AT507508A1 - Verfahren zur herstellung eines verbundmaterials sowie verbundmaterial - Google Patents

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AT507508A1 AT0174408A AT17442008A AT507508A1 AT 507508 A1 AT507508 A1 AT 507508A1 AT 0174408 A AT0174408 A AT 0174408A AT 17442008 A AT17442008 A AT 17442008A AT 507508 A1 AT507508 A1 AT 507508A1
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Description

1
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials aus einem Elastomer, wie einem vulkanisierbaren Elastomer enthaltend einen Haftvermittler und/ oder einen Aktivator, und einem Trägermaterial sowie auf ein Verbundmaterial aus einem Elastomer, insbesondere vulkanisierbarem Elastomer, enthaltend einen Haftvermittler und/oder einen Aktivator, und einem Trägermaterial.
Verbundmaterialien sind in den unterschiedlichsten Zusammensetzungen sowie Verfahren zu deren Herstellung seit langem bekannt, wie beispielsweise Verbundmaterialien, in welchen Fasern oder Korde in Kunststoffmaterialien eingebettet sind, oder auch in Form von Beschichtungen, die auf einem vorbehandelten Gegenstand, bestehend aus Metall, Glas, Glasfaser oder anderen, beliebigen Materialien, aufgebracht sind.
Gemeinsam ist diesen bekannten Verbundmaterialien, daß sie entweder eine Einlagerung, d.h. ein vollständiges Umgeben eines gegebenenfalls als Verstärkungsmaterial zu bezeichnenden Trägers, wie einem Kord, oder zumindest eine teilweise Durchdringung eines Gewebes mit dem Kunststoffmaterial, aus welchem der Verbund hergestellt werden soll, benötigen oder aber die Anwendung eines speziellen Klebers, mit welchem beispielsweise ein Kunststoffmaterial auf ein Trägermaterial, bestehend aus Glas, Kohlenstoff, Metall oder dgl., aufgebracht und anschließend ausgehärtet wird, um einen innigen Haftverbund zwischen zwei voneinander verschiedenen Materialien zu erzielen.
Beispielsweise ist der DE-C 40 28 601 ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen Verbundwerkstoffs entnehmbar, bei welchem zur Herstellung des Verbundwerkstoffs ein Gewebe vor dem Einbetten in eine Elastomermatrix mit einer wäßrigen Dispersion aus Kunststoff und Latex getränkt wird, auf das getrocknete Gewebe anschließend eine Haftvermittlerschicht aus einem vernetzbaren Kautschuk aufgebracht wird, worauf in der Folge das Gewebe gummiert und schließlich in eine Elastomerenmischung eingebettet wird.
Bei derartigen Verfahren ist somit eine Mehrzahl von Schritten erforderlich, um einen innigen Haftverbund zwischen einem Gewebe, welches eine Trägerschicht darstellt, und einem Kunststoff bzw. Elastomer auszubilden.
Des weiteren ist es bekannt, zur Herstellung von Formteilen zuerst einen Rohling des Formteils aus einem wärmehärtenden Harz herzustellen und nachfolgend diesen sogenannten Prepreg in einem weiteren Arbeitsgang mit einer Elastomerschicht zu versehen. Ein derartiges Verfahren findet gegenwärtig Anwendung bei elastomerbeschichteten Walzen oder Zylindern oder anderen Mehrkomponententeilen. Der Verbund bei derartigen Gegenständen gemäß dem Stand der Technik erfolgt durch eine chemische Reaktion bei der Aushärtung, bei welcher einerseits das wärmehärtende Harz und andererseits das Elastomer gemeinsam ausgehärtet werden, so daß in dem chemischen Aushärteschritt ein Verbund zwischen dem wärmehärtenden Harz und dem Elastomer ausgebildet wird. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise der DE-A 10 2005 023 320 entnehmbar, bei welchem zur Herstellung eines Verbundbauteils aus wenigstens zwei Schichten eine erste, wenigstens teilweise aus einem wärmehärtenden Kunstharz bestehende Schicht mit einer zweiten, zumindest teilweise aus einem Elastomer bestehenden Schicht durch eine gemeinsame Wärmebehandlung in einem Arbeitsgang zusammengeführt werden.
Schließlich wurde bereits versucht, insbesondere elastische bzw. bewegbare und/oder verformbare Gegenstände dadurch herzustellen, daß aus einem Fasermaterial aufgebautes Trägermaterial beispielsweise zur Herstellung von Zahnriemen, Keilriemen, verstärkten Schläuchen oder dgl. in einem Arbeitsgang mit einer speziellen HarzZusammensetzung bearbeitet wird, wobei die Harzzusammensetzung neben einem hohen Elastomerbestandteil ein Direkthaft-mittel, wie ein Resorcin-Formaldehyd-Harz, enthält, wodurch es gelingt, in einem Arbeitsgang die nicht vorbehandelten, faserigen Trägermaterialien mit dem Elastomer zu einem Verbundwerkstoff zu verbinden. 3
Mit Rücksicht auf die Tatsache, daß faserverstärkte Kunststoffe meist energieelastisch und spröde sind und deshalb bei Auftreten eines Energieeintrags durch Schwingungen, Stöße, Schläge und/oder Beschuß wenig Energie aufnehmen bzw. absorbieren können, müssen zur Vermeidung der Zerstörung derartiger Substanzen gegenwärtig besondere Maßnahmen getroffen werden, um die Energie zu absorbieren, wie beispielsweise das Aufkleben und/oder Anschrauben von Elastomerprofilen oder -platten, was insgesamt arbeitstechnisch aufwendige und darüber hinaus für viele Anforderungen nicht zufriedenstellende Verbundkörper zur Verfügung stellt.
Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem es in einem Arbeitsgang gelingt, ein Verbundmaterial, bestehend aus einem Trägermaterial, wie einem Duromer, und einem Elastomer, zur Verfügung zu stellen, und ein Verbundmaterial zur Verfügung zu stellen, welches sowohl die technischen Vorteile der Elastomeren als auch jene der Duro-meren aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der dem Elastomer zugesetzte Aktivator und/oder Haftvermittler aus der Gruppe von TriallylVerbindungen, wie Trial lylcyanurat, Triallylisocyanurat, Triallylphosphat, Triallyl-mellitat, Diallylphtalat, Metallacrylaten oder Metallmethacryla-ten, wie Zinkdiacrylaten, Zinkdimethacrylaten, gewählt wird, daß eine Schicht des aus Duromeren wie Phenol-Formaldehyd-Harzen, Epoxyharzen, Acrylatharzen, Harnstoffharzen, Alkydharzen, Melaminharzen, Polyurethanharzen, Vinylesterharzen und/oder Basalt und/oder Kohlefasern enthaltende Duromeren und/oder deren Kombinationen und/oder Kombinationen aus Basalt, Kohlefasern, Aramid, Glas, Polyester und Naturfasern gewählten Trägermaterials in eine Form eingebracht wird, daß die Trägermaterialschicht mit einer Schicht des Elastomers überschichtet wird und daß die Schichten einer Temperatur- und/oder Druckbeanspruchung zur Er- 4 4 • · «
·· ·· ♦ ♦ • · · ··· · · • · · · • ♦ · · zielung eines direkten Haftverbunds zwischen dem Elastomer und dem Trägermaterial unterworfen werden. Indem das erfindungsgemäße Verfahren so geführt wird, daß der dem Elastomer zugesetzte Aktivator und/oder Haftvermittler aus einer ganz spezifischen Gruppe gewählt wird, wird einerseits dem Elastomer eine Substanz zugesetzt, welche das Elastomer per se klebriger bzw. leichter anhaftbar macht und andererseits auch einen Aktivator darstellt, mit welchem die Vernetzungsreaktion rasch und zuverlässig und auch in einem weiten Temperaturbereich gestartet und durchgeführt werden kann. Indem in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Schicht des aus verschiedenen Duromeren sowie Basalt und/oder Kohlefasern enthaltenden Duromeren oder deren Kombinationen gewählten Trägermaterials in eine Form eingebracht wird und die TrägermaterialSchicht mit einer Schicht des Elastomers überschichtet wird und in der Folge diese Schichten einer Temperatur-und Druckbeanspruchung zur Erzielung eines direkten Haftverbunds unterworfen werden, gelingt es, Materialien beliebiger Formen, bestehend aus wenigstens einer Schicht eines Duromers und einer Schicht eines Elastomers in einem Schritt und ohne Vorbehandlung zu in einem direkten bzw. unmittelbaren Haftverbund zu verbinden, ohne daß die Anwendung eines Prepregs oder einer Vorbehandlung mit einer "klebrig machenden" Substanz erforderlich wäre. Darüber hinaus gelingt es, Direkthaftmittel, wie sie im Stand der Technik verwendet wurden, zu vermeiden, wodurch gezielt die Festigkeit des Anhaftens der Elastomerschicht auf der Duromerschicht gesteuert werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es somit, starre bzw. nicht flexible Schichten bzw. Gegenstände, wobei der Ausdruck Schicht im vorliegenden Fall nicht nur ebene, blattförmige Gegenstände, sondern auch gekrümmte, räumlich geformte Gegenstände, wie Rotationskörper, geometrische Körper und dgl., umfaßt, ohne Einsatz von Direkthaftmitteln, sondern lediglich unter Verwendung eines Haftvermittlers und/oder Aktivators in dem Elastomer unmittelbar mit dem Elastomer zu verbinden und so die Vorteile der Elastomere mit jenen der Duromere in Verbundkörpern zu verbinden bzw. zu koppeln.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß eine voneinander verschiedene Anzahl von Elastomerschichten und von Trägermaterialschichten eingesetzt wird. Indem eine voneinander verschiedene Anzahl von Elastomerschichten und Trägermaterialschichten eingesetzt wird, gelingt es insbesondere, Verbundkörper herzustellen, welche auf zwei Seiten, insbesondere Außenseiten, jeweils eine Elastomerschicht oder eine Duromerschicht aufweisen, so daß je nach geplantem Einsatzzweck beliebige, spezielle Eigenschaften aufweisende Formkörper bzw. Verbundmaterialien mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden können. So können beispielsweise Verbündkörper hergestellt werden, die auf einer Seite eine dämpfende, stark haftende Elastomerschicht auf weisen und auf der anderen eine leicht ablösbare Deckschicht.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, daß bei Herstellung eines mehrlagigen Verbundwerkstoffes die in den jeweils gesonderten Lagen zum Einsatz gelangenden Elastomere oder Trägermaterialschichten gleich oder voneinander verschieden gewählt werden. Bei einer derartigen Verfahrensführung gelingt es, mehrlagige Verbundwerkstoffe herzustellen, welche gegebenenfalls mehrere, voneinander verschiedene Elastomere und/oder mehrere, voneinander verschiedene Trägermaterialien bzw. Duromere aufweisen, so daß gezielt Verbundwerkstoffe hergestellt werden können, welche den unterschiedlichsten Anforderungen genügen. So gelingt es beispielsweise mit einem derartigen Verfahren, einen direkten Haftverbund zwischen einem Duromer und einem Elastomer herzustellen, welcher auch bei Anwendung von sehr großen Kräften nicht voneinander zu trennen ist, und gleichzeitig beispielsweise auf der zweiten Seite des Duromers eine Schicht aus einem Elastomer aufzubringen, welche bereits unter Anwendung von geringen Kräften abgelöst werden kann und somit beispielsweise als Transport Sicherung auf dem ·· · «· · ·· • · ·· · · ·· · • · · · · ··· • · · · · · • · · · · · Φ· ··· ···· ··· ·· - 6 -
Verbundkörper aufgebracht werden kann. Darüber hinaus gelingt es, die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der eingesetzten Trägermaterialien und Elastomere nahezu vollständig durch gezielte Auswahl der eingesetzten Materialien auszugleichen.
Gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren so durchgeführt, daß als Elastomer peroxidisch vernetzbare, polare oder nichtpolare Elastomere eingesetzt werden, wobei besonders bevorzugt vorgesehen ist, daß als peroxidisch vemetz-bare Polymere hydrierte Nitrilbutadienkautschuke (HNBR), Nitril-butadienkautschuke (NBR), Ethylen-Propylen-Dienkautschuke (EPDM), Styrolbutadienkautschuke, Naturkautschuke, Ethylenvinylacetat- kautschuke und/oder Silikonkautschuke eingesetzt werden. Mit derartigen peroxidisch vernetzbaren Kautschuken gelingt es, besonders gute Haftverbunde mit den Trägermaterialien bzw. Duromeren herzustellen, wobei das Ausbilden des Haftverbunds zwischen dem Duromer bzw. Trägermaterial und dem peroxidisch vernetzbaren Elastomer einerseits darauf zurückgeführt wird, daß peroxidisch vernetzbare Elastomere eingesetzt werden, welche einen relativ niedrigen Anteil an CC-Doppelbindungen, wie beispielsweise 40 pro 1000 Kohlenstoffatome, aufweisen und andererseits mit den gewählten Aktivatoren und/oder Haftvermittler diese peroxidisch ver-netzbaren Elastomere rasch und zuverlässig auch bei niedrigen Temperaturen vernetzen und an den Duromeren aufgrund ihrer strukturellen Ähnlichkeit sicher und zuverlässig anhaften können. Durch Einsatz derartiger Elastomere gelingt es darüber hinaus, sowohl alterungsbeständige als auch eine gute Hitzebeständigkeit, Ölbeständigkeit und gute mechanische Eigenschaften, wie Zugfestigkeit und Bruchdehnung, sowie dämpfende Eigenschaften, eine Verbesserung der Haptik, eine Verringerung der Splittergefahr sowie eine Erhöhung der Elastizität von Bauteilen aufweisende Verbundmaterialien zur Verfügung zu stellen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das Verfahren so geführt, daß der Aktivator und/oder Haftvermittler in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, insbesondere 3 bis 38 Gew.-%, der gesamten Elastomerenmischung eingesetzt wird. Indem der Aktivator und/oder Haftvermittler in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, insbesondere 3 bis 38 Gew.-%, der gesamten Elastomerenmischung eingesetzt wird, gelingt es, spezifisch das Verfahren so zu steuern, daß die Stärke des Haftverbunds über die eingesetzte Menge an Aktivator und/oder Haftvermittler gesteuert wird. Insbesondere durch Variation der Menge des Haftvermittlers kann die Anhaftfestigkeit des Elastomers an dem Duromer gezielt gesteuert werden, wobei zu hohe Mengen an Haftvermittler die Vulkanisier-barkeit des Elastomeren nachteilig beeinflussen, so daß in weiterer Folge auch die Festigkeit des Haftverbunds zwischen Duromer und Elastomer wiederum abnimmt.
Um gezielte, mechanische Eigenschaften oder Farbgebungen eines gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung herzustellenden Produkts zu erzielen, kann das Verfahren so geführt werden, daß dem Elastomer weitere Zusätze, gewählt aus Füllstoffen, wie Ruß, Kieselsäure, Bariumsulfat, Kreide, Aluminiumhydroxid, anorganischen Oxiden, Stabilisatoren, Weichmachern, Verarbei-tungshilfsmitteln oder Alterungsschutzmitteln zugesetzt werden. Der Zusatz von Füllstoffen, Stabilisatoren, Weichmachern, Verarbeitungshilfsmitteln und/oder dgl. zu Elastomeren ist an sich bekannt und zielt lediglich darauf ab, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Produkte herzustellen, welche gezielte, technische Eigenschaften, Farben oder Elastizitäten oder auch brandhemmende Eigenschaften, elektrische Leitfähigkeit oder Isolierung und dgl. des Endprodukts vermitteln.
