DE3706248A1 - Werkstoff auf der basis einer kautschukmischung fuer hartgummi und seine verwendung fuer z.b. motorbauteile - Google Patents
Werkstoff auf der basis einer kautschukmischung fuer hartgummi und seine verwendung fuer z.b. motorbauteileInfo
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Description
Diese Erfindung betrifft einen Werkstoff auf Basis einer Kaut
schukmischung für Hartgummi mit einem Gehalt an hochfesten
Fasern und einem flüssigen Duroplasten (in der Ausgangsmischung).
Nach der EP-A-01 75 043 sind solche Werkstoffe auf Basis einer
Kautschukmischung für Hartgummi mit eingearbeiteten organi
schen Fasern bekannt. Derartige Werkstoffe haben gute physi
kalische Eigenschaften, wie z. B. hohe Temperatur- und Festig
keitswerte, und chemische Beständigkeit. Bei der Herstellung
dieses Werkstoffes ist es notwendig, zuerst aus organischen
Fasern unter Zugabe von Flüssigharz und gegebenenfalls Flüs
sigkautschuk ein Prämix herzustellen. Wird kein Prämix her
gestellt, kann man die organischen Fasern in die Kautschuk
mischung nur schwer einarbeiten. Es entstehen sogenannte
"Nester" und die Folge ist eine nichthomogene Kautschuk
mischung. Um eine hohe Temperaturbeständigkeit der Mischungen
zu erreichen, sind außerdem nur bestimmte teuere organische
Fasern verwendbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff der
eingangs genannten Art zu schaffen, der einerseits hohe Festig
keit, Temperaturbeständigkeit und chemische Beständigkeit be
sitzt, andererseits aber noch einfacher herstellbar ist.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1, 13 und 16 beansprucht
und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen gekennzeich
net.
Bei der Erfindung werden in die Kautschukmischung hochfeste
anorganische Fasern und ein flüssiges Duroplast direkt ein
gearbeitet. Als anorganische Fasern werden insb. Polyphosphat
fasern verwendet. Diese haben einen Faserdurchmesser von insb.
1 bis 5 µm und ein Längen-Durchmesser-Verhältnis von 20-30
(Effektivwert 50-80, insb. 71-80). Der Anteil der Poly
phosphatfaser auf 100 Gewichtsteile Kautschuk beträgt 50 bis
500 Gewichtsteile, insb. 150-500 Gewichtsteile. Die ange
gebene Fasermenge läßt sich problemlos bei dem Mischvorgang
verarbeiten.
Auch Borfasern (Fasern mit einem Anteil an Bor) eignen sich
vorzüglich. Dazu gehören insb. Borkarbid und Bornitrid.
Der Anteil an flüssigem Duroplast, bezogen auf 100 Gewichts
teile Kautschuk, beträgt insb. 50 bis 200 Gewichtsteile. Als
flüssiges Duroplast kann ein Polyesterharz, Phenolharz, Epoxid
harz oder Mischung dieser Harze verwendet werden. Bevorzugt
wird Phenolharz. Phenolharz und Polyesterharz werden dann ein
gesetzt, wenn eine hohe Temperaturbeständigkeit des Werkstof
fes erwünscht ist. Epoxidharz wird dann eingesetzt, wenn eine
chemische Beständigkeit des Werkstoffes von Interesse ist.
Als Kautschuk für die Kautschukmischung ist ein Nitrilkautschuk,
z. B. Perbunan 3302, oder ein Naturkautschuk oder eine Mischung
dieser beiden besonders geeignet. Dagegen kann Styrol-Butadien-
Kautschuk nicht allein, sondern nur in Verbindung mit einem der
anderen oben genannten Kautschukarten verwendet werden.
Dem Werkstoff können, je nach Verwendungszweck Füllstoffe von
insb. 50 bis 600 Gewichtsteilen (bezogen auf 100 Gewichtsteile
Kautschuk) beigemengt werden. Durch die Auswahl des Füllstof
fes kann beispielsweise eine gute Chemikalienbeständigkeit
oder durch hohes spez. Gewicht eine hervorragende Schalldäm
mung und/oder Schalldämpfung erreicht werden. Das macht diesen
Werkstoff besonders zur Lärmdämmung von Verbrennungsmotoren
(Fahrzeugmotoren, stationären Motoren u.s.w.) interessant.
Störende Schallquellen von Motorbauteilen, wie beispielsweise
Ventildeckel, Stirnradgetriebedeckel, Ölwannen oder Ölkühler
deckel, Abdeckhauben u.s.w. werden aus diesem Werkstoff ge
fertigt.
