Titel Dichtungsmaterial für Stopfbuchspackungen Beschreibung Technisches Gebiet Stopfbuchspackungen werden häufig aus geflochtenen Garnen als Strangmaterial hergestellt. Diese können auch zu formgepressten Ringen weiterverarbeitet werden. Als Packungswerkstoffe werden meist natürliche oder synthetische Garnwerkstoffe aus z. B. Aramid, PTFE, Kohlenstoff, Graphit oder entsprechende Kombinationen daraus verwendet. Bei Stopfbuchspackungen, bei denen eine hohe chemische Beständigkeit in Kombination mit guten Abdicht-sowie Reibeigenschaften bei hohen Temperaturen gefordert werden, hat sich PTFE als Werkstoff etabliert. Die Herstellung der PTFE- Stopfbuchspackung ist jedoch relativ aufwendig, insbesondere dann, wenn PTFE-Garne zu einem Packungsstrang geflochten werden.

Stand der Technik Durch die DE 44 23 043 C2 ist es bekannt, Stopfbuchspackungen aus Ringscheiben zu bilden, die aus kompressiblen Textilbahnen ausgeschnitten sind und mit einem Wirkstoff aus beispielsweise PTFE-Dispersion getränkt sind. Die Ringscheiben werden nach ihrer Tränkung bei einer Temperatur von 105° C getrocknet und dann in einer Presseinrichtung zu einem Dichtkörper zusammengepresst. Auf diese Weise wird eine Stopfbuchspackung erreicht,

die eine hohe thermische Belastbarkeit bei niedrigen Reibmomenten und geringer Leckage hat. Als textiles Flächengebilde kann bei dieser Stopfbuchspackung auch ein Vliesstoff eingesetzt werden, der mit PTFE getränkt ist. Dieses Herstellverfahren hat gravierende Nachteile in Bezug auf die Funktion, da die radiale Ausdehnung der Ringe eingeschränkt ist.

Desweiteren ist das Vefahren unwirtschaftlich, da beim Ausstanzen der Ringscheiben erheblicher Abfall entsteht.

Vorgeschlagen wurde auch schon eine Stopfbuchspackung, bei der das Dichtelement aus wenigstens zwei radial umeinander gewickelten und zusammengepressten Lagen aus einem mit einem Wirkstoff getränkten Vliesstoffband (siehe DE 101 220 94.4) besteht. Bei dieser Ausführungsform werden gute Abdicht-und Reibeigenschaften erreicht, da das Dichtmaterial hochflexibel und verformbar ist und sich beim Verpressen im Stopfbuchsraum an die abzudichtenden Flächen weichdichtend anlegt.

Um besonders hohe Temperaturen (> 300 °C) zu bewältigen wird jedoch nach wie vor nach einem Dichtungsmaterial gesucht, das als Stopfbuchspackung eingesetzt werden kann.

Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde ein Dichtungsmaterial für Stopfbuchspackungen zu schaffen, das bei höchsten Temperaturen eingesetzt werden kann, gut schmierend und hoch flexibel ist und über beste Abdichteigenschaften verfügt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass das Dichtungsmaterial für Stopfbuchspackungen und dergl., aus einem mit wenigstens einem Wirkstoff imprägnierten Vliesstoff hergestellt ist, als Vliesstoff ein oder mehrere hochtemperaturbeständige Vliesstoffe verwendet werden und

dass als Wirkstoff Bornitrid eingesetzt wird. Es zeigte sich, dass ein solches Dichtungsmaterial, insbesondere als Packungsring ausgebildet, für den angestrebten Zweck bestens geeignet ist.

Wie den Druckschriften DE 965 670 und DE 197 49 785 A1 zu entnehmen ist, ist der Einsatz von Borverbindungen bei Gleitlagern für einen Einsatz bei hohen Temperaturen bereits bekannt. Hier werden harte, hitzebeständige und hitzehärtbare Harze vorzugsweise Derivate von Furfurylalkohol und/oder Furfuraldehyd eingesetzt, die durch Brennen in glasartige Strukturen überführt werden. Eine Verwendung dieses Materials für Packungsringe ist aufgrund deren Härte jedoch auszuschließen, da die beim Einbau von Packungsringen notwendige Verformung und Anpassung an den Stopfbuchsraum nicht möglich ist.

Um ein Dichtungsmaterial zu erreichen, das bei Temperaturen bis zu 400°C einsetzbar ist, ist es günstig, Kohlenstofffasern zu verwenden. Bei Einsatzgebieten mit noch höheren Temperaturen, beispielsweise bis ca. 1000 °C, wird der Vliesstoff aus Fasern mineralischen Ursprungs gebildet.

Bevorzugte Fasern sind hier Glasfasern, Keramikfasern und/oder Basaltfasern.