Um eine sichere und zuverlässige Vernetzung des Elastomeren sicherzustellen, ist das erfindungsgemäße Verfahren dahingehend weitergebildet, daß Vernetzungsmittel, wie die üblicherweise für peroxidisch vernetzbare, vulkanisierbare Elastomere zu verwendenden, peroxidischen Vernetzungsmittel, wie Dicumylperoxid oder 1,4-Bis(tert-peroxyisopropyl)benzol, eingesetzt werden.
Um einen sicheren und zuverlässigen Haftverbund zu erzielen, ist das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt so weitergebildet, 8 ·# · ·· · ·· ·· ·»······· · « • · · · · ♦·♦ · · ♦ · · · ····« • · · · ····· daß das Verbundmaterial bei Temperaturen von 1 bis 350 °C, insbesondere 120 bis 240 °C, und einer Schließkraft bzw. einem Innendruck einer Form von 10 bis 6.000 t, insbesondere 30 bis 950 t, entsprechend einem Druck von 0,5 bis 2.500 bar, insbesondere 1,5 bis 650 bar, hergestellt wird. Durch die Wahl eines derartigen Temperatur- und Druckbereichs können einerseits auch hochtemperaturbeständige Elastomere, wie Silikonharze, sicher und zuverlässig vernetzt und an das Duromer gebunden werden und es kann andererseits auch die Festigkeit des Verbunds zwischen Trägermaterial und Elastomer gezielt eingestellt werden, um beliebige, direkte Haftverbunde sicher und zuverlässig auszubilden, wobei weiters eine ungewollte mechanische oder chemische Beeinflussung des Trägermaterials durch den Verbund mit einem Elastomer sicher und zuverlässig vermieden wird. Darüber hinaus gelingt es mit einem derartigen Verfahren, rasch und zuverlässig in einem Arbeitsschritt ein Verbundmaterial herzustellen, bei welchem einerseits die aufwendige Vorbehandlung des Duromers, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, wegfällt und andererseits insgesamt die Verfahrensdauer deutlich herabgesetzt werden kann. Auch kann das erfindungsgemäße Verfahren in unterschiedlichsten, dafür geeigneten Anlagen, wie Extrudern, Spritzgußmaschinen oder Pressen durchgeführt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das Verfahren so geführt, daß die Dicke der Elastomerschicht in ausgehärtetem bzw. vulkanisiertem Zustand 0,05 bis 120 mm beträgt. Indem die Dicke der Elastomerschicht im ausgehärteten bzw. vulkanisierten Zustand 0,05 bis 12 0 mm, bevorzugt 0,2 bis 30 mm, beträgt, können Verbundmaterialien für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke zur Verfügung gestellt werden, wie beispielsweise Dämpfungsschichten auf Duromeren, Abriebmaterialien auf Duromeren, TransportSicherungen oder auch vulkanisierte Schutzfolien.
Des weiteren zielt die vorliegende Erfindung auf ein Verbundmaterial aus einem Elastomer und einem Trägermaterial, insbe- sondere Duromer, ab, welche ohne Aufbringen einer Haftschicht auf das Trägermaterial bzw. Duromer direkt und unmittelbar verbunden sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verbundmaterial im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer wenigstens einen Aktivator und/oder Haftvermittler, gewählt aus der Gruppe von TriallylVerbindungen, wie Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat, Triallylphosphat, Triallylmellitat, Diallyl-phtalat, MetallaCrylaten oder Metallmethacrylaten, wie Zinkdiac-rylaten, Zinkdimethacrylaten, enthält und daß das Verbundmaterial eine direkte Haftung bzw. einen Verbund von Elastomer und dem aus Duromeren wie Phenol-Formaldehydharzen, Epoxyharzen, Acrylat-harzen, Harnstoffharzen, Alkydharzen, Melaminharzen, Polyurethanharzen, Vinylesterharzen und/oder Basalt und/oder Kohlefasern enthaltenden Duromeren und/oder deren Kombinationen aus Basalt, Kohlefasern, Aramid, Glas, Polyester und Naturfasern gewählten Trägermaterial aufweist. Derartige Verbundmaterialien sind einerseits besonders rasch und zuverlässig in einem Arbeitsschritt herstellbar und überdies im Vergleich zu herkömmlichen Verbundmaterialien sowohl gegenüber Temperatur, Druckbeanspruchungen, Abrieb, Stoß und Schlag unempfindlich, da die Gefahr eines unbeabsichtigten Lösens der Haftschicht zwischen dem Trägermaterial und dem darauf aufgebrachten bzw. aufgeklebten Elastomer aufgrund der gezielten Einstellbarkeit der Haftfestigkeit mit Sicherheit vermieden wird. Des weiteren gelingt es mit einem derartigen Verbundmaterial, auch eine gute Haftung bei Alterung des Elastomers aufrecht zu erhalten und gezielt sowohl beispielsweise hitze- und ölbeständige Produkte zur Verfügung zu stellen.
