BE1019810A3

BE1019810A3 - Twee-componenten thermoharder-rubber voorwerp.

Info

Publication number: BE1019810A3
Application number: BE2012/0113A
Authority: BE
Inventors: Rik Gielen
Original assignee: B & P Products
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2012-12-04
Also published as: EP2681028A1; WO2012117331A1; US20130334720A1; EP2681028B1

Description

Twee-componenten thermoharder-rubber voorwerp

TOEPASSINGSGEBIED VAN DE UITVINDING

De huidige uitvinding heeft betrekking tot voorwerpen die voldoende mechanische sterkte moeten bieden maar daarenboven aan bepaalde van hun oppervlakken ook schokabsorberende of afdichtende. eigenschappen moeten bieden en/of een afsluitende functie moeten vervullen. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking tot machine- of constructie-onderdëlen, zoals bijvoorbeeld uit pneumatische of hydraulische systemen, waar tussen de stijve delen elastische afdichtingen worden voorzien om de inhoud van het geheel, of de toestand daarvan, af te scheiden van de omgeving van het geheel.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

Van vele onderdelen worden behoorlijke mechanische eigenschappen verwacht, maar er wordt tevens verwacht dat ze aan bepaalde contactoppervlakken met andere onderdelen ook nog goed afsluiten of afdichten, bijvoorbeeld om de inhoud van de systemen op druk te kunnen houden en/of lekkage Van de inhoud naar de omgeving te vermijden. Zulke onderdelen vindt men bijvoorbeeld in hydraulische of pneumatische systemen, ih::devcheitiischë: procéstechniek, in voertuigen, maar ook in meer alledaagse huis-; tuin-, en keukenvoorwerpen of -toestellen zoals wasmachines, stofzuigers,'staafmixers en keukenrobots.

Die onderdelen worden wegens de mechanische vereisten dikwijls uit métaal vervaardigd. Voor de afdichting wordt dan doorgaans ëen afzonderlijk rubberen onderdeel voorzien, wat dan wordt aangebracht tussen de oppervlakken waarmee twee onderdelen met elkaar in contact komen. Om de rubberen onderdelen op hun plaats te houden worden nog al eens uitsparingen voorzien in de contactoppervlakken. De rubberen onderdelen kunnen mogelijks voor dezelfde reden ook worden vastgelijmd op één van de contactoppervlakken.

Deze montagetechniek houdt in dat op het moment van de montage een extra onderdeel, in dit geval het rubberen onderdeel, moet worden voorzien. Dit extra onderdeel moet voor een juiste montage exact op de voorgeschreven plaats zitten. Zulke extra onderdelen verhogen de complexiteit en de moeilijkheidsgraad van de montage, alsook het risico pp problemen en/of mislukkingen. Extra onderdelen vergen hun eigen aanvoerketen, kunnen zoek raken of ontbreken, en kunnen mogelijks fout gemonteerd worden. In elk van die gevallen leidt dit tot problemen bij de montage zelf of brengt dit het goed functioneren van het geheel in gevaar.

Om dit probleem te omzeilen werden voorwerpen ontworpen waarbij een rubberen onderdeel geïntegreerd wordt met een stijf deel in één en hetzelfde voorwerp. Zo beschrijft JP 02103110 A hoe door spuitgieten eerst via één spuitmond een hoeveelheid van een rubbersamenstelling wordt geïnjecteerd in de holte van een gietvorm met beweegbare kern, en nog vóór het harden van de rubber via een tweede spuitmond een thermohardend hars wordt geïnjecteerd in de nog vrije ruimte in de gietvorm, daarbij de kern in een andere positie drukkend, waarna tegelijkertijd het thermohardend hars wordt uitgehard en het rubber wordt gevulkaniseerd. Deze methode geeft volgens JP 02103110 A een zeer hechte verbinding tussen de twee materialen van het gevormde voorwerp, wat het voorwerp geschikt maakt voor oliedichtingen in de motoren van moto’s. Ook JP 63264322 A, JP 59202928 A en JP57084834 A beschrijven gelijkaardige voorwerpen vervaardigd door inbrengen van een thermohardend hars en een te vulkaniseren rubbersamenstelling in een giet- of persvorm waarna . tegelijkertijd het hars wordt uitgehard en het rubber wordt gevulkaniseerd. Het probleem met deze aldus vervaardigde twee-component voorwerpen is dat deze productiemethode geen precieze dimensies kan verzekeren van de twee delen, omdat vervorming kan optreden van het vrije oppervlak van de eerst ......

ingebrachte component tijdens het inbrengen van de tweede component. Het tussenoppervlak tussen de twee delen is daarom niet exact gedefinieerd.