Bei Verbrennungsmotoren wurde bisher z. B. mit einer Kapselung
eine Lärmdämmung erreicht. Diese Methode ist jedoch sehr auf
wendig und teuer. Der Werkstoff nach der Erfindung kann für
das ohnehin notwendige Bauteil anstelle von Metall verwendet
werden und macht aufgrund seiner schalldämpfenden Eigenschaf
ten einen zusätzlichen "Schallschluck-Schirm" überflüssig.
Gegenüber dem herkömmlichen Material für derartige Motorbau
teile wie beispielsweise Alumium oder Stahlblech wird die er
forderliche mechanische Festigkeit und Temperaturbeständigkeit
sowie eine wesentlich verbesserte Körper- und Luftschalldäm
mung erzielt, wenn die Werkstoffmischung für diese Motorbau
teile (jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Kautschuk, bei
spielsweise Nitrilkautschuk und/oder Naturkautschuk, oder ge
gebenenfalls zusätzlich, aber nicht allein Styrol-Butadien
kautschuk) 2-40 Teile Vernetzungsmittel, beispielsweise
Schwefel, 20 bis 200 Gewichtsteile Vulkanisationshilfsmittel,
beispielsweise Zinkoxyd, Vulkanisationsbeschleuniger, gege
benenfalls bis zu 600 Gewichtsteile schweren Füllstoffs, wie
Schwerspat, Metallpulver usw., 50 bis 200 Gewichtsteile
flüssiges Duroplast, beispielsweise Phenolharz, Polyesterharz,
Epoxidharz oder eine Mischung dieser Harze, etwa 10 Gewichts
teile Harzvernetzungsmittel, beispielsweise Hexamethylentetra
min, und 150 bis 400 Gewichtsteile anorganische Fasern, bei
spielsweise Polyphosphatfasern oder Bor enthaltende Fasern,
enthält.
Die Einarbeitung dieser Kautschukmischung erfolgt in einem
üblichen Mischverfahren (Walze, Kneter) wobei die einzelnen
Komponenten in dieser Reihenfolge eingearbeitet werden:
- 1. Kautschuk vorkneten
2. Vulk. Hilfsmittel + Schwefel einarbeiten
3. Fasern + Flüssigharz einmischen
4. Füllstoffe zusetzen + einarbeiten
5. Vernetzer zusetzen
Mischung entleeren und auf Sheeter abkühlen und Platten
schneiden, wobei die hochfesten anorganischen Fasern der
beim Mischvorgang auftretenden Scherbeanspruchungen weitge
hend standhalten und in der Mischung homogen verteilt werden.
Die anorganischen Polyphosphatfasern bestehen insb. aus
(Ca Na (PO₃)₃) n oder (Ca Li (PO₃)₃) n .
Als anorganische Fasern sind auch solche empfehlenswert, die
Bor aufweisen. So eignen sich vorzüglich Borkarbid und Bor
nitrid-Fasern, welche insb. durch Abscheiden einer Gasphase
aus einem Borhalogenid auf Kohlenstoff oder durch Reaktion
von Boroxidfasern mit Ammoniak entstehen.
Eine Weiterverarbeitung der Mischung erfolgt je nach Ver
wendungszweck durch Extrudieren, Spritzgießen oder auch Pressen.
Der erfindungsgemäße Werkstoff weist eine Reihe von Eigen
schaften auf, die ihn für eine Anzahl von Verwendungszwecken,
die noch beschrieben wird, besonders geeignet macht. Seine Härte
liegt je nach Verwendungszweck etwa zwischen 80 und 95 Shore D.
e Faserverstärkung bewirkt eine hohe Biege- d Schlagfestigkeit.
Der Harzanteil bringt eine ausgezeichnete Temperaturbeständig
keit mit sich, die, nach DIN 53460 ermittelt, höher als +250°C
ist.
Aufgrund dieser hervorragenden Eigenschaften liegt ein bevor
zugter Verwendungszweck des erfindungsgemäßen Werkstoffes bei
der Lärmdämmung von insb. Verbrennungsmotoren, wobei eine An
zahl der störenden Schallquellen aus Aluminium oder Stahl
blech mit diesem Werkstoff ersetzt werden kann. In diesem Fall
wird ein schwerer Füllstoff beigemengt, mit dem das spezifi
sche Gewicht etwa auf die Dichte von Aluminium eingestellt
werden kann (2,5-2,7 g/cm3), wodurch ein sehr guter Schall
absorptionseffekt erzielbar ist. Störende Schallquellen an
Verbrennungsmotoren sind insbesondere Ventildeckel, Stirnrad
getriebedeckel, Ölwanne und Ölkühlerdeckel. Diese Motorbau
teile werden ganz oder zumindest teilweise aus dem erfindungs
gemäßen Werkstoff gefertigt.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für die Erfindung
gezeigt; dabei zeigen
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht auf den unteren Teil
eines Verbrennungsmotors, an den die Ölwanne 1 ange
flanscht ist.
Fig. 2 einen schematischen Teilausschnitt des in Fig. 1 mit
A bezeichneten linken Teils der Ölwanne 1;
Fig. 3 einen schematischen vergrößerten Teilausschnitt des
Bereichs B von Fig. 2 mit stark vergrößerter und
schematisierter Darstellung der Faserstruktur;
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht durch ein Stirnrad
getriebe mit senkrechten Wellen, das oben mit einem
als Antrieb dienenden Flanschmotor gekuppelt ist und
unten den Abtrieb aufweist, und
Fig. 5 einen vergrößerten und stark schematisierten Teil
schnitt aus dem Bereich C von Fig. 4.
Die Ölwanne 1 von Fig. 1 besteht aus dem erfindungsgemäßen
Werkstoff und zwar nach Fig. 2 aus einem Verbund des ähnlich
einem Hartgummi wirksamen Werkstoff 2 mit einem weichgummiartigen
Überzug 3, der im Bereich des Flansches 4 die zusätzliche Ver
wendung eines Dichtungsringes überflüssig macht. Der Flansch
4 ist mit einer Bohrung 5 zum Hindurchstecken des Schraubbol
zens oder ähnlichen Verbindungselements versehen, mit dem die
Ölwanne 1 an den unteren Teil des Verbrennungsmotors ange
flanscht wird.
Gemäß Fig. 3 ist der erfindungsgemäße Werkstoff 2 aufgebaut
aus Nitrilkautschuk und Phenolharz 7, in das anorganische
Fasern 6 eingebettet sind. Obwohl die Fasern 6 im Laufe des
Vermischens mit dem noch plastischen Nitrilkautschuk und
dem flüssigen Duroplasten eine Wirrlage einnehmen können,
empfiehlt es sich im Verlauf des Formgebungsverfahrens, je
denfalls einen größeren Anteil der Fasern 6 in Vorzugsrichtung
VR zu legen, wodurch noch bessere Festigkeitseigenschaften
erreichbar sind. Die Überzugsschicht 3 kann auch aus anderem
Material bestehen oder fehlen.
Gemäß Fig. 4 dient der Getriebedeckel 11, der gemäß der Er
findung hergestellt ist, nicht nur zum Abdecken des Stirnrad
getriebes 19, sondern auch zum Verbinden desselben mit dem
Gehäuse 20 des nicht gezeigten Flanschmotors. Der Getriebe
deckel 11 stellt daher ein mechanisches Bindeglied zwischen
dem Gehäuse 20 des Flanschmotors und dem Gehäuse 21 des Stirn
radgetriebes dar. Aufgrund seiner stoßdämpfenden und stoßdäm
menden Wirkung werden Vibrationen, die zu Lärmbelästigungen
Anlaß geben, kaum vom einen zum anderen Gehäuse übertragen.
Der Getriebedeckel 11 ist nach Fig. 5 ein Verbundbauteil, des
sen Kern aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff 12 besteht, der
an der Innenseite mit einem weichelastischen Überzug 13 und
an der Außenseite mit einem ebensolchen Überzug 18 überzogen
ist. Der innere Überzug 13 dient wie der Überzug 3 des Aus
führungsbeispiels der Fig. 1 bis 3 im Bereich des Flansches 14
gleichzeitig als Dichtungsscheibe, ohne daß eine solche zu
sätzliche Dichtungsscheibe erforderlich ist, so daß beim An
ziehen des Gehäusedeckels 11 über ein nicht dargestelltes Ver
bindungselement, das durch die Durchbrechung 15 im Flansch 14
gesteckt ist, eine gute Abdichtung erreicht werden kann. Der
Kern des Getriebedeckels 11 weist die anorganischen Fasern 16
auf, welche in die Masse 17, bestehend im wesentlichen aus
Kautschuk und einem Duroplasten, eingebettet sind.
Im folgenden sind Mischungsbeispiele für einen derartigen
schalldämmenden Werkstoff, der sich besonders als Material
zur Herstellung oben genannter Motorbauteile eignet, ange
geben:.
100 Gewichtsteile Nitrilkautschuk (Perbunan 3302)
300 Gewichtsteile Polyphosphatfaser
100 Gewichtsteile Phenolharz flüssig
100 Gewichtsteile Zinkoxid
35 Gewichtsteile Schwefel
450 Gewichtsteile Eisenoxid (schwarz)
10 Gewichtsteile Hexamethylentetramin
300 Gewichtsteile Polyphosphatfaser
100 Gewichtsteile Phenolharz flüssig
100 Gewichtsteile Zinkoxid
35 Gewichtsteile Schwefel
450 Gewichtsteile Eisenoxid (schwarz)
10 Gewichtsteile Hexamethylentetramin
Die Mischung wird etwa 8 min. im Kneter gemischt.
Die Mischung wird bei 170 bis 180°C 10 min. vulkanisiert
und etwa 1 Stunde bei 170°C nachgehärtet.
Dieser faserverstärkte Hartgummi hat ein spezifisches Gewicht
von 2,5 g/cm3 und eine Härte von 94 Shore D.
Die Mischung von Beispiel 1 wird derart abgewandelt, daß
anstelle der 300 Gewichtsteile Polyphosphatfasern
200 Gewichtsteile Borkarbidfasern
und anstelle der 450 Gewichtsteile Eisenoxid
500 Gewichtsteile Eisenoxid (schwarz)
eingemischt werden.
Für den erfindungsgemäßen Werkstoff gibt es eine Viehlzahl von
Einsatzmöglichkeiten, insbesondere, wie schon erwähnt, im Mo
torenbau.
Claims (16)
1. Werkstoff auf Basis einer Kautschukmischung für Hartgummi
mit einem Gehalt an hochfesten Fasern und einem flüssigen
Duroplast,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest der überwiegende Faseranteil anorganische Fa
sern aufweist.
2. Werkstoff nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß Polyphosphatfasern als anorganische Fasern verwendet sind.
3. Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß Borfasern als hochfeste anorganische Fasern verwendet sind.
4. Werkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die hochfesten anorganischen Fasern ein Längen-Durch
messer-Verhältnis von 20-80 aufweisen.
5. Werkstoff nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Längen-Durchmesser-Verhältnis zwischen 71 und 80% be
trägt.
6. Werkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anteil der anorganischen Fasern, bezogen auf 100 Ge
wichtsteile Kautschuk, 50 bis 500 Gewichtsteile beträgt.
7. Werkstoff nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anteil an anorganischen, bezogen auf 100 Gewichts
teile Kautschuk, 150 bis 500 Gewichtsteile beträgt.
8. Werkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anteil an flüssigem Duroplast, bezogen auf 100 Ge
wichtsteile Kautschuk, 50 bis 200 Gewichtsteile beträgt.
9. Werkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das flüssige Duroplast ein Phenolharz, Polyesterharz,
Epoxidharz oder Mischung dieser Harze ist.
10. Werkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kautschuk für die Kautschukmischung ein Nitrilkaut
schuk oder Naturkautschuk oder eine Mischung dieser Kautschukarten
ist.
11. Werkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß Füllstoffe bis zu 600 Gewichtsteilen, bezogen auf 100
Gewichtsteile Kautschuk, beigemengt sind.
12. Werkstoff nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß schwere Füllstoffe, wie Schwerspat, Eisenoxid, Blei,
Eisenpulver, Bleioxide, beigemengt sind.
13. Motorbauteil, beispielsweise Ventildeckel, Stirnradgetrie
bedeckel, Ölwanne oder Ölkühlerdeckel,
dadurch gekennzeichnet,
daß er aus einem Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 12
gefertigt ist.
14. Motorbauteil nach Anspruch 13 gekennzeichnet durch das
Herstellen aus einem Werkstoff auf Basis einer Kautschukmischung
für Hartgummi, welche (bezogen auf 100 Gewichtsteile Kautschuk)
etwa 2 bis 40 Teile Vernetzungsmittel, 20 bis 200 Gewichts
teile Vulkanisationshilfsmittel, organische Vulkanisationsbe
schleuniger, gegebenenfalls bis zu 600 Gewichtsteile schweren
Füllstoff, 50 bis 200 Gewichtsteile flüssiges Duroplast, sowie
das hierfür geeignete Harzvernetzungsmittel, und 50 bis 500
Gewichtsteile anorganische Faser, enthält.
15. Motorbauteil nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kautschukanteil aus Natur- und/oder Nitrilkautschuk,
das flüssige Duroplast aus Phenolharz und die anorganischen
Fasern aus Polyphosphat bestehen.
16. Verwendung des Werkstoffes nach einem der vorhergehenden
Anspüche 1 bis 13 als schalldämmender bzw. schalldämpfender
Schutzschirm bzw. als solche Schutzwand.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873706248 DE3706248A1 (de) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | Werkstoff auf der basis einer kautschukmischung fuer hartgummi und seine verwendung fuer z.b. motorbauteile |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE19873706248 DE3706248A1 (de) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | Werkstoff auf der basis einer kautschukmischung fuer hartgummi und seine verwendung fuer z.b. motorbauteile |
Publications (1)
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DE3706248A1 true DE3706248A1 (de) | 1988-09-08 |
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ID=6321855
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DE19873706248 Withdrawn DE3706248A1 (de) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | Werkstoff auf der basis einer kautschukmischung fuer hartgummi und seine verwendung fuer z.b. motorbauteile |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3706248A1 (de) |
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