Darüber hinaus gelingt es mit einem erfindungsgemäßen Verbundmaterial, die Anhaftung des Elastomers an dem Trägermaterial bzw. Duromer gezielt zu steuern, so daß beliebige Festigkeiten eines Kraftmaximums zum Lösen des Elastomers von dem Trägermaterial sicher und zuverlässig lediglich durch Auswahl der Zusammensetzung des eingesetzten Elastomers sowie des darin enthaltenen - 10 ·· · ·· • · ·· ♦ · • · · ·
Haftvermittlers und/oder Aktivators erzielbar sind, wodurch Verbandmaterialien für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke zur Verfügung gestellt werden können. So ist es beispielsweise möglich, einerseits Ablöseschichten aus Elastomer auf ein Duromer aufzubringen und andererseits jedoch extrem feste Haftverbunde zur Verfügung zu stellen, welche für beispielsweise abriebfeste Schichten auf einem harten bzw. duromeren Träger aufgebracht sind.
Indem das erfindungsgemäße Verbundmaterial bevorzugt so weitergebildet ist, daß ein Kraftmaximum zum Lösen des Elastomers von dem Trägermaterial größer als 1,0 N/mm, insbesondere größer als 5,0 N/mm, ist, können beispielsweise auch Verbundmaterialien zur Verfügung gestellt werden, welche an ihren Außenseiten zwei Schichten aus Elastomermaterial bzw. zwei Schichten aus Duromer-material aufweisen, so daß an die unterschiedlichsten Anforderungen und Einsatzzwecke angepaßte Verbundmaterialien in einem einzigen Arbeitsgang für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke zur Verfügung gestellt werden können.
Indem ein Verbundmaterial zur Verfügung gestellt wird, in welchem als Elastomer peroxidisch vernetzbare, polare oder nichtpolare Elastomere enthalten sind, können Verbundmaterialien ausgebildet werden, welche auch in extrem unterschiedlichen Temperaturbereichen Bestand haben, wie beispielsweise ein Verbundmaterial aus einem Duromer und einem Silikonelastomer, welche beispielsweise auch in chemisch aggressiven Umgebungen und bei hohen Temperaturen sicher und zuverlässig eingesetzt werden können und überdies eine extrem lange Standzeit ohne Alterung aufweisen. Für diesen Zweck sind die peroxidisch vemetzbaren Elastomere bevorzugt aus hydrierten Nitrilbutadienkautschuken (HNBR), Nitrilbutadienkautschuken (NBR), Ethylen-Propylen-Dienkautschuken (EPDM), Styrolbutadienkautschuken, Naturkautschuken, Ethylenvinylacetatkautschuken und/oder Silikonkautschuken gewählt, mit welchen Verbundmaterialien hergestellt werden können, bei welchen die Haftung des Elastomers an dem Trägermaterial bzw. Duromer ge- • · * ·· · ·· ········· · · • · · · · ··· · · • · · · · · · I 9 • · · · «···· ·· 999 9999 999 9* 9» - 11 - zielt und in weiten Bereichen eines Kraftmaximums zum Lösen des Elastomers von dem Trägermaterial eingestellt und auch nach Alterung des Elastomers beibehalten werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, in welchen verschiedene Elastomere bzw. Elastomerenmischungen mit einem Aktivator und/oder Haftvermittler sowie gegebenenfalls weiteren Zusätzen gemäß bekannten Mischungsverfahren hergestellt wurden. Die hergestellten Elastomerenmischungen wurden jeweils auf eine 5 cm x 5 cm große Platte eines f Duromeren entweder durch Spritzen oder Extrudieren aufgebracht und unter Anwendung von Temperatur und Druck entweder in einem Autoklaven oder einer Preß-/Spritzform verbunden. Die hergestellten Verbundmaterialien wurden in der Folge einem Haftungsversuch gemäß DIN 53531 betreffend die Prüfung von Kautschuk und Elastomeren (Bestimmung der Haftung zu starren Materialien, Prüfung mit einer Platte) unterworfen.
Die mit dieser Haftprüfung erzielten Ergebnisse sind nachfolgend in der Tabelle dargestellt, in welchen auf dem linken Balken Abkürzungen der jeweils eingesetzten Elastomere angeführt sind und am Kopf der Tabelle die eingesetzten Platten bzw. Trägermaterialien angeführt sind sowie das Verfahren kurz angedeutet ist, mit welchem der Haftverbund hergestellt wurde. In der Tabelle ist hiebei die Festigkeit des Haftverbundes sowie das bei der versuchten Trennung eintretende Ereignis angeführt. 12
Eingesetzte Rezepturen
Beispiel A; jeweils auf Basis von hydriertem schuk (HNBR) 1. (HNBR 5 phr) hydrierter Nitrilbutadienkautschuk (HNBR) (Spritzgußtyp 34ACN)
Dicumylperoxid (Vernetzungsmittel) Zinkdiacrylat (Haftvermittler/Aktivator) Füllstoffe: Ruß und gefällte Kieselsäure sowie weitere Verarbeitungshilfsstoffe Vernetzungshilfen und dgl. 2. (HNBR 20 phr) hydrierter Nitrilbutadienkautschuk (HNBR) (Spritzgußtyp 34ACN)
Dicumylperoxid (Vernetzungsmittel) Zinkdiacrylat (Haftvermittler/Aktivator) Füllstoffe: Ruß und gefällte Kieselsäure sowie weitere Verarbeitungshilfsstoffe Vernetzungshilfen und dgl.