Wegens de verschillende mechanische eigenschappen van de twee delen leidt dit tot problemen.- Zo:zUllën bijvoorbeeld-de-vervormingskarakteristiekenwan.....- .......-- een elastisch deel niet exact voorspelbaar zijn omdat de dimensies ervan niet exact zijn bepaald. .

In JP 2007-011047 wordt beschreven hoe door centrifugaal gieten (“spin casting" of “centrifugal moulding”) een tweedelig rubberen blad wordt gevormd. In een eerste stap wordt de gietvorm gedeeltelijk, maar toch voor ten minste 80%, gevuld met een eerste polyurethaan samenstelling voor een meer elastisch rubber met α-waarde van 0.85, die dan wordt uitgehard bij 130°C. Vervolgens wordt in een tweede stap de gietvorm opgevuld met een tweede polyurethaan samenstelling vooreen rubber met hogere hardheid en een lagere oppervlaktewrijving, en uitgehard.

Het eindproduct is een rubberen mes van 2 mm dik met de elasticiteit van het eerste rubber maar aan één kant dank zij de hardere rubberlaag van ongeveer 0.1 mm de lage wrijvingsweerstand van het tweede rubber, en dat door deze combinatie van eigenschappen zeer geschikt is als schraapmes (“cleaning bladé") in de elektrafotografie oftewel de droge fotokopieeiiechniek. JP 2007-011047 stelt dat de dikte van de oppervlaktelaag weinig belang heeft, zolang ze maar aanwezig is en niet dikker is dan 20% van de totale bladdikte, en dit om de elasticiteit van de hoofdlaag te kunnen behouden. Ook in dezé techniek zijn de dimensies van de twee componenten op hun raakvlak riiét precies gewaarborgd.

' WO 2008/003279 beschrijft een onderdeel voor een vacuümpomp dat uit een thermoharder gedeelte bestaat en uit een siliconenrubberen onderdeel in contact met het thermoharder gedeelte. De onderdelen wórden door spuitgieten gevormd in opeenvolgende stappen. Het proces omvat een eerste stap waarin de thermoharder in een vorm wordt gegoten, waarna de vorm wordt aangepast om de injectie van siliconenrubber te ontvangen: Tussen twee opeenvolgende spuitgietstappen kan een processtap worden voorzien waarin de temperatuur van hét thermoharde deel wordt aangepast, en ook nog een ontbramingsprocesstap geschakeld worden.

WO 2008/003279 beschrijft echter niet onder welke condities de uitharding van het siliconenrubber moet plaatsvinden. Het is daarbij de vakman bekend dat siliconenrubber heel dikwijls bij kamertemperatuur wordt gevulkaniseerd , wat algemeen.gekend staat.alS-“.Roomrtemperature_vulkanizing’!_(RXV) Bij_.: ______ het afkoelen van het thermoharde deel tot kamertemperatuur, vooraleer dé rubbersamenstelling wordt ingespoten, ontstaat het risico dat door thermische krimp er een speling ontstaat tussen het thermoharde deel en de gietvorm waarin het zit. Daardoor kan ér bij het inspuiten van de rubbersamenstelling wat van die samenstelling lekken naar de ruimte ontstaan door die speling, en daarin vulkaniseren. Daardoor wordt het rubberen gedeelte misvormd, wijkt het af van de bedoelde dimensies, en wordt het thermoharde deel ontsierd met rubber vlekken of een rubberlaagje op die oppervlakken waar het rubber geen functie heeft. Bovendien betekent dit een extra verbruik aan grondstof.

Wegens het gebrek aan precies gewaarborgde dimensies van het contactoppervlak tussen de twee componenten die de voorwerpen uit de stand van de techniek uitmaken, blijft er een nood bestaan voor‘een werkwijze die een hogere precisie geven van de dimensies van de verschillende delen bij het vervaardigen van voorwerpen die bestaan uit een stijf thermoharder deel en een geïntegreerd elastisch rubberen deel.

De huidige uitvinding heeft tot doel het vermijden of ten minste verlichten van de hierboven beschreven problemen en/of algemeen in verbeteringen te voorzien.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Volgens de uitvinding is er voorzien in een meerdelig gevormd voorwerp alsook in een werkwijze voor de vervaardiging ervan, zoals gedefinieerd in elk van de hierbij gevoegde conclusies.

