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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines elastischen Dichtungsmaterials
mit Schaumstruktur.
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Es ist ein Verfahren zur Herstellung eines Abdichtungsmaterials bekannt,
bei dem ein elastisches Material mit einer Schaumstruktur mit einer Emulsion oder
Lösung von Asphaltbitumen je nach gewünschter Wirkung verschieden stark dann prägniert
wird, indem das elastische Material in die Emulsion oder Lösung von Asphaltbitumen
eingetaucht, anschließend zwischen Walzen ausgepreßt und getrocknet wird, so daß
die äußere Oberfläche des Materials und die Wände der Poren oder Zellen in wenigstens
den äußeren Schichten mit diesem Stoff bekleidet werden, ohne da# eine Ausfüllung
der Poren oder Zellen erfolgt. Werner ist ein ähnliches Verfahren
zur
Herstellung eines elastischen Abdichtungsmaterials sekannt, @ei welchem ein elastisches
geformtes Material mit eiaef schaumstruktur in der geschilderten Weise mit einer
Dispemsion oder Lösung eines wasserbeständigen, bei Zimmertempera@ur nich@ klebrigen,
thermoplastischen Stoffs imprägniert wird. mis Imprägnierungsmittel sind insbesondere
Asphaltbitumen, Kautschuk oder Kunststoff vorgesehen. Als elastisches Material mit
Schaumstruktur sollen bei dem bekannten Verfahren insbesondere Schaumkunststoffe
eingesetzt werden.
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Bei Anwendung von Walzen zum abquetschen oder Auspressen wird der
Schaumstoff einer sehr groben mechanischen Belastung unterworfen, die zu Porenzerstörungen
führen kann, insbesonders da die Walzeneinstellung so erfolgen mu#, da# nur die
gewünschte Menge Imprägnierungsmittel im Schaumstoff verbleigbt. Ein Arbeiten mit
geschmolzenem Bitumen ist bei dem bekannten Verfahren, bei dem Walzen zur Anwendung
gelangen, nicht möglich. Aufgabe der Erfindung ist insbesondere die Schaffung eines
Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung eines elastischen Dic:-tungsmaterials
mit Schaumstruktur, bei denen nicht die Nachteile der bekannten Verfahren vorhanden.
sind, die Imprägnierung möglichst gefahrlos auszuführen ist und zu homogenen Produkten
mit besonders hoher und gleichmäßiger Rückstellkraft führt, und die gegebenenfalls
zur Imprägnierung des Schaumstoffes ir. einer Schmelze aus Bitumen und/oder Kunststoff
geeignet sind.
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Das Verfahren gemaß der Erfindung zur Herstellung eines elastischen
Dichtungsmaterials mit Schaumstruktur, bei welchem ein Schaumstoff in einom Bitumen
und/oder Kunststoff bzw. Kautzelrux
als Imprägnierungsmittel enthaltenden
Bad imprägnicrt, ansenlie#end ausgedrückt und getrocknet bzw. erstarren gelassen
wird, wobei die Wände der Poren oder Zellen des Schaumstoffs mit dem Imprägnierungsmittel
überzogen werden, ohne da@ eine Ausfüllung der Poren oder Zellen erfolgt, ist dadurch
gekennzeichnet, da# man den Schaumstoff in zusammengedrücktem zustand in das Imprägnierungsbad
einführt, dort expandieren und sich vollsaugen lä#t, ihn danach innerhalb oder au#erhalb
des Bades auf ein vorbestimmtes Ma# zusammendräckt, ihn au#eral des Bades im zusammengedrückten
Zustand verweilen und abtropfen läßt, danach vollständig expandieren und n diesem
Zustand trocknen bzw. erstarren lä#t. Gegebenenfalls kann man den in das Imprägnierungsbad
eingetauchten Schaumstoff wiederjOlt zusammendrücken und ihn dann wieder expandieren
lassen, woduch eine besonders homogene Durchtränkung des Schaumstoffs gewährleistet
wird.
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Gemä# einer Ausführungsform der Erfindung trocknet man den mit einer
Lösung oder Emulsion imprägnierten und ausgedrückter Schaumstoff unter Anwendung
eines grockenofens, der zweckmäßig ein Hochfrequensfeld enthält, wobei die ausgetriebenen
flüchtigen Stoffe durch einen Gasstrom, insbesondere einem Luftstrom, entfernt werden.