Nitrilbutadienkaut- 100 Teile 7 Teile 5 Teile 25 Teile 18 Teile 155 Teile 100 Teile 7 Teile 20 Teile 25 Teile 18 Teile 170 Teile • · • ·· · ·· ·· • ···· ···· t · • · · · ······ • · · · ····· • · · · ····· ·*2^······· ··· ·· ·· 3. (HNBR 45 phr) hydrierter Nitrilbutadienkautschuk (HNBR) (Spritzgußtyp 34ACN) Dicumylperoxid (Vernetzungsmittel) Zinkdiacrylat (Haftvermittler/Aktivator) Füllstoffe: Ruß und gefällte Kieselsäure sowie weitere Verarbeitungshilfsstoffe Vernetzungshilfen und dgl. 100 Teile 7 Teile 45 Teile 25 Teile 18 Teile 195 Teile
Vergleich hydrierter Nitrilbutadientkautschuk (HNBR) (Spritzgußtyp 34ACN) Füllstoff Kohlenstoff, gefällte Kieselsäure Zinkoxid, Magnesiumqxid (Aktivator) Dicumylperoxid 100 Teile 49 Teile 4 Teile 7 Teile 160 Teile
Beispiel B: jeweils auf Basis von Acrylnitrilbutadienkautschuk (NBR)
Vergleich (NBR 0 phr*) Acrylnitrilbutadienkautschuk (NBR) (34 % ACN) Zinkoxid (Aktivator) Füllstoff: Ruß Vernetzungshilfsmittel Ozonschutzwachs 100 Teile 2 Teile 40 Teile 4 Teile 2 Teile 148 Teile • · ·· · · ····· ·· · · ····· - 14 - 4. (NBR 5 phr)
Acrylnitrilbutadienkautschuk (NBR) (34 % ACN)
Zinkoxid (Aktivator)
Zinkdimethacrylat (Haftvermittler/Aktivator) Füllstoff: Ruß
Vernetzungshilfsmittel
Ozonschutzwachs 5. (NBR 10 phr)
Acrylnitrilbutadienkautschuk (NBR) (34 % ACN)
Zinkoxid (Aktivator)
Zinkdimethacrylat (Haftvermittler/Aktivator) Füllstoff: Ruß
Vernetzungshilfsmittel
Ozonschutzwachs 6. (NBR 20 phr)
Acrylnitrilbutadienkautschuk (NBR) (34 % ACN)
Zinkoxid (Aktivator)
Zinkdimethacrylat (Haftvermittler/Aktivator) Füllstoff: Ruß
Vernetzungshilfsmittel
Ozonschutzwachs 100 Teile 2 Teile 5 Teile 40 Teile 4 Teile 2 Teile 153 Teile 100 Teile 2 Teile 10 Teile 40 Teile 4 Teile 2 Teile 158 Teile 100 Teile 2 Teile 20 Teile 40 Teile 4 Teile 2 Teile 168 Teile • · t II · ·· ·· ······· · · • · ······ - 15 - 7. (NBR 30 phr)
Acrylnitrilbutadienkautschuk (NBR) (34 % ACN)
Zinkoxid (Aktivator)
Zinkdimethacrylat (Haftvermittler/Aktivator) Füllstoff: Ruß
Vernetzungshilfsmittel
Ozonschutzwachs 8. (NBR 40 phr)
Acrylnitrilbutadienkautschuk (NBR) (34 % ACN)
Zinkoxid (Aktivator)
Zinkdimethacrylat (Haftvermittler/Aktivator) Füllstoff: Ruß Vernetzungshilfsmittel Ozonschut zwachs 9. (NBR 50 phr)
Acrylnitrilbutadienkautschuk (NBR) (34 % ACN)
Zinkoxid (Aktivator)
Zinkdimethacrylat (Haftvermittler/Aktivator) Füllstoff: Ruß Vernetzungshilfsmittel Ozonschut zwachs 100 Teile 2 Teile 30 Teile 40 Teile 4 Teile 2 Teile 178 Teile 100 Teile 2 Teile 40 Teile 40 Teile 4 Teile 2 Teile 188 Teile 100 Teile 2 Teile 50 Teile 40 Teile 4 Teile 2 Teile 198 Teile
Beispiel C : jeweils auf Basis von Ethylen-Propylen-Dien-Mponomer (EPDM)
Vergleich Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk Füllstoff: Aluminiumtrihydroxid Dicumylperoxid (Vernetzungshilfsmittel) Verarbeitungshilfsmittel, Pigment und dgl. 70 Teile 30 Teile 100 Teile 7 Teile 2 Teile 209 Teile 10. (EPDM) Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk Füllstoff: Aluminiumtrihydroxid Dicumylperoxid (Vernetzungshilfsmittel) Zinkdiacrylat (Haftvermittler/Aktivator) Verarbeitungshilfsmittel, Pigment und dgl. 70 Teile 30 Teile 100 Teile 7 Teile 10 Teile 2 Teile 219 Teile
Beispiel D : jeweils auf Basis von Silikonharz 11. (Silikon 15 phr) Silikonharz Füllstoff oberflächenbehandelte, gefällte Kieselsäure Dicumylperoxid (Vernetzungshilfsmittel) Zinkdiacrylat (Haftvermittler/Aktivator) weitere Bestandteile 100 Teile 100 Teile 7 Teile 15 Teile 4 Teile 226 Teile - 17 - 12. (Silikon 30 phr) Silikonharz Füllstoff: oberflächenbehandelte, gefällte Kieselsäure Dicumylperoxid (Vernetzungshilfsmittel) Zinkdiacrylat (Haftvermittler/Aktivator) weitere Bestandteile
Vergleich Silikonharz Füllstoff: oberflächenbehandelte, gefällte Kieselsäure Dicumylperoxid (Vernet zungshilfsmittel) weitere Bestandteile
100 Teile 100 Teile 7 Teile 30 Teile 4 Teile 241 Teile 100 Teile 100 Teile 7 Teile 4 Teile 211 Teile 18
Tabelle