De uitvinding voorziet in een gevormd voorwerp dat een stijf deel omvat en een veerkrachtig deel, waarbij het stijf deel een thermoharder omvat en mechanische ondersteuning biedt aan het veerkrachtig deel, het veerkrachtig deel gevulkaniseerd rubber omvat en geschikt is om een afsluitende en/of schokabsorberende functie te vervullen, daardoor gekenmerkt dat het voorwerp is vervaardigd volgens een werkwijze die een voorvormende stap omvat waarin de thermoharder in een eerste vorm wordt voorgevormd en vervolgens uitgehard om het stijf deel te vormen, waarbij de. uitharding van de thermoharder wordt uitgevoerd bij een temperatuur in het bereik van 150 tot 230°C, waarna de eerste vorm wordt aangepast .en/of het geharde, .stijf., deel. wordt overgebracht naar een tweede vorm, en waarbij nadien door spuitgieten, transfergieten, persgieten en/of persen het rubber wordt gevormd en vervolgens gevulkaniseerd om het veerkrachtig deel te vormen, en dit terwijl het rubber in contact is met de thermoharder van het stijf deel, waarin de vulkanisatie wordt uitgevoerd bij een temperatuur in het bereik van 150 tot 230°C.

We hebben gevonden dat op deze manier de dimensies van de twee delen van het voorwerp zeer precies kunnen worden gegarandeerd, ook deze van het tussenoppervlak dat ontstaat tussen de twee of meer verschillende delen of componenten van het meerdelige voorwerp. Dit voordeel wordt gebracht doordat de eerste thermoharder materie wordt uitgehard terwijl het nog in zijn eerste vorm zit, wat zeer precieze dimensies van het eerste deel garandeert, De vorming van het rubberen gedeelte, gebéurt dan vervolgens in een ruimte waarvan ook de dimensies precies zijn gekend, welke gevormd wordt door de tweede en/of aangepaste vorm en het uitgeharde stijve deel met zijn precieze dimensies, zodat ook het gevulkahisêerde rubberen gedeelte precies gegarandeerde dimensies krijgt. Dit biedt het voordeel dat het gedrag van het rubberen deel zeer precies kan worden voorspeld, wat in vele toepassingen van groot belang is, zoals bij het verzorgen van een: goed afdichting onder welbepaalde spanningstoestanden: Door zowel de uitharding van de thermoharder als de vulkanisatie van het rubberin het temperatuursbereik 150-230°C te laten plaatsvinden, blijft een eventuele krimp van het uitgeharde stijve deel ten opzichte van de matrijs minimaal omdat het uitgeharde stijve deel de eerste vorm zo goed mogelijk opvult, zodat mogelijke lekkage van de rubbersamenstelling tussen de matrijs en het uitgeharde stijve deel zo klein mogelijk wordt gehouden of zelfs wordt vermeden. Onder deze condities wordt het ook mogelijk om ervoor te zorgen dat zowel het stijve gedeelte als het rubberen gedeelte precies gegarandeerde dimensies krijgen. Op die manier wordt ook vermeden dat er meer rubbersamenstelling zou worden gebruikt dan nodig is om het veerkrachtige deel te vormen, of dat het voorwerp aan een nabehandeling zou moeten onderworpen om het door de lekkage ontstane rubber te verwijderen. Zulke bijkomende stappen zijn doorgaans complex en tijdrovend, en slagen er doorgaans niet in om het gewenste uitzicht van een. onbezoedeld thermoharde oppervlak te herstellen.

In een andere uitvoeringsvorm voorziet de uitvinding in een werkwijze om een gevormd voorwerp te vervaardingen, daardoor gekenmerkt dat de werkwijze een voorvormende stap omvat waarin de thermoharder wordt voorgevormd in een eerste vorm en vervolgens ten minste gedeeltelijk wordt uitgehard om het stijf deel te vormen, waarna de eerste vorm wordt aangepast en/of het geharde stijf deel wordt overgebracht naar een tweede vorm, en waarbij door spuitgieten, transfergieten, persgieten en/of persen het rubber wordt gevormd en vervolgens gevulkaniseerd om het veerkrachtig deel te vormen, en dit terwijl het rubber in contact is met de thermoharder van het stijf deel.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING

