增强复合材料膜形式的平面密封材料制造技术

本发明专利技术涉及一种应用于最高３３０℃温度的稳定高性能平面密封材料，其在加热和压力条件下压制，使得可以通过在预定压力和温度下压缩一个或多个无纺织物或一个或多个无纺织物垫而得到复合材料膜即增强（纤维）膜。本发明专利技术的平面密封材料适用于高应力的密封件，特别是气缸盖密封垫。生产出的复合材料膜或（纤维和／或粘合剂）增强膜的层厚度为０．０１－３ｍｍ，可在一个操作过程中由一个或多个非纺织织物层得到，因此使用本发明专利技术的材料可以第一次得到０．０１ｍｍ的层厚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种高性能平面密封材料，其在最高330℃的应用条件下热稳定并且通过在压力和加热条件下压制一个或多个纤维网或纤维垫而得到增强，从而提供所谓的复合材料膜，也就是提供(纤维)增强膜。这种平面密封材料适用于高应力下的密封件，特别是气缸盖密封垫。所生产的复合材料膜和(纤维和/或粘合剂)增强膜具有0.01-3mm的层厚度，可在一个操作过程中由一个或多个无纺织物层实现。因此使用根据本专利技术的这些材料可以首次得到0.01mm的最小层厚度。本专利技术因此也涉及密封件，特别是气缸盖密封垫，其由前述新型平面密封材料构成，任选可应用于片状基体。金属基体或包含铝或铝合金的基体可以作为上述基体。然而，在本专利技术的具体实施方案中，编织织物、针织物、纸或(陶瓷)板也可以作为所述基体。在另一实施方案中，平面密封材料可以随后排列在两基体之间，例如两种编织织物之间，并且在压力和升温条件下得到增强。在又一实施方案中，施用于基体例如编织织物的多个平面密封材料也可以彼此堆叠并且在压力和升温条件下被增强。密封件随后由包括基体和支撑在基体之间的平面密封材料的层压体组成。在现有技术中，密封件中的涂层通常不仅用于保护所涂覆材料免受介质影响等，而且还用于改善密封件的密封性。为此，必须在被密封的对侧表面形成高适应性的涂层，以补偿不平坦等。此外，涂层必须同时具有一定的回弹性，以补偿组件的动态振动。当密封材料或在金属密封件的情况下密封件中的密封条部件的回弹性提供不充分时，涂层就起到决定性的密封作用。在特定需求外形的情况下，额外要求涂层在压力和加热影响下具有良好的持续滑动性和较少下陷。良好的持续滑动性与极低磨损的耐用稳定表面结合在一起。应既具有良好持续滑动性又具有对被密封的对侧表面的高适应性的密封件实例是气缸盖密封垫。至今，气缸盖密封垫通常具有几μm厚的薄涂层，据称这可以改善密封件对被密封的对侧表面如发动机组和气缸盖的不平坦和粗糙程度的适应性。这样的涂层通常是包含橡胶的涂层，在金属密封件的情况下，这种涂层施用于金属基体上并且通常具有大约20μm的厚度。这种结构，即具有氟橡胶涂层的金属基体，是目前常用的所谓MLS(多层钢)气缸盖密封垫的结构。氟橡胶涂层的主要缺点是氟橡胶涂层相对于密封件表面的高摩擦系数、涂层对钢基体的较低粘附力、稳定性、对工作温度和对热稳定性的较高依赖性以及连带的涂层低耐磨性。DE 199 41 410 A1描述了应用于金属基体上的涂层，该涂层包含至少一种热塑性氟塑料，并且其硬度从预计涂覆于基体的第一层沿远离基体的最外侧涂层的方向而降低。可以通过加入填料或增强物质或者通过加入至少一种热塑性材料而实现硬度梯度。DE 199 41 410 A1描述的涂覆方法得到具有″Monomet″商标的商用气缸盖密封垫，它现在可以用于所有发动机型式，例如顶开式、顶闭式、气油、柴油、铝、灰口铸铁发动机。包含钢或铝的″Monomet”气缸盖密封垫使得油耗显著减少，尤其是对于有极端要求的发动机，而且不只是在新状态下如此。然而，″Monomet”气缸盖密封垫还可以具有耐用的多层塑料粉末涂层，该涂层在极限负荷下仍然保持其特性。然而，对于这个特别的气缸盖密封垫的“多层(multi-slide)”(粉末)涂层也可以应用于那些以前禁止使用耐用塑料涂层的应用中。该涂层结合了PEEK聚合物和PTFE的正面特性。PEEK材料确保高稳定性、良好的耐磨性、相对高的热稳定性和低滑动摩擦。如上所述，“多层”涂层首先是为金属气缸盖密封垫如″Monomet″研发的。这对发动机的密封功能和运行性能都有重要意义。在“多层”方法中，涂覆作为粉末的不同塑料的多层涂层然后将其烧结。然而，全部通过该技术实现大约60μm的″多层″涂层的最小总层厚。″多层″涂层的适应性是通过高比例的PTFE或PFA而实现的。涂层对基体的良好粘附力通过高比例的高温热塑性材料例如PEEK而实现。然而，如DE 199 41 410 A1已经讨论过的，还希望实现转变，即从高PEEK比例到高氟化热塑性材料比例的梯度。这是通过例如十层的多层结构(″multi-slide″)实现的。然而，当涂层总厚度为约60μm时，这意味着单层厚度为约6μm。前面所述的″多层″涂层的纤维增强在实践中是不可想象的，这是因为一般的纤维直径比如碳纤维的直径是在7μm左右，并且玻璃纤维的直径是在6-9μm的范围内。