CF m. EP Vulkanisation: 5min. 150*C Schließkraft 25t CF m. EP Vulkanisation: 5min. 170*C Schließkraft 25t CF m. EP Vulkanisation: 5min. 150*C Schließkraft 100t CF m. EP Vulkanisation: 5min. 170*C Schließkraft 100t CF m. EP Vulkanisation: 5min. 240 *C Schließkraft 100t CF m. EP Vulkanisation: 10min. 150*C Schließkraft 100t CFm. EP Vulkanisation: 15min. 140*C Schließkraft 100t CFm. EP Vulkanisation: 15min. 160"C Schließkraft 100t CF m. EP + 101 Vulkanisation: 5min. 170*C Schließkraft 100t CF m. EP (Faser) Vulkanisation: 5min. 170*C Schließkraft 100t Basalto. EP (Faser) Vulkanisation: 5min. 170*C Schließkraft 100t EP (Harz) Vulkanisation: 5min. 170"C Schließkraft 100t M (Harz) Vulkanisation: 5 min. 170 *C Schließkraft 100t Kraftmaximum (N/mm)/Bruchart HNBR 5phr ~ 60 ShA 4.5 H 5.2 H 20,1 G* 9.4 H 9,3 H 9.9 GH 19,5 G 14,2 H HNBR 20phr - 75 ShA 20,5 G* 13,5 H 16,0 H HNBR 45phr - 90 ShA 13.1 H 8.6 GH 20,8 GH 11,7 GH 20,8 G 1) 1.) 5,8 H 5,8 H Vergleich HNBR Ophr -70 ShA* kH kH 33,8 G Vergleich NBR Ophr* kH NBR 5phr 1,5 H NBR 10phr 1,7 H NBR 20phr 4,4 H NBR 30phr 16,4 GH 6,2 H 11,0 GH 4.6 H ne 12,6 GH 18,1 G* 4,9 H NBR 40phr 5.9 H NBR 50phr nv NBR 30phr kH Vergleich EPDM kH 4,9 H 6,1 G* EPDM 2,4 9,9 G* Silikon (15 phr) 9,4 H Silikon (30 phr) 14,7 G* 2,9 H 3,6 H Vergleich Silikon 15,1 H
Legende zu Tabelle 1.) Haftung vorhanden, Gewebe bzw. Gelege (ohne Gummi) wird k. H. zerstört keine Haftung H Haft ung s ablösung G Gummibruch G* an der Kante gerissen GH Mischbruch nv unvulkanisiert ne nicht entformbar M Melamin Vergl. ohne Zusatz von Aktivator und/oder Haftvermittler HNBR hydrierter Nitrilbutadienkautschuk NBR Nitrilbut adienkaut schuk EPDM Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk CF Kohlefaser EP Epoxyharz

Claims (15)

  1. • · · · · · ·· ·· ········· φ φ • · · · ······ • · · · ···· • · · · ····· ·· ··· ···· ··· ·· ·· - 20 - Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials aus einem Elastomer, wie einem vulkanisierbaren Elastomer enthaltend einen Haftvermittler und/oder einen Aktivator, und einem Trägermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Elastomer zugesetzte Aktivator und/oder Haftvermittler aus der Gruppe von Tri-allylverbindungen, wie Triallylcyanurat, Triallylisgcyanurat, Triallylphosphat, Triallylmellitat, Diallylphtalat, Metallacryla-ten oder Metallmethacrylaten, wie Zinkdiacrylaten, Zinkdimeth-acrylaten, gewählt wird, daß eine Schicht des aus Duromeren wie Phenol-Formaldehyd-Harzen, Epoxyharzen, Acrylatharzen, Harnstoff-harzen, Alkydharzen, Melaminharzen, Polyurethanharzen, Vinyl-esterharzen und/oder Basalt und/oder Kohlefasern enthaltende Duromeren und/oder deren Kombinationen aus Basalt, Kohlefasern, Aramid, Glas, Polyester und Naturfasern gewählten Trägermaterials in eine Form eingebracht wird, daß die Trägermaterialschicht mit einer Schicht des Elastomers überschichtet wird und daß die Schichten einer Temperatur- und/oder Druckbeanspruchung zur Erzielung eines direkten Haftverbunds zwischen dem Elastomer und dem Trägermaterial unterworfen werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine voneinander verschiedene Anzahl von Elastomerschichten und von Trägermaterialschichten eingesetzt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Herstellung eines mehrlagigen Verbundwerkstoffes die in den jeweils gesonderten Lagen zum Einsatz gelangenden Elastomere oder Trägermaterialschichten gleich oder voneinander verschieden gewählt werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Elastomer peroxidisch vernetzbare, polare oder nichtpolare Elastomere eingesetzt werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als peroxidisch vernetzbare Polymere hydrierte Nitrilbutadien-