De geharde thermoharder die het stijve deel uitmaakt in het voorwerp volgens de huidige uitvinding, heeft bij voorkeur ten minste één kenmerk, en mogelijks alle kenmerken, uit de lijst bestaande uit • een Rockwell hardheid zoals gemeten volgens de standaard test methode ASTM D-785 met een Rockwell tester, van ten minste M60 tot M140, bij voorkeur ten minste M70, en bij meer voorkeur M75 of zelfs ten minste M80, en optioneel ten hoogste M130, bij voorkeur ten hoogste M125, en bij meer voorkeur ten hoogste M120, • een Brinell hardheid HB gemeten volgens ISO 6506-1:2005 als HBS 10/100 van ten minste 1.6, bij voorkeur van ten minste 2.6, bij meer voorkeur een HBW 10/3000 van ten minste 15, bij voorkeur ten minste 35, bij nog meer voorkeur van ten minste 70, bij meer voorkeur ten minste 90, bij nog meer voorkeur ten minste 110, bij voorkeur ten minste 120, en daarenboven ten minste 140, bij voorkeur ten minste 150, bij meer voorkeur ten minste 200, bij nog meer voorkeur ten minste 250, daarenboven bij voorkeur ten minste 300, bij meer voorkeur ten minste 350, bij nog meer voorkeur ten minste 500, en bij nog meer voorkeur ten minste 800, • een treksterkte, zoals gemeten op een monster gemaakt door spuitgieten volgens ISO 527, bij voorkeur van 10 tot 400, bij meer voorkeur van 20 tot 300, bij nog meer voorkeur van 30 tot 200, bij nog meer voorkeur van 40 tot 100, bij nog meer voorkeur van 60.0 tot 70.0 MPa, • een verlenging bij breuk (élongation at break) zoals gemeten op een monster gemaakt door spuitgieten volgens ISO 527, van ten hoogste 1.000%, bij voorkeur ten hoogste 0.900%, bij meer voorkeur ten hoogste 0.800%, bij nog meer voorkeur ten hoogste 0.700%, ep bij werkelijk nog meer voorkeur ten hoogste 0.600%, • een E-modulus of Young's Elasticiteitsmodulus bij kamertemperatuur (bij ongeveer 23°C, of in andere testen in het bereik van. .

20-25°C) zoals gemeten volgens de standaard test methode ASTM D-638 van ten minste 2 tot 30 GPa, bij voorkeur ten minste 3 en bij meer voorkeur ten r minste 4 én zelfs 5 GPa, bij nog meer voorkeur ten minste 6, of 7, of zelfs 8 GPa, en daarbij mogelijks ten hoogste 25 GPa, bij voorkeur ten hoogste 20..... · - GPa, maar daarenboven bij voorkeur ten hoogste 18 GPa of zelfs maar ten hoogste 16.0 GPa, • een buigingsmodulus zoals gemeten op een monster gemaakt door spuitgieten volgens ISO 178, van ten hoogste 30 GPa, bij voorkeur ten hoogste 25 GPa, bij nog meer voorkeur ten hoogste 20 GPa, daarenboven bij voorkeur ten hoogste 19 of zelfs maar 18 GPa, en mogelijks ten minste 10 GPa, bij voorkeur ten minste 14 GPa, bij nog meer voorkeur ten minste 16.0 GPa, • een kerfslagwaarde bepaald met de kerfslagproef van Charpy bij 23°C, zoals gemeten op een niet-gekerfd monster, gemaakt door spuitgieten volgens ISO 179/ 1eU, bij voorkeur van 0.50-12.00 J/cm2, bij meer voorkeur van 0.70-9.00 J/cm2, bij meer voorkeur van 0.90-7.00 J/cm2, bij nog . meer voorkeur van. 1.00-4.00 J/cm2, • ··... een kerfslagwaarde bepaald met de kerfslagproéf van Charpy bij 23°C, zoals gemeten op een gekerfd monster, gemaakt door spuitgieten volgens ISO 179/ 1eA,, bij voorkeur van 0.100 - 1.000 J/cm2, bij meer voorkeur van 0.200 - 0.700 J/cm2, bij meer voorkeur van 0.300 - 500 J/cm2, bij nog meer voorkeur van 0.350 - 0.450 J/cm2, • een elektrische Volumetrische Weerstand (Electrical

