FLAT GASKET OF SOFT MATERIAL, PARTICULARLY CYLINDER HEAD GASKET

Abstract: 1. Flat gasket of soft material, especially a cylinder head gasket for internal combustion engines, consisting of a fibre fleece, reinforced if desired with metal, of organic and/or inorganic fibres of synthetic and/or natural origin, with a binder preferably based on latex and a filling of powdered to fine-grained non-fibrous material, which is finely distributed in the fibrous fleece, characterized in that the powdered to finegrained non-fibrous material consists of a reactive synthetic resin which is hardened to a pre-crosslinked state in the ready-to-fit gasket according to one of the known hardening methods.

Description: Weichstoffflachdichtung, insbesondere Zylinderkopfdich- tung. Die Erfindung betrifft eine Weichstoffflachdichtung, wie insbesondere eine Zylinderkopfdichtung für Verbrennungs- kraftmaschinen, aus einem gegebenenfalls metallisch ver stärkten Faservlies mit Fasern organischen und/oder anorganischen, synthetischen und/oder nstürlichen Ursprunges mit einem Bindemittel vorzugsweise auf der Basis eines Latex und einer Füllung aus pulverförmigem bis feinkörnigem, nicht faserigem Material, welches im Faservlies gleichmässig verteilt ist. Weichs toffzylinderkopfdichtungen für Verbrennungskraftmaschinen bestehen in der Praxis meist aus gegebenenfalls metallisch verstärkten Faservliesplatten. Die Faservliese werden dabei bevorzugt nach Papierherstellungsverfahren aus Aufschlämmungen von Faserdispersionen hergestellt, die die Latexzusätze als Bindemittel enthalten. Wabrend ursprünglich vor allem wegen der Temperaturbeständigkeit Asbestfaservliese eingesetzt werden, bestehen die heutigen Faservliese zur Vermeidung der gesundheitsgefabrden- den Wirkung von Asbest meist schon aus anderen Fasern organischen undloder anorganischen, natürlichen und/oder synthetischen Ursprunges. So besteht beispielsweise das asbestfreie Faservlies der DE-PS 29 14 173 aus Gemischen von zur Blattbildung geeigneter pflanzlicher Faser mit Synthesefasern, und nach der DE-OS 27 30 588 sind Faservliese aus pflanzlichen Fasern und nicht bindenden, mine ralischen, feinen und nicht faserigen Füllstoffen be kann. Asbestfreie Faservliese mit derart hohen Anteilen an pflanzlichen Fasern sind aber weniger temperaturbeständig, so dass sie nur bedingt in den hoch beanspruchten Zylinderkopfdichtungen einsetzbar sind. Zum Ausgleich dieser Nachteile setzt man nach der DE-PS 29 14 173 die pflanzlichen Fasern im Gemisch mit hoch beanspruchbaren speziellen Synthesefasern auf der Basis von Polyaramiden ein. Solche Spezialfasern sind allerdings relativ teuer, so dass die damit hergestellten Zylinderkopfdichtungen letztlich zu kostspielig werden. Zur Verbesserung vor allem der Festigkeits-, Abdichtungs- und Beständigkeitswerte ist es daru'berhinaus bekannt, die Faservliese der Zylinderkopfdichtungen zu im- prägnieren. So werden beispielsweise nach der DE-AS 23 04 505 die fertig eingefassten Zylinderkopfdichtungen durch bevorzugt Tauchen mit lösungsmittelfreien und vernetzbaren Flüssigkeiten imprägniert, und die Impragnier- mittel werden anschliessend in der Dichtung bevorzugt thermisch vernetzt. Vor allem beim Tauchimprägnieren können jedoch die Im prägniermittel unter Umstanden nur unvollständig in den Weichstoff eindringen, und es entstehen Oberflächenbereiche mit höheres Imprägniermittelanteilen und Kernbereiche mit geringeren Imprägniermittelanteilen, so dass die Im- prägniermittelverteilung, ueber den Querschnitt gesehen, ungleichmässig ist. Derartige Dichtungen sind dann in be stimmten bnwendungsfällen nicht mehr einsetzbar. Zur Abhilfe kann man zwar darauf achten, dass die Viskosität der Imprägaiermfttelbäder immer konstant ist, da die Bäder jedoch im Betrieb oft über Monate im Einsatz sind und dabei ihre Viskosität durch Vernetzungsvorgänge langsam verändern, ist die genaue Einstellung der Werte in der Praxis oft schwierig. Darüberhinaus erfordert das Tauchimprägnieren der fertig eingefassten Zylinderkopfdichtungen weitere Verfahrensschritte, die die Herstellungskosten der Dichtung insgesamt verteuern. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine imprägnierte Weichstoffflachdichtung, insbesondere eine Zylinderkopfdichtung, zu schaffen, in deren Faservlies das Imprägnienmittel möglichst gleichmässig verteilt ist, und welche nach einem einfachen Verfahren möglichst ohne besondere Verfahrensschritte herstellbar ist. In asbestfreien Dichtungen soll die Imprägnation vor allem deren Beständigkeitswerte so weit verbessern, dass auf den Einsatz von teuren Spezial fasern im Faservlies möglichst vollständig verzichtet werden kann. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine Weichstoffflachdichtung mit einer Füllung aus pulverförmigem bis feinkörnigem, nicht faserigem Material gelöst, welches aus einem reaktiven Kunstharz besteht, und welches in der einbaufertigen Dichtung nach einem der bekannten Herstellungsverfahren zu einem vorvernetzten Zustand ausgehärtet ist. Der verwendete Füllstoff besteht bevorzugt aus einem feinen wasserunlöslichen Phenolharz, welches in der einbaufertigen Dichtung zu etwa 40 bis 70 X vorvernetzt ist, so dass die Endvernetzung des Füllstoffes nach dem Einbau der Dichtung bei der Betriebshitze des Motors erfolgen kann. Der Gewichtsanteil der reaktiven Füllstoffe liegt bevorzugt zwischen 5 und 20 X, und die Porenfüllung beträgt bevorzugt zwischen 70 X und 90 X. Die einbaufertige Dichtung kann zusätzlich, wie an und für sich bei Dichtungen bekanat, mit ein- oder beidseitigen ganzflächigen Uberzügen und/oder partiellen Auflagen aus polymerem Ha- terial zur Erhebung der Anpassung an die Dichtflächen beziehungsweise zur partiellen Dichtpressungserhöhung versehen sein. Zur Herstellung der erfindungsgesässen Faservliese nach einem der bekannten Papierherstellungsverfahren werden die reaktiven Füllstoffe jetzt den Aufschlämmungen der Faser- und Latexgemische direkt hinzugegeben, 80 dass nach dem Absieben der Faservliesplatte der reaktive Fullstoff im Faservlies, auch geber den Querschnitt gesehen, vollständig gleichmässig verteilt ist. Anschliessend erfolgt nach dem Trocknen des Faservlieses bevorzugt thermisch die Vorvernetzung des reaktiven FJllstoffes unter definierter Energiezufuhr auf den gewunschten Vernetzungsgrad. Dabei erfolgt eine Quellung des Füllstoffes unter Ausfüllung der freien Poren im Faservlies mit der gewünschten Porenfüllung. Die optimale Energiezufuhr muss dabei, abgestimmt auf den jeweiligen Anwendungsfall, ermittelt werden. Die Weiterverarbeitung der Faservliese zu einbaufertigen Dichtungsplatten erfolgt dann in der be kannten Weise. Durch die Erfindung ist eine Dichtungsplatte entstanden, deren reaktiver Füllstoff wie eine Imprägnierung wirkt, die vor allem die Festigkeitswerte, die Beständigkeitswerte und die Abdichtgüte der Dichtung verbessert. Durch Einbringung des Füllstoffes in das Faservlies schon bei dessen Herstellung in der wässrigen Aufschlämmung ist der Füllstoff optimal gleichmässig in der Faservliesplatte verteilt, so dass die Dichtungen unbedenklich auch in schwierigen Anwendungsfällen eingesetzt werden können. Das Herstellungsverfahren der Dichtungen erfordert keine zusätzlichen Verfahrensschritte, so dass die Dichtungen kostengünstiger als die bisherigen, konventionell imprägnierten Dichtungen hergestellt werden können. Der in der Flachdichtungsplatte verwendete Füllstoff gewährleistet einmal die optimale Anpassung der Dichtung nach dem Einbau an die abzudichtenden Dichtflächen, zum anderen aber ist die Dichtungsplatte durch den lediglich vorvernetzten Füllstoff noch so weich, dass aus ihnen problemlos die Konturen der einbaufertigen Dichtungen ausgestanzt werden können. Gefunden wurde ferner, dass offensichtlich wegen der sehr gleichmässigen Verteilung des Füllstoffes im Faservlies vor allem deren Temperaturbeständigkeitswerte so weit verbessert sind, dass asbestfreie Dichtungen mit Faservliesen ohne Anteile an teuren und besonders beanspruchbaren Spezialfasern (Aramid) als Zylinderkopfdichtungen ohne Einschränkung