    ·· · 21 • ·· • ·· ♦ • · ··· ·· • · • · • · • · kautschuke (HNBR), Nitrilbutadienkautschuke (NBR), Ethylen-Propylen- Dienkautschuke (EPDM), Styrolbutadienkautschuke, Naturkautschuke, Ethylenvinylacetatkautschuke und/oder Silikonkautschuke eingesetzt werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktivator und/oder Haftvermittler in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, insbesondere 3 bis 38 Gew.-%, der gesamten Elastomeren-mischung eingesetzt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elastomer weitere Zusätze, gewählt aus Füllstoffen, wie Ruß, Kieselsäure, Bariumsulfat, Kreide, Aluminiumhydroxid, anorganischen Oxiden, Stabilisatoren, Weichmacher, Verarbeitungshilfsmittel oder Alterungsschutzmittel zugesetzt werden.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vernetzungsmittel, gewählt aus der Gruppe Vernetzungsmittel, insbesondere peroxidische Vernetzungsmittel, wie Dicumylperoxid oder 1,4-Bis(tert-peroxyisopropyl)benzol, eingesetzt wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmaterial bei Temperaturen von 1 bis 350 °C, insbesondere 120 bis 240 °C, und einer Schließkraft bzw. einen Innendruck einer Form von 10 bis 6000 t, insbesondere 30 bis 950 t, entsprechend einem Druck von 0,5 bis 2.500 bar, insbesondere 1,5 bis 650 bar, hergestellt wird.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Elastomerschicht in ausgehärtetem bzw. vulkanisiertem Zustand 0,05 bis 120 mm, insbesondere 0,2 bis 30 mm beträgt.
  11. 11. Verbundmaterial aus einem Elastomer, insbesondere vulkanisierbarem Elastomer, enthaltend einen Haftvermittler oder einen Aktivator, und einem Trägermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer wenigstens einen Aktivator und/oder Haftvermittler, gewählt aus der Gruppe von TriallylVerbindungen, wie Triallylcya- ·· • ·· · ·· ·· • · • · • · • · ·· • • • • · ·· • · • · • · • ··· • · • · • · • · • · • · - 22 - nurat, Triallylisocyanurat, Triallylphosphat, Triallylmellitat, Diallylphtalat, Metallacrylaten oder Metallmethacrylaten, wie Zinkdiacrylaten, Zinkdimethacrylaten, enthält und daß das Verbundmaterial eine direkte Haftung bzw. einen Verbund von Elastomer und dem aus Duromeren wie Phenol-Formaldehydharzen, Epoxy-harzen, Acrylatharzen, Harnstoffharzen, Alkydharzen, Melaminharzen, Polyurethanharzen, Vinylesterharzen und/oder Basalt und/oder Kohlefasern enthaltenden Duromeren und/oder deren Kombinationen aus Basalt, Kohlefasern, Aramid, Glas, Polyester und Naturfasern gewählten Trägermaterial aufweist.
  12. 12. Verbundmaterial nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß ein Kraftmaximum zum Lösen des Elastomers von dem Trägermaterial größer als 1,0 N/mm, insbesondere größer als 5 N/mm, ist.
  13. 13. Verbundmaterial nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmaterial eine voneinander verschiedene Anzahl von Elastomerschichten und von Trägermaterialschichten aufweist.
  14. 14. Verbundmaterial nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Elastomer peroxidisch vernetzbare, polare oder nichtpolare Elastomere enthalten sind.
  15. 15. Verbundmaterial nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als peroxidisch vernetzbare Polymere hydrierte Nitrilbutadienkautschuke (HNBR), Nitrilbutadienkautschuke (NBR), Ethylen-Propylen-Dienkautschuke (EPDM), Styrolbutadienkautschuke, Naturkautschuke, Ethylenvinylacetatkautschuke und/oder Silikonkautschuke eingesetzt sind. Wien, 10. November 2008 Frank Schmitt durch: Patentanwälte Mikäovsky & Pollhammer OG
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016166261A1 (de) * 2015-04-15 2016-10-20 Denso-Holding Gmbh & Co. Korrosionsschutzsystem umfassend ein mindestens einlagiges erstes band und mindestens ein voranstrichmittel

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WO2016166261A1 (de) * 2015-04-15 2016-10-20 Denso-Holding Gmbh & Co. Korrosionsschutzsystem umfassend ein mindestens einlagiges erstes band und mindestens ein voranstrichmittel
EA033743B1 (ru) * 2015-04-15 2019-11-21 Denso Holding Gmbh & Co Антикоррозионная система, способ защиты изделия от коррозии и способ получения ленты для антикоррозионной системы
US10876008B2 (en) 2015-04-15 2020-12-29 Denso-Holding Gmbh & Co Anti-corrosion system comprising an at least one-layered first tape and at least one primer

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