Der Einsatz von Bornitrid ist besonders günstig bei Betriebstemperaturen über 500°C. Hier ist der Einsatz von Kohlenstoffen nicht mehr angebracht. Bornitrid besitzt jedoch die gleiche Kristallstruktur wie Graphit und wird deshalb auch als weißer Graphit bezeichnet. Er hat dieselbe Dichte und eine hohe Wärmeleitfähigkeit bei einem geringen Reibungskoeffizienten. Außerdem kann Bornitrid in oxidierender Atmosphäre in einem Temperaturbereich von 800 bis 1000° C eingesetzt werden. Aufgrund der Offenporigkeit der Vliesstoffe werden die Partikel des Bornitrids gut in den Vliesstoff eingebunden. Der Vliesstoff seinerseits hat zur Folge, dass beim Wickeln und Verpressen des Dichtungsmaterials ein guter Zusammenhalt von Bornitrid und Vliesstoff sowie eventueller einzelner Vliesbahnen untereinander bestehen bleibt.

Die Herstellung des Dichtungsmaterials erfolgt in der Weise, dass der Vliesstoff mit einer wässrigen Bornitrid-Dispersion mit einem Anteil einer Polymer- Dispersion getränkt, anschließend getrocknet und zu Stopfbuchsringen verpresst wird. Die Beigabe der Polymerdispersion unterstützt die Einbindung der Bornitridpartikel im Vliesstoff und den Zusammenhalt der radialen Lagen beim Pressen der Ringe.

Die bevorzugte Polymer-Dispersion besteht aus einer PTFE-Dispersion und/oder einer Polymer-Latex-Dispersion. Mit dieser Kombination werden besonders gute Erfolge erzielt.

Der Anteil der Polymer-Dispersion in der Bornitrid-Dispersion beträgt max. 30 Gew. %. Der bevorzugte Bereich des Anteils der Polymer-Dispersion in der Bornitrid-Dispersion beträgt 5-25 Gew. %. Damit bei der Herstellung der Packungsringe die Polymer-Dispersion sich nicht verflüchtigt, wird die Trocknung des Vliesstoffes bei einer Temperatur bis max. 200° C durchgeführt.

Aus dem so hergestellten Dichtungsmaterial werden Packungsringe gebildet, die aus mehreren radialen Materiallagen bestehen.

In dem nachfolgenden Beispiel ist eine Möglichkeit der Herstellung des Dichtungsmaterials ausgeführt.

Ausgangspunkt für die neuartige Hochtemperaturpackung ist ein Speziaivlies das aus einer aus mittels Nitril-Butadien-Kautschuk-Latex naßgebundenen Fasermischung aus ca. 50% Glasfasern (Gewichtsanteil) und einem aus verarbeitungstechnischen Gründen zugesetzten Anteil von rd. 20 % Aramidfasern (Gewichtsanteil) besteht. Der Gewichtsanteil des Binders am fertigen Vlies beträgt rd. 30 % (Gewichtsanteil). Für die Wicklung möglichst vieler Lagen beim Pressen der Ringe, insbesondere bei kleinen Abmessungen, hat sich die Verwendung einer besonders dünnen Variante des Speziaivlieses bewährt. Das Flächengewicht des eingesetzten Spezialvlieses beträgt dabei

30g/m2, die Dicke ca. 0,3 mm. Die Länge der verwendeten Fasern liegt zwischen 5 und 35 mm.

Der eigentliche Imprägniervorgang des Spezialvlieses erfolgt dann, indem mit der Bahnware im Rahmen einer freien Imprägnierung zweimal ein Tauchbad mit einer wasserbasierten Bornitrid-PTFE-Dispersion und anschließendem Abstreifen und Trockenvorgang bei 200°C durchlaufen wird.

Die wässrige Bornitrid-Polymerdispersion besteht dabei im Einzelnen aus : Handelsüblicher Bornitriddispersion (96,25 Gewichtsprozent davon ca. 15 % Feststoffanteil), Handelsüblicher Butyllatex (2, 1 Gewichtsprozent), Handelsüblicher PTFE-Dispersion (1,65 Gewichtsprozent davon 60% Feststoffanteil).

Das Flächengewicht des mit der beschriebenen Wirkstoffdispersion imprägnierten Spezialvlieses beträgt dann nach zweimaligem Durchlaufen des Imprägnierbades und abgeschlossener Trocknung rd. 440 g/m2. Die Dicke des imprägnierten Speziaiviieses beträgt rd. 0,5 mm.

Für die Herstellung von Packungsringen der Abmessungen 40x56x8 mm wird dann in einem Wickel-bzw. Preßwerkzeug ein Streifen des imprägnierten Spezialvlieses der Abmessungen : Bandhöhe ca. 28 mm, Bandlänge ca. 2050 mm in mehreren radialen Lagen aufgewickelt. Die Enden des Streifens werden dabei unter einem Winkel von 45° von einem Band mit großer Länge geschnitten.

Anschließend wird der Ring mit einer Flächenpressung von rd. 25 MPa axial auf eine Abmessung von 40x56x8 mm verpresst und nach der damit abgeschlossenen bleibenden Formgebung aus der Pressform entnommen.

Die bei einer Funktionsuntersuchung der neuartigen Packungsringe festgestellten Abdicht-und Reibeigenschaften waren dabei überraschend gut.

Die beim Pressen der Ringe entstehende zickzackförmige Auffaltung der Packungsringe führt bei der Montage der gefertigten Packungsringe am vorgesehenen Einsatzort zu einer guten radialen Anpassung im Stopfbuchsraum und somit guter Dichtheit.