有机纤维通常实质上更粗，其直径为12-25μm。但是，前述单层厚度可以仅为6μm。此外，应该记住，前述″多层″方法中的每一单层是单独“烧结”或增强的。不过，在380℃下PEEK粉末的熔化在高聚物上产生显著应力，并且在某些情况下甚至引起降解。总的来说，作为PEEK和PTFE材料组合的″多层″涂层肯定是一条平衡现代发动机增加的温度和更高的表观密度的新途径。然而，为了真正满足对于密封材料的这些更高要求而进行经济生产，需要一种具有比″多层″方法更好的特性和更低的生产成本的产品。现有技术描述了利用衍生自造纸的典型程序中的湿式过程而生产的无纺织物。在″Vliesstoffe″，Viley-VCH，Viley-VCH-Verlag，Weinheim，2000，235页及以下描述了该过程。该过程的实施方法是将纤维分散在水中，随后通过过滤在带筛机上连续形成无纺织物，并且随后进行所得无纺织物片的增强、干燥和卷起。这样的方法基本用于造纸，例如人造纤维纸、茶包纸、空气过滤纸或卷烟纸。因此，现有技术的方法仅用于生产作为成品的专用纸或专用技术的无纺织物。此外EP 774 343 B1公开了成型制品，具体用作车辆内部装饰，其由熔融纤维和增强纤维形成。EP 774 343 B1公开了一种成型制品，其由中心层和一种覆盖层组成，中心层由熔融纤维和增强纤维利用合适的冲压工具在热和压力条件下形成。熔融纤维可以由下列材料形成乙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺或其它的热塑性材料或这些材料的组合。增强纤维可以是塑料纤维、天然纤维、玻璃纤维或金属纤维或这些纤维的组合。然而，EP 774 343 B1中公开的成型制品只适合用于车辆内部装饰，例如侧面装饰，顶部支架等，并且在密度和强度方面的特性不够充分，因此它的实用性只限于前面提及的应用。DE 41 16 800 A1描述了生产具有热塑性基质的片状复合材料的高温加工方法，其中增强纤维结构和热塑性材料被送入压型机，该压型机内的材料温度升高并且增强纤维结构以很短的停留时间被浸渍，在施加压力和高温下准确限定单个体积组分的最大停留时间，并且如经验所示，采用非常高的温度水平会导致热塑性材料自身或增强纤维表面上的胶料损坏，或者在胶料的影响下由于边界层中的热塑性材料降解导致纤维损坏。DE 101 14 554 A1描述了制造基于聚醚酰亚胺的可热塑变形、纤维增强的半成品的方法。该专利技术涉及用聚醚酰亚胺和增强纤维制造可热塑变形的半成品的连续方法。它包括下列步骤A.干混PEI纤维和增强纤维以得到混合无纺织物，B.利用针刺法增强混合无纺织物，C.加热该增强混合无纺织物，D.压制得到半成品。DE 101 28 346 A1描述了平面密封件及其制造方法，该平面密封件包括至少一个无纺织物层，该无纺织物层由片状结构的不含石棉的纤维或纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能密封材料，其在最高３３０℃的应用条件下热稳定，为纤维增强和／或粘合剂增强形式的增强复合材料膜，总层厚度为０．０１－３ｍｍ，并通过压制至少一个或多个纤维网而制造，所述密封材料包含以下组分：（ａ）至少一种第一纤维，包括热塑性材料，选自聚醚醚酮（ＰＥＥＫ）、聚对苯硫醚（ＰＰＳ）、聚醚酰亚胺（ＰＥＩ）、聚醚酰胺（ＰＥＡ）、聚酰胺（ＰＡ）、聚砜（ＰＳＵ）、聚乙烯基醚砜（ＰＰＳＵ）、聚醚砜（ＰＥＳ）、聚芳基酮醚（ＰＡＥＫ）、聚醚酮（ＰＥＫ）、聚甲醛（ＰＯＭ）及其混合物，其作为熔融纤维占纤维网总配方的３０－９７重量％，（ｂ）任选至少一种第二增强纤维，选自玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维、陶瓷纤维、氧化聚苯硫醚（ＰＰＳＯ↓［２］）纤维、金属纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维、聚苯并恶唑纤维和天然纤维及其混合物，该第二增强纤维的热稳定性高于熔融纤维，其所占比例为纤维网总配方的３－６７重量％，假设熔融纤维的平均纤维长度分布小于增强纤维，（ｃ）粘合剂，占纤维网总配方至多６０重量％，尤其是３－１０重量％，各种情况下组分（ａ）、（ｂ）和（ｃ）的总和为１００重量％，和（ｄ）除１００重量％的（ａ）、（ｂ）和（ｃ）组分之外，任选０．１－８０重量％的常用添加剂和配合材料，在压力和升温条件下，得到总层厚度为０．０１－３ｍｍ的增强复合材料膜。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：维尔弗里德埃尔布，彼得于贝尔梅塞尔，
申请(专利权)人：飞斯利德有限两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]