Volumetrie Resistivity) zoals gemeten volgens norm IEC 60093, bij voorkeur van 1.00 e+6 tot 1.00 e+16 ohm-cm, bij meer voorkeur 1.00 e+9 tot 1.00 e+16 ohm-cm, bij meer voorkeur 1.00 e+12 tot 1.00 e+16 ohm-cm, bij nog meer voorkeur van 1.00 e+15 tot 1.00 e+16 ohm-cm, • een dielectrische constante zoals gemeten bij ëen frequentie van ongeveer 100Hz volgens norm IEC 60250, bij voorkeur van 1.50 tot 10.00, bij meer voorkeur van 3.00 tot 8.00, bij meer voorkeur van 4.00 tot 7.00, bij nog meer voorkeur van 6.00 tot 6.50.

Het gevulkaniseerd rubber dat het elastische of veerkrachtige deel uitmaakt van het voorwerp volgens de huidige uitvinding heeft bij voorkeur ten minste één kenmerk, en mogelijks alle kenmerken, uit de lijst bestaande uit • een glas transitie temperatuur Tg van ten hoogste 25°C, bij voorkeur van ten hoogste 0°C, bij meer voorkeur ten hoogste -25°C, bij nog meer voorkeur ten hoogste -50°C, bij meer voorkeur ten hoogste -60°C, en bij nog meer voorkeur ten hoogste -7Q°C (cis-1,4-polyisoprene = natuurrubber), bij nog meer voorkeur ten hoogste-90°C (polybutadieen), • een E-modulus of Young’s Elasticiteitsmodulüs bij kamertemperatuur (ongeveer 23°C, of in het bereik van 20-25°C) zoals gemeten volgens de standaard test methode ASTM D-412 van bij voorkeur ten hoogste 5 x 10'- tot 5 GPa, bij meer voorkéur ten hoogste 5 x 10'3 tot 1 GPa, ; bij nog meer voorkeur 1 x 10'2 tot 0.5 GPa, • een shore A hardheid gemeten volgens de standaard test methode ASTM D-2240 van ten minste 20 tot 100, bij voorkeur ten minste 30 tot 90, bij meer voorkeur ten minste 40 en bij nog meer voorkeur ten minste 50,'en optioneel ten hoogste 80, bij voorkeur ten hoogste 70, • een treksterkte bij kamertemperatuur (ongeveer 23°G, of in het bereik van 20-25°C) zoals gemeten volgens de standaard test methode ASTM D-412 van ten hoogste 7 tot 20 MPa, bij voorkeur ten hoogste 12 tot 17 MPa.

Bij voorkeur wordt de thermoharder in het voorwerp volgens de huidige uitvinding gekozen uit de lijst bestaande uit een fenol hars of een fenolformaldehyde (PF) hars, waarin optioneel gesubstitueerde fenolen zoals cresol en/of andere aldéhydes dan formaldehyde zijn verwerkt, en waarbij novolac hars of bakeliet maar bij voorkeur resol hars wordt gekozen, een melamine formaldehyde (MPF) hars, een cellulose hars, een bis-maleimide hars, een epoxy hars, bij voorkeur gebaseerd op bisfenol A, een polyester hars, een polyimide hars, een polyurethaan hars, een silicone hars, urea of urea-formaldehyde hars, melamine of melamine-formaldehyde hars, en mengsels hiervan, waar nuttig aangevuld met een hardener, zoals bij een epoxy hars, in welk geval de hardener een amine of een zuur anhydride mag zijn.

Bijzonder geschikt bevonden als thermoharders zijn Epoxy EP 3535, Melopas MP 180/181/182/183, Ralupol UP 804/4385/4806, allen van de firma Raschig en Vyncolit 2923W Zwart, 4523XB Zwart, 4421XB Zwart, X613 Zwart, Groen, X655/X620/X680 zwart, Groen van de firma Vyncolit.

In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding wordt het thermohardend deel liefst versterkt met vezels, bij voorkeur vezels gekozen uit de lijst bestaande uit glasvezel (GF), koolstofvezel, cellulose vezel, en mengsels daarvan. De vezels brengen het voordeel dat de brosheid van het stijf deel wordt verminderd, en de sterkte ervan wordt verhoogd. Dit is vooral het geval bij fenol harsen, die bij voorkeur met glasvezels en/of . minerale vezels worden versterkt.