Es wird hierdruch eine rasche trocknung bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen
erzielt und ein Wandern des Imprägnierungsmittels im Schaumstoff ver-Mindert, was
ebenfalls zur Erhöhung der Homogenität beitragt.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung führt man den
Schaumstoff in zusammengedrücktem Zustand in ein Imprägnierungsbad aus einer Schmelze
von Bitumen und/oder
Kunststoff bzw. Kautschuk ein, läßt den Schaumstoff
in der Schmelze expandieren und vollsaugen, wobei dieser Arbeitsvorgang gegebenenfalls
einmal oder mehrmals wiederholt werden kann, danach drückt man den Schaumstoff innerhalb
des Bades auf ein vorbestimmtes Ma# zusammen und lä#t ihn au@erhalb des Bades im
zusammengedrückten Zustand, unter Innehaltung des vorbestimmten Maßes, verweilen
und abtropfen. Hiernach läßt man den imprägnierten Schaumstoff sich vollständig
expandieren ; in diesem Zustand kann dann das Imprägnierungsmittel erstarren.
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Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird der besondere Vorteil
erzielt, daß keine Lösungen oder Emulsionen im Imprägnierungsbad eingesetzt zu werden
brauchen, so daß die mit diesen verbundenen Schwierigkeiten grundsätzlich vermieden
werden.
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Bei Verwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung werden zahlreiche
Vorteile erzielt : Es wird ein elastisches Dichtungsmaterial mit Schaumstruktur
von ganz besonderer Homogenität erhalten und es ist möglich, Dichtungsmaterialien
mit besonders hoher Wärmestandfestigkeit zu erhalten. Ein weiterer Vorteil besteXit
darin, daß man in der auswahl des Imprägnierungsmittels nicht beschränkt ist, d.h.,
da# Bitumen, Kautschuk und Kunststoff der verschiedensten Eigenschaften sowie Mischungen
von Ihnen sowohl in Lösung, Emulsion oder Dispersion oder in geschmolzenem Zustand
angewendet werden können, wodurch die Eigenschaften des Endproduktes dem jeweiligen
Gebrauchszweck in weiten Grenzen angepa#t werden können.
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Die hergstellten Produkte dienen allgemein zur Abdichtung, z ß. von
Nähten oder Fugen, insbesondere wenn eine federnde Abdichtung
erwünscht
ist, wie für das Abdichten der Fugen bei Abzugsrohren, fur die Füllung von Expansionsfugen
im Straßenbau oder für die Bugen zwischen Bauelementen.
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Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zur erstellung eines elastischen
Dichtungsmaterials mit Schaumstruktur, bei welcher ein Schaumstoff einem Bitumen
und/oder Kunststoff bzw. Kautschuk als Imprägnierungsmittel enthaltenden Bad imprägniert,
anschließend ausgedrückt und trocknen bzw. erstarren gelassen wird, wobei die Wände
der Poren oder Zellen des Schaumstoffes mit dem Imprägnierungsmittel überzogen werden,
ohne daß eine Ausfüllung der Poren oder Zellen erfolgt. Die Vorrichtung gemäß der
Erfindung weist eine oberhalb des Imprägnierungsbades angeordnete Einrichtung, z.
B. einen pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren Hubzylinder, zum Einführen und
Herausziehen einer, z. B. pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren, Einrichtung
zum Zusammendrücken von Schaumstoffplatten, -blöcken oder -stanz- und -formteilen.auf.
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Das Imprägnierungsbad kann dabei über eine durch sein Niveau gesteuerte
Regeleinrichtung mit einem Vorratsbehälter für das Imprägnierungsmittel verbunden
sein, wobei die Regeleinrichtung z. B. aus einem elektrisch gesteuerten Ventil oder
aus einer elektrisch gesteuerten Umwälzpumpe bestehen kann.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der
Erfindung, die zur Ausführung der Imprägnierung in einem Schmelzbad, das bitumen
und/oder Kunststoff oder Bitumen bzw. Kautschuk und gegebenenfalls Kunststoff und/oder
Wachs enthalten kann, ist ein heisbares Imprägnierungsbad vorgesehen,
oberhalb
dessen sich die Imprägnierungseinrichtung (Einrichtung zum Einführen und Herausziehen
der Einrichtung zur, Zusammendrücken der Schaumstoffplatten oder -blöcke) angeordnet
ist. Das Imprägnierungsbad kann im Inneren Heizschlangen aufweisen und ist zweckmäßig
mit einer Umwälzpumpe für die Umwälzung der flüssigen Imprägnièrungsschmelze vorgesehen.
