DE4325287A1 - Kunststoff für die Verwendung im Vacuum - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen vakuumtauglichen Kunst­ stoff.

In der EP-A-344 290 wird auf das Problem des Ausgasens hinge­ wiesen, das bei der Erzeugung hoher Vakua besteht. Die dem Vakuum ausgesetzten Oberflächen einer Vakuumpumpe, deren Einbauten oder einer Vakuumkomponente (Ventile, Schieber, Leitungen, Flansche, Dampfsperren usw.) geben über längere Zeit Gase ab, die sich bei Atmosphärendruck dort angelagert haben oder im Werkstoff gelöst sind. Die Erzeugung eines Hochvakuums (etwa 10^-4 mbar und weniger) ist umso rascher möglich, je geringer die Ausgasungsrate eines Werkstoffes ist. Relativ niedrige Ausgasungsraten haben Metalle (Aluminium, Edelstahl) und auch Glas. Durch Ausheizen kann der Vorgang des Ausgasens beschleunigt werden.

Aus der genannten Schrift ist weiterhin bekannt, als Werkstoff, der während des Gebrauchs einem Vakuum von 10^-4 mbar und weniger ausgesetzt ist, einen Kunststoff einzusetzen, der Flüssigkristall-Polymere (LCP) enthält. LCP hat jedoch ungün­ stige Verarbeitungseigenschaften. Die Ursache dafür liegt darin, daß sich die faserförmige Molekülstruktur ausschließlich im Randbereich eines aus LCP hergestellten, zum Beispiel gespritzten Formkörpers ausbildet. Im Kern bleibt der Werkstoff weich. Den Hersteller-Empfehlungen entsprechend eignet sich LCP im wesentlichen nur für die Herstellung dünnwandiger Bauteile. Da sich die für die Festigkeit maßgebenden Fasern ausschließ­ lich im Oberflächenbereich ausbilden, kommt auch eine spanab­ hebende Bearbeitung nicht in Frage. Weiterhin besteht der Nachteil, daß bei durch Spritzgießen hergestellten Bauteilen sowohl die Festigkeit als auch die Leckdichtheit im Bereich stumpfer Fließnähte stark reduziert ist. Im Bereich der Fließ­ nähte treffen die Fasern stirnseitig aufeinander und bleiben ohne Vernetzung stehen. Schließlich haben die LCP-Werkstoffe ein stark anisotropes Schwindungsverhalten. Insgesamt ist festzustellen, daß die Eigenschaften von aus LCP hergestellten Gegenständen orientierungsabhängig sind, was eine geometrie­ abhängige und damit aufwendige Konstruktion von zu fertigenden Teile bedingt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vakuumtauglichen Kunststoff vorzuschlagen, der neben guten Ausgasungseigenschaften auch noch gute Verarbeitungseigen­ schaften hat.

Erfindungsgemäß umfaßt ein Werkstoff dieser Art Polyphenyl­ sulfid (PPS). PPS der verschiedensten Typen werden z. B. unter den Handelsnamen FORTON (Hoechst) oder TEDUR (Bayer) angeboten. Die geschilderten Nachteile in Bezug auf die Verarbeitungs- und Festigkeitseigenschaften haben Werkstoffe dieser Art nicht. Darüberhinaus haben PPS-enthaltende Werkstoffe überraschend niedrige Ausgasungsraten, die zum Teil kleiner sind als die Ausgasungsraten des vorbekannten Werkstoffs LCP.

PPS kann mit gebräuchlichen Zusatzstoffen, wie Kreide, Eisen­ oxid, Mineralien, Graphit, PTFE o. dgl. gefüllt und/oder mit Glasfasern, C-Fasern usw. verstärkt werden. Insbesondere mineralische Füllstoffe verbessern die Verarbeitbarkeit und haben Einfluß auf die Oberfläche und damit auf die Ausgangsra­ te.

Die folgende Tabelle läßt die Anpassungseigenschaften von zwei FORTON- und zwei VECTRA-Typen erkennen:

Als Beispiele für aus PPS hergestellte Gegenstände sind in den Fig. 1 bis 4 Zentrierringe für vakuumdichte Flanschverbin­ dungen dargestellt.