In een uitvoeringsvorm van het voorwerp volgens de huidige uitvinding omvat het stijf deel verder ten minste één element dat is gekozen uit de lijst bestaande uit een vulstof, een organisch peroxide, een agent om het vrijmaken uit de matrijs te bevorderen (mould release agent), en een uitharding promotor, waarbij de vulstof bij voorkeur is gekozen uit dé lijst, bestaande uit grafiet, grafietpöeder, houtpoeder, houtmeel.'talkpoedér, zand, een'silicaat, klei, en andere minerale vulstoffen zoals calcium carbonaat, en mengsels daarvan.

In een andere uitvoeringsvorm van het voorwerp volgens de huidige uitvinding is het rubber gekozen uit de lijst bestaande uit natuurrubber, polyisopreen, bij voorkeur voor minstens 50% bestaande uit cis-polyisopreen, styreen butadieen rubber, butadieen rubber, ethyleen propyleen rubber, nitril rubber, chloropreen rubber, butyl rubber, silicoon rubber, polynorborneen rubber, poly urethaan rubber, fluorocarbon rubber, polyacrylaat rubber, fluorosilicoon rubber, epichlorohydrine rubber, gechlorosulfoneerd rubber, gehydrateerd nitril rubber en mengsels hiervan.

De meest courante manier om rubber te vulkaniseren, toepasbaar op de meeste dieen rubbers, zoals natuurrubber, styreen butadieen rubber, ethyleen propyleen rubber en nitril rubber is vulkanisering met zwavel, waarbij het rubber met zwavel wordt verwarmd, meestal irv aanwezigheid van organische vulkanisatie versnellers om zowel tijd als grondstoffen te sparen. Dieen rubbers kunnen ook met zwavel chloride of met een thiuraam disulfide of bismörfoline disulfide gevulkaniseerd worden. Butyl rubber kan met quinonedioxime of met fenolen gevulkaniseerd worden, Vulkanisatie met peroxiden kan vrijwel universeel worden toegepast en wordt vooral gebruikt met ethyleen propyleen rubber en silicoon rubber. Chloropreen rubber vulkaniseert niet met zwavel maar wel met zinkoxide of een thioureum. Acrylaat rubbers die een gehalogeneërd co-monomeer bevatten worden gevulkaniseerd met polyaminès en fluororubbers met een mengsel van een metaal oxide en een amine.

In nog een andere uitvoeringsvorm van het voorwerp volgens de huidige uitvinding is het rubber met zwavel of met peroxides gevulkaniseerd.

In de uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding waarbij het rubber met zwavel is gevulkaniseerd, omvat het rubber ten hoogste 35% gewicht aan zwavel, bij voorkeur ten hoogste 25%, bij meer voorkeur tèri hoogste 15%, bij nog meer voorkeur ten hoogste 10%, bij meer voorkeur ten hoogste 8% of zelfs maar 6% gewicht, en optioneel omvat het rubber ten minste 0.5% gewicht aan zwavel, bij voorkeur 1% gewicht, en bij meer voorkeur 1.2% gewicht, gerekend op basis van het gewicht aan rubber dat' aanwezig is in het veerkrachtig deel.

In een uitvoeringsvorm van het voorwerp volgens dè huidige uitvinding omvat het veerkrachtig deel naast het rubber verder nog ten minste één element dat gekozen is uit een vulkanisatie versneller, een katalysator, een vulstof, waarbij bij voorkeur de vulstof is gekozen uit de lijst die hierboven al is weergegeven.

In een andere uitvoeringsvorm is het voorwerp volgens de huidige uitvinding gekozen uit de lijst bestaande uit een pomphuis, een pompbehuizing, een kleppendeksel voor een inwendige verbrandingsmotor, een oliekarter, een remcilinder, een elektrisch onderdeel, zoals een sokkel voor een relais, bij voorkeur een waterdicht relais, onderdelen voor algemene elektrische toepassingen met waterdichte eisen, zoals bij een vijverpomp, een onderdeel uit een hydraulische en/of pneumatische toepassing, zoals een ventielbehuizing, etc....

De uitvinders hebben verder vastgesteld dat bij sommige thermoharders er een zekere thermische krimp kan optreden bij afkoeling na het uitharden van de thermoharder. Vooral bij zulke thermöharders is het de voorkeur van de uitvinders dat het stijf gedeelte nog steeds voldoende warm is wanneer de rubbersamenstelling wordt ingebracht in de holte geboden door de tweede vorm of door de aangepaste eerste vorm.