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Als Schaumstoff kommen insbesondere Blöcke, Platten oder Normteile
aus den verschiedensten Schaumstoffen in Betracht, wie solche auf der Basis von
Polyäthern, Polyestern od. dl.
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Die Imprägnierungsmittel können aus Bitumen der verschiedensten Penetrationsgruppen
oder Kunststoffen, wie Butylkautschuk, oder aus Naturkautschuk oder aus Mischungen
der genannten Stoffe bestehen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert.
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung
eines elastischen Dichtungsmaterials mit Schaumstruktur nach dem Verfahren gemäß
der Erfindung.
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Fig. 1 a zeigt eine abgeänderte Ausführungsform..
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Die Fig. 2 a, 2 b und 2 c zeigen schematisch einen Teil der Vorrichtung,
wobei Fig. 2 a den zusammengedrückten Schaumstoff vor Einführung in das Imprägnierungsbad,
Fig. 2 b den zusammengedrückten Schaumstoff im Imprägnierungsbad und Fig. 2 c den
Schaumstoff im expandierten oder ausgedehnten Zustand im Imprä,gnierungsbad zeigt.
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Fig. 3 a und 3 b zeigen den Schaumstoff nach der Imprägnierung, wobei
Fig. 3 a den Schaumstoff auf ein vorbestimites
Ma# zusammengedrückt
und rig. 3 b den Schaumstoff in vollständig expandiertem Zustand zeigt.
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. ? ig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung
für die Imprägnierung von Schaumstoff in einer Schmelze des Imprägnierungsmittels.-Gemä#
Fig. 1 ist ein Vorratsbehälter 1 für die Imprägnierungsflüssigkeit vorgesehen, der
über ein Ventil 2, das durch einen Schwimmer 3 elektrisch gesteuert wird, mit dem
Imprägnlerungsbad 4 verbunden ist. Über dem Imprägnierungsbad 4 ist eine Einrichtung,
z. B. ein pneumatisch betätigter Hubzylinder, zum Einühren mehrerer Schaumstoffplatten
in das Imprägnierungsbad vorgesehen. Hit 8 sind die Schaumstoffplatten bezeichnet,
die z. B. aus lolyurethanschaumstoff bestehen. De Schaumstoffplatten 8 können mittels
Druckplatten 7 durch-zwei, z.B. pneumatisch betätigte, Druckzylinder 6 auf ein vorbestimmtes
Ma# zu -ammengedrückt werden. Die Platten 7 weisen eine Vielzahl von Durchbohrungen
7@ auf. Die zusammengedrückten Platten werden mittels des Tauchzylinders 5 in das
Imprägnierungsbad 4 getaucht.
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Die fertig imprägnierten und wieder vollständig expabdierten Schaumstoffplatten
13 werden einem Förderband 14 zugeführt, das aus einem hitzebeständigen Material
hoher Dielektrizitätskonstante, z. B. Polytetrafluoräthylen, besteht. Mit 15 ist
eine Trockeneinrichtung bezeichnet, welche oberhalb und unterhalb des Förderbandes
14 angeordnete, mit einer (nicht dargestellten) Hochfrequenzstromquelle verbundene
Elektrodenplatten 16 und 17 @ umfa#t. Die Trockeneinrichtung 15 weist außerdem Anschlüsse
@ 18 und 19 für' die Durchführung eines Gasstromes, z. B. eines Luftstromes, auf.
Mit 20 sind selbstschlie#ende Klappen bezeichnet,
welche den Eintritt
und Austritt der Schaumstoffplatten 13 gestatten und nach Eintritt einer Schaumsto£fplatte
die Trockeneinrichtung 15 abdichten.
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Die Fig. 1 a zeigt eine ähnliche Ausbildung, bei welcher der Vorratsbehälter
1 über eine mittels eines Schwimmers 22 niveäugesteuerte Umwälzpumpe .21 mit dem
Imprägnierungsbad 4 verbunden ist.
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In den Fig. 2 a, 2 b und 2 c ist die Imprägnierung der Schaumstoffplatten
in dem Bad 4 näher veranschaulicht.
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Gemäß Fig. 2 a sind die Schaumstoffplatten zusammengedrückt, so daß
weitgehend lüftfreie Platten 9 erhalten werden.
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Gemäß Fig. 2 b sind die verdichteten Schaumstoffplatten 9 in das
Imprägnierungsbad 4 eingeführt. Fig. 2 c zeigt die Platten in expandiertem Zustand,
in dem, sie sich mit der Imprägnierungsflüssigkeit vollgesogen haben, Die Platten
sind in diesem Zustand mit 11 bezeichnet.