einsetzbar sind. Die erfindungsgemäss mit Kunstharz gefüllten Weichstoffflachdichtungen sind somit wesentlich kostengünstiger herstellbar. Während die erfindungsgemässen Dichtungen bevorzugt als Zylinderkopfdichtungen in Verbrennungskraftmas chinen eingesetzt werden sollen, ist es jedoch auch möglich, diese an Dichtatellen mit ähnlicher Belastung wie in Auspuff flanschverbindungen einzusetzen. Ebenso können als Flillstoffe ausser reaktiven Phenolharzen auch andere reaktive Kunstharze wie Epoxidharz, ungesättigte Polyesterharze, Polyamidharze oder Polyimidharze verwendet werden. Die asbestfreien Dichtungen können als Fasermaterial ausser vor allem pflanzlichen Fasern auch kostengünstige anorganische Fasern wie Steinwolle, Glaswolle oder Schlackenvolle oder kostengünstige organische Synthesefasern aus beispielsweise normalen Polyamiden, Polyestern oder Polyacrylnitril einzeln oder im Gemisch enthalten. In einem Ausfiibrungsbeispiel wurde ein asbestfreies Faservliesplattensaterial nach einem Papierherstellungsverfahren mit 40 Gewichtsteilen Steinwolle (Faserlänge 1,4 gm), 60 Gewichsteilen Bauwwolle (Faserlänge 2,8 wm), 12 Gewichtsteilen Acrylaitrilkautschuklatex (Trockengewichte und 15 Gewichtsteilen feinkörnigem und festem Phenolharz hergestellt. Nach dem Vorvernetzen des reaktiven Fullstoffes zu 50 X Vernetzung im Ofen uer 5 Minuten bei 140 C wurden die Platten auf eine Dicke von 5 mm gewalzt, so dass die Faservliese eine Porenfdllung an Füllstoff von 75 besassen. Aus diesen Faservliesplatten wurden Zylinderkopfdichtungen wie üblich hergestellt, und das Funktionsverhalten dieser Dichtungen wurde getestet. Die Dichtungen zeigten ein gutes Verformungsverhalten, eine hervorragende Beständigkeit gegenüber den abzudichtenden Medien, eine Temperaturbeständigkeit von über 2500C, geringe Klebeneigung und ein gutes Alterungsverhalten. Sie entsprachen somit in ihren Werten den asbesthaltigen Zylinderkopfdichtungen mit einer konventionellen Imprägnierung.

Claims: Patentansprflche: 1. Weichstoffflachdichtung, insbesondere Zylinderkopf dichtung füt Verbrennungskrafteaschinen, bestehend aus einem gegebenenfalls metallisch verstärkten Fa servlies aus Fasern organischen und/oder anorgani schein, synthetischen und/oder natürlichen Ursprunges mit einem Bindemittel vorzugsweise auf der Basis von Latex und einer Füllung aus pulverfbrmigem bis fein körnigem, nicht faserigem Material, welches im Fa Faservlies fein verteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das pulverförmige bis feinkörnige, nicht faseri ge Material aus einem reaktiven Kunstharz besteht, welches in der einbaufertigen Dichtung nach einem der bekannten Härtungsverfahren zu einem vorvernetz ten Zustand ausgehärtet ist. 2. Weichstoffflachdichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass das Faservlies 5 bis 20 Gewichts prozent an reaktiven Füllstoffen enthält. 3. Weichstoffflachdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren des Faser vlieses zu 70 bis 90 X mit reaktivem Füllstoff ge füllt sind. 4. Weichstoffflachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der reaktive Füllstoff aus Kunstharz in der einbaufer tigen Dichtung zu 40 bis 70 X vorvernetzt ist. 5. Weichstoffflachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als reaktiver Füllstoff ein reaktives, feines und was serunlöeliches Phenolharz verwendet ist. 6. Weichstoffflachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Faservliese asbestfrei sind. 7. Verfahren zur Herstellung der Faservliese für die Weichstoffflachdichtungen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenazeichnet, dass die Faservliese aus wässrigen und homogenen Aufschläm mungen mit Fasermaterial, Latexbindemittel und pul verförmigem bis feinkörnigem, nicht faserigem, reak tivem Kunstharz nach einem Papierherstellungsverfah ren gefertigt werden.

Inventors: BECHEN, HERIBERT, DIPL.-ING., GIESEN, FRANZ-JOSEF, ZERFASS, HANS-RAINER, DR.
Applicants: GOETZE AG
Application year: 1984
Main classification: F16J15
IPC codes: F02F11, F16J15, C09K3