Bij de werkwijze volgens de huidige uitvinding heeft dan ook in een uitvoeringsvorm waarbij de uitharding van de thermoharder wordt uitgevoerd bij een temperatuur in het bereik van 150 tot 230°C en waarin de vulkanisatie wordt uitgevoerd bij een temperatuur in het bereik van 150 tot 230°C bij aanvang van het vulkaniseren van het rubber het geharde stijf deel . bij voorkeur een temperatuur die niet lager is dan ten hoogste 50 graden Celsius onder de vulkanisatietemperatuur van het rubber, bij meer voorkeur niet lager dan ten hoogste 30 graden Celsius, bij nog meer voorkeur ten hoogste 25 graden Celsius, en daarenboven bij voorkeur ten hoogste 20 graden Celsius, bij meer voorkeur ten hoogste 15 graden Celsius, bij nog meer voorkeur ten hoogste 10 graden daaronder, bij nog meer voorkeur niet lager dan ten hoogste 5 graden daaronder, bij meer voorkeur niet lager dan ten hoogste 2 graden daaronder, en bij de meeste voorkeur niet lager dan de vulkanisatietemperatuur van het rubber.

Dit biedt het voordeel dat het stijf deel het gedeelte van de aangepaste of de tweede vorm dat ervoor bedoeld is nog goed of nauw vult op het moment dat de rubbersamenstelling wordt ingebracht, zodanig dat er geen of omzeggens geen hoeveelheid van de rubbersamenstelling zou glippen tussen de gietvorm en het stijf deel waar het niet bedoeld is om naar toe te vloeien, ook bij thermoharder materialen die gekenmerkt zijn door een zekere thermische krimp.

Bij een verdere uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding wordt de vulkanisatie van het rubber uitgevoerd bij een temperatuur die niet lager is dan ten hoogste 50 graden Celsius onder de hardingstemperatuur van de thermoharder, bij meer voorkeur niet lager dan ten hoogste 3Ô graden Celsius, bij nog meer voorkeur ten hoogste 25 graden Celsius, en daarenboven bij voorkeur ten hoogste 20 graden Celsius, bij meer voorkeur ten hoogste 15 graden Celsius, bij nog meer voorkeur ten hoogste 10 graden daaronder, bij nog meer voorkeur niet lager dan ten hóógste 5 graden daaronder, bij meer voorkeur niet lager dan ten hoogste 2 graden daaronder, en bij de meeste voorkeur niet lager dan de hardingstemperatuur van de thermoharder.

Dit biedt het voordeel dat het stijf deel het gedeelte van de aangepaste of tweede vorm dat ervoor bedoeld is nog goed of nauw opvult óp hët mönhent dat de rubbersamenstelling wordt ingebracht, zodanig dat er geen of omzeggens geen hoeveelheid van de rubbersamenstelling zou kunnen glippen tussen de gietvorm en het stijf deel waar het niet bedoeld is om naar toe te vloeien, ook bij thermoharder materialen die .gekenmerkt zijn .

door een zekere thermische krimp.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de huidige uitvinding wordt het rubber in de aangepaste of tweede vórm aangebracht in een samenstelling die verder nog ten minste één element omvat dat gekozen is uit zwavel, een zwavelhoudende component, een vulkanisatie versneller, een katalysator, een vulstof, waarbij bij voorkeur de vulstof is gekozen uit de lijst die al eerder in dit document is gegeven.

In een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens dé huidige uitvinding wordt de vulkanisatie uitgevoerd bij een temperatuur in het bëreik van 160 tot 210°C, bij voorkeur van 170 tot 200°C en bij meer voorkeur van 175 tot 195°C.

In nog een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de huidige uitvinding wordt de uitharding van de thermoharder uitgevoerd bij een temperatuur in het bereik van 155 tot 210°C, bij voorkeur van 160 tot 200°C en bij meer voorkeur van 165 tot 195°C.

In nog een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de huidige uitvinding wordt de temperatuur van het stijve deel gewijzigd door verwarming of door koeling vooraleer het in contact wordt gebracht met de rubbersamenstelling. Dit vermindert het risico dat de rubbersamenstelling prematuur zou vulkaniseren, vooraleer ze de ruimte in de gietvorm zou hebben opgevuld. Deze bijkomende stap wordt bij voorkeur toegepast indien een thermoharder wordt gekozen die gekenmerkt is door geen of weinig thermische krimp, ofwel indien de tweede vorm is aangepast om het stijve déél, bij de aangepaste temperatuur nauw te omsluiten op die plaatsen of oppervlakken die niet bedoeld zijn om mêt de rubbersamenstelling in contact \ te komen.