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Fig. 3 a zeigt die Schaumstoffplatten aus dem Bad herausgezogen und
auf ein vorbestimmtes Maß zusammengedrückt. Die in zusammengedrücktem Zustand befindlichen,
mit 12 bezeichneten schaumstoffplatten werden eine vorbestimmte Zeit verweilen gelassen;
wobei die überschüssige Imprägnierungsflüssigkeit in das Imprägnierungsbad zurückläuft.
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Fig. 3 b zeigt die Schaumstoffplatten in vollstandig expandiertem
Zustand (mit 13 bezeichnet).
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In die Trockeneinrichtung 15 werden die imprägnierten, expandierten
Schaumstoffplatten 13 mittels des Sörderbandes 14 eingeführt. Die Schaumstoffplatten
13 durchlaufen die Trockeneinrichtung 15, wobei sie durch ein zwischen den
Elektrodenplatten
16. und 17 errichtetes Hochfrequenzfeld gehen. Die bei der folgenden gleichmäßigen
Erwärmung der Schaumstoffplatten 13 ausgetriebenen flüchtigen Stoffe, Wasserdampf,
Dampf organischer Lösungsmittel, werden mittels eines durch die über den Anschluß
18 eingeleiteten und durch den Anschluß 19 abgeführten Luftstroms entfernt.
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Das fertige Dichtungsmaterial verläßt die Trockeneinrichtung 15 auf
dem Förderband 14. Durch die selbsttätigen Klappen 20 wird gewährleistet, daß das
Innere der Trockeneinrichtung 15 sofort. nach dem Ein- und Austritt einer jeden
Schaumstoffplatte 13 geschlossen wird. Die Arbeitsweise bei dieser Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung ist kurz folgende: Aus dem Vorratsbehälter 1
wird Jeweils die Imprägnierungsflüssigkeit, die beispielsweise aus einer Emulsion
bestehen, kann, eingeführt. Die Höhe des Spiegels in dem Imprägnierungsbad 4 wird
durch den Schwimmer 3 über das Ventil 2 (Fig. 1) bzw. durch den Schwimmer 22 und
die Umwälzpumpe 21 (Fig. 1 a) gesteuert, Es kann jedoch auch eine andere Art der
Regelung oder Steuerung der Badhöhe vorgesehen sein.
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Die Anwendung einer Umwälzpumpe 21 hat den Vorteil, daß die Konzentration
des Imprägnierungsmittels im Bad 4 besonders gleichmäßig gehalten werden kann.
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Die zu imprägnierende Schaumstoffplatte aus z. B. einem Polyurethanschaumstoff
wird, wie in Fig. 2 a gezeigt, zusammengedrückt und in zusammengedrücktem Zustand
in das Imprägnierungsbad 4 eingeführt (vgl. Fig. 2 b). In dem Imprägnierungsbad
läßt
man die Platte voll expandieren oder sich ausdehnen, so daß sie sich mit der Emulsion
vollsaugen kann. Die Platte kann in dem Imprägnierungsbad wiederholt zusammengedrückt
und expandieren gelassen werden, um eine vollständige Durchtränkung mit der Emulsion
sicherzustellen.
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Die imprägnierte Schaumstoffplatte wird dann aus dem Impragnierungsbad
ausgefahren und auf ein vorbestimmtes Maß zusammengedrückt, wie dies in Fig. 3 a
dargestellt ist. Die Zusammendrückung wirkd derart eingestellt, daß nur eine solche
Menge des Imprägnierungsmittels in der Schaumstoffplatte verbleibt, daß die Wände
der Poren oder Zellen im fertigen Zustand mit einer Haut gewünschter Dicke überzogen
sind.
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Die überschüssige Imprägnierungsflüssigkeit läuft dann in das .Imprägnierungsbad
4 zarüok.' Das Ausmaß der Imprägnierung kann auch durch die Verweilzeit geregelt
werden, in welcher die Platte 12 in teilweise zusammenge,drücktem Zustand gehalten
wird. Beispielweise kann die Verweilszeit 8,5 bis 3 Minuten, insbesondere 1 bis
2 Minuten, betragen. Nach Ablauf der Verweilzeit wird die Platte vollständig expandieren
gelassen, wie dies bei 13 in Fig. 3 b. angedeutet ist. Die imprägnierte und expandierte
Platte 13 wird dann der Hochfrequenztrockeneinrichtung 15 über das Förderband 14
zugeführt, das aus einem hitzebeständigen Material hoher Dielektrizitätskonstante,
wie z. 3. Polytetrafluoräthylen, besteht, Bei dem dielektrischen Erhitzen in dem
zwischen den Elektroden 16 und 17 errichteten Hochfrequenzfeld erfolgt ein sehr
rasches Abdampfen der flüchtigen Bestandteile der Imprägnierungsflüssigkeit. Es
wird hierdurch
nicht nur eine schnelle Trocknung des Schaumstoffes
erreicht, sondern auch gleichzeitig verhindert, daß ein Wandern der Teilchen aus
Bitumen und/oder Kautschuk bzw.