Die Fig. 1, 2 und 4 zeigen jeweils Schnitte durch verschiedene Ausführungsformen eines Zentrierringes nach der Erfindung, je­ weils mit davon gehalterten Dichtringen. Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Zentrierringes nach Fig. 2.

Die dargestellten Zentrierringe 1 weisen im Bereich ihrer Stirn­ seiten Vorsprünge 2 und 3 auf, die in eingebautem Zustand die miteinander zu verbindenden, nicht dargestellten Flansche umgrei­ fen und dadurch die gewünschte Zentrierung bewirken.

Die Innenfläche 4 des Zentrierringes 1 nach Fig. 1 hat eine im wesentlichen zylindrische Form, bezogen auf die Achse 5. Zusätz­ lich sind Vorsprünge oder Wülste 6 und 7 vorgesehen. Die mit 6 bezeichneten Vorsprünge sind jeweils im unteren Bereich (bezogen auf die dargestellte Stellung des Zentrierringes 1) und die mit 7 bezeichneten Vorsprünge sind jeweils im oberen Bereich der inne­ ren Zylinderfläche 4 angeordnet. Dadurch entstehen für den einge­ legten Dichtring 8 Stützränder, die alternierend auf unterschied­ lichen Seiten des Ringes 8 liegen und ihn dadurch als Ganzes in seiner dargestellten Position festhalten. Die Innenfläche 4 weist keinen Hinterschnitt mehr auf, so daß die Innenfläche 4 einfach hergestellt - gespritzt - werden kann.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 (Schnittdarstellung) und 3 (Draufsicht) sind gegenüber der Achse 5 geneigte Flächenab­ schnitte 11 und 12 (vorzugsweise mit einem Winkel α ≈ 20° gegen­ über der Achse 5) vorgesehen. Die Neigung der Flächenabschnitte 11 bewirkt, daß sie den Dichtring 8 von unten (wieder bezogen auf die dargestellte Stellung des Zentrierringes 1) abstützen, wäh­ rend die Neigung der Flächenabschnitte 12 bewirkt, daß der Dicht­ ring von oben her abgestützt ist.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Zentrierringes 1 nach der Erfindung, welcher der Innenzentrierung des Dichtringes 8 dient. Die stirnseitigen Vorsprünge 2 und 3 greifen in die nicht dargestellten miteinander zu verbindenden Flansche ein und bewir­ ken die gewünschte Zentrierung. Die den Dichtring 8 haltende Randfläche hat im Schnitt die Form eines Teilzylinders und ist dem im Schnitt runden Dichtring 8 angepaßt. Alternativ können auch den Fig. 1 bis 3 analoge Gestaltungen zur Halterung des Dichtringes 8 vorgesehen sein.

Claims (8)

1. Vakuumtauglicher Kunststoffwerkstoff, dadurch gekennzeich­ net, daß er Polyphenylsulfid enthält.

2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Zusatzstoffe enthält, die füllende und/oder verstärkende Wirkung haben.

3. Werkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er mineralische Füllstoffe enthält.

4. Zentrierring für vakuumdichte Flanschverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Werkstoff nach den Ansprü­ chen 1, 2 oder 3 besteht.

5. Zentrierring nach Anspruch 4 mit einer für die Halterung eines Dichtringes (8) geeignet gestalteten Randfläche (4, 15), dadurch gekennzeichnet, daß die Randfläche (4, 15) abschnittsweise derart unterschiedlich gestaltet ist, daß mindestens zwei Abschnitte vorhanden sind, welche den Dicht­ ring (8) von unterschiedlichen Seiten stützen.

6. Zentrierring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Randfläche (4, 15) im wesentlichen zylindrisch gestaltet ist und daß aus der Zylinderfläche hervorragende Vorsprünge (6, 7) vorgesehen sind, welche den Dichtring (8) abwechselnd auf einander gegenüberliegenden Seiten abstützen.

7. Zentrierring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Randfläche (4, 15) Abschnitte (11, 12) aufweist, die gegenüber der Achse (5) des Zentrierringes (1) eine alter­ nierend wechselnde Neigung haben.

8. Zentrierring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß er mehrere, vorzugsweise etwa zwölf, Abschnitte (11, 12) aufweist, die derart gestaltet sind, daß sie - einander abwechselnd - den Dichtring (8) von verschiedenen Seiten stützen.