In een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de huidige uitvinding wordt de uitharding en/of de vulkanisatie verder doorgedreven door een bijkomende thermische behandeling door blootstelling van het voorwerp aan een bepaalde temperatuur zoals voorgeschreven in één der vorige conclusies tijdens een periode van ten minste 4 uur, bij voorkeur ten minste 8 uur, bij nóg meer voorkeur 12 uur, daarenboven ten minste 18 uur, bij vóörkeur ten minste 24 uur, bij nog meer voorkeur 36 uur, bij nóg meer voorkeur tén minste 48 uur, of zelfs ten minste 72 uur.

In een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de huidige uitvinding omvat de werkwijze verder het ontbramen van tèn minste één zijde van ten minste één deel van het voorwerp, gekozen uit het stijve deel en het veerkrachtige deel, of van beide delen.

In een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de huidige uitvinding omvat de werkwijze het onderwerpen van het voorwerp aan een mechanische bewerking gekozen uit de lijst bestaande uit boren, frezen, draaien op een draaibank, en schroefdraadtrékken, of een combinatie hiervan.

In een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de huidige uitvinding omvat de werkwijze verder het onderwerpen van het voorwerp aan een oppervlakte behandeling gekozen uit de lijst bestaande uit etiketteren, lakken, verven, bedrukken, metalliseren zoals het opdampen van een metaal, en ruw schuren, bijvoorbeeld om ten minste één van de oppervlakken een ruwer aanzicht te maken, of een combinatie hiervan.

In een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de huidige uitvinding omvat de werkwijze verder het inbrengeri in het voorwerp van een insert, bijvoorbeeld een bout of een ander metalen onderdeel, bij voorbeeld, een elektrisch contactpunt, en dit inbrengen kan gebéuren nog voor de thermoharder in de eerste vorm wordt ingebracht, of voor of na de vulkanisatie van het rubber, en wat ook kan gebeuren voor of na het ontbramen, of voor of na de mechanische bewerking, of voor of ha .de oppervlakte behandeling. '

In nog een verdere uitvoeringsvorm vàn de werkwijze vólgens dé huidige uitvinding omvat de werkwijze verder het inbrengën van het voorwerp in een samengesteld voorwerp.

Nu deze uitvinding volledig beschreven is, zal de vakman beseffen dat de uitvinding kan worden uitgevoerd met een brede waaier aan parameters binnen wat wordt geclaimd, zonder daarom af te wijken van de geest en de omvang van de uitvinding. Zoals begrepen door de vakman, omvat de algemene uitvinding, zoals gedefinieerd door de conclusies, andere voorkeuruitvoeringsvormen die niet specifiek vernoemd worden;

Claims

1. Een gevormd voorwerp dat een stijf deel omvat en een veerkrachtig deel, waarbij het stijf deel een thermoharder omvat en mechanische ondersteuning biedt aan het veerkrachtig deel, het veerkrachtig deel gevulkaniseerd rubber omvat en geschikt is om een afsluitende en/of schokabsorberende functie te vervullen, daardoor gekenmerkt dat het voorwerp is vervaardigd volgens een werkwijze die een voorvormende stap omvat waarin de thermoharder in een eerste vorm Wordt voorgevormd en vervolgens uitgehard om het stijf deel te vormen, waarbij de uitharding van de thermoharder wordt uitgevoerd bij een temperatuur in het bereik van 150 tot 230°C, waarna de eerste vorm wordt aangepast en/of het geharde stijf deel wordt overgebracht naar een tweede vorm, en waarbij nadien door spuitgieten, transfergieten, persgieten en/of persen het rubber wordt gevormd en vervolgens gevulkaniseerd om het veerkrachtig deel te vormen, en dit terwijl het rubber in contact is met de thermoharder van het stijf deel, waarbij de vulkanisatie wordt uitgevoerd bij een temperatuur in het bereik van 150 tot 230°C.

2. Het voorwerp volgens conclusie 1 waarin de geharde thermoharder ten minste één kenmerk heeft uit de lijst bestaande uit • een Rockwell hardheid zoals gemeten volgens de standaard test methode ASTM D-785 met een Rockwell tester, van ten minste M60 tot M140, bij voorkeur ten minste M70, en bij meer voorkeur M75 of zelfs ten minste