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Kunststoff innerhalb des imprägnierten Schaumstoffes während der Trocknung
erfolgt.
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Bei der Ausführungsform gemäß Sig. 4 wird ein Stapel^ von SchaumstofSplatten
8 in einem mittels Rohrschlangen 26 beheizten Imprägnierungsbad 24 imprägniert.
Das Imprägnierungs-25 bad 24 ist mit einer Umwälzpumpe verbunden, welche die Erzielung
einer gleichmäßigen Temperatur und Viskosität des Imprägnierungsmittels gewährleistet.
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Diese Ausführungsform ist für das Imprägnieren des Schaumstoffes
mit einer Schmelze aus Bitumen und/oder Kunststoff oder Bitumen und Kaw jhuk und
gegebenenfalls Eunststoff und/oder Wachs vorgesehen.
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Die Arbeitsweise entspricht grundsätzlich der in den Fig. 2 a, 2
b und 2 c dargestellten Imprägnierung, wobei es auch in diesem Fall zweckmä#ig ist,
das Zusammendrücken der Schaumstoffplatten und ihr Expandieren innerhalb der Imprägnierungsschmelse
wiederholt vorzunehmen, um ein möglichst homogenes Produkt zu erhalten.
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Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird dann der Stapel von
Schaumstoffplatten innerhalb der Schmelze auf ein vorbestimmtes Naß zusammengedrückt,
wodurch die gewünschte Menge für das Endprodukt eingestellt wird.
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Der auf das vorbestimmte Maß zusammengedrückte Stapel wird dann herausgezogen
und unter Belassung der teilweisen Zusammendrückung abtropfen gelassen, wie dies
in Fig. 3 a dargestellt ist.
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Die Schaumtoffplatten werden danach vollstandig expandieren gelassen,
wie dies in Fig. 3 b dargestellt ist, der Imprägnierungseinrichtung entnommen und
auf Hordenwagen gelegt, auf denen dann das Imprägnierungsmittel völlig erstarren
kann.
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Im Nachstehenden werden Beispiele für Imprägnierungsflüssigkeiten
angegeben, wobei die Prozentsätze auf das Gewicht bezogen sind.
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Beispiel 1 (Lösung) 55 - 60 % Bitumen B-80 40 - 45 % Benzin, Siedepunkt
80° - 100° C Beispiel 2 (Lösung) 11 % Kunstkautschuk 10 % Füllstoff (Kreide) 1 %
Pigmente (organisch oder anorganisch) 9,5 % Weichmacher (niedermolekulares Polyisobutylen)
68,5 % Benzin (Siedepunkt 80°-100°C) Beispiel 3 (Emulsion) 9,0 % Bitumen B-200 0,6
% kationenaktiver Emulgator 0,5 % Bentonit Rest Wasser Beispiel 4 loo % Bitumen
B-80 in Schmelze gebracht Beispiel 5 80 % Bitumen B-80 und 20 % niedermolekulares
Hochdruck-Polyäthylen in Schmelze gebracht.
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Beispiel 6 10 G/'ó Paraffinwachs (kristallin) 70 %Bitumen-B-80 20
ß niedermolekulares Hochdruck-Polyäthylen in Schmelze gebracht, Die fertige Schaumstoffplatte
kann in gewünschte Formen, z. B. Streifen, geschnitten oder zu Formkörpern, wie
Dichtungsringen, gestanzt werden.
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Das erfindungsgemä# erhaltene elastische Dichtungsmaterial weist
eine große Homogenität und besondere mechanisühe Festigkeit auf, da die Beanspruchung
des Schaumstoffes während der Imprägnierung gering ist.
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Ein Vorteil des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist deren große. Wirtschaftlichkeit, weil die Menge der aufzuwendenden Stoffe für
die Imprägnierung des Schaumstoffes genau geregelt und auf ein Minimum herabgesetzt
werden kann.