen Dichtungsschnur und Trägermaterial muß in diesem Falle ausreichend gering sein, damit sich die Dichtungsschnur ablöst, jedoch etwas stärker als die Haftung zwischen Kunststoff und Preßform.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich beliebige Arten von Dichtungen oder Dichtungsteilen herstellen, vor allem Dichtungsteile für die Kraftfahrzeugindustrie wie Zylinderkopfdichtungen (Dichtigkeit gegenüber Öl und Kühlflüssigkeiten), Dichtungen für Benzinleitungen und Abgasleitungen (Dichtigkeit gegenüber Gasen), Dichtungen für Zapfsäulen und Ölwannen u.a.m.

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Claims

Ansprüche

1· Verfahren zur Herstellung einer Schnur aus elastomerem oder wärmehartbarem Kunststoff auf einem ebenen Träger, insbesondere zur Herstellung von Dichtungen, dadurch gekennzeichnet , daß man den viskosen elastomeren oder wärmehärtbaren Kunststoff mit einer Mooney-Viskosität von 20 bis 90 bei Raumtemperatur in einen Formraum auf einem Träger preßt oder spritzgießt, wobei der Kunststoff an dem Träger eine stärkere Haftung aufweist als an der Form und die Schnur durch Erwärmen in einem Ofen oder durch Heißpressen vulkanisiert oder fertigpolymerisiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kunststoff Ntrilkautschuke, Polyacrylharze, Silicone, fluorierte Elastomere insbesondere Copolymerisate von Fluorvinyliden mit Hexafluorpropylen und/oder Epoxyharze verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formraum sich im Träger befindet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß man einen zusammendrückbaren Träger anwendet und die vulkanisierte oder polymerisierte Schnur den Formraum völlig ausfüllt.

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5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man einen nicht-zusammendrückbaren Träger anwendet und der durch Heißpressen vulkanisierte oder fertigpolymerisierte Formkörper über den Formraum überstehende und vertiefte Bereiche von insgesamt etwa dem gleichen Volumen aufweist.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bestehend aus einem Metallblock (3) mit planer Basis (4), die auf den Träger (1) paßt, und der einen oder mehrere Formräume (5) mit polierter oder mit Trennschicht überzogener Fläche aufweist, in die ein oder mehrere Zuführungen (6) für Kunststoff münden und darüber angeordnetem Druck-Stempel (7).
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei sich der Formraum im Träger befindet, bestehend aus einem Metallblock (3) mit planer Basis (4), einem oder mehreren ZufUhrungskanalen (6) für Kunststoffe und einem Druck-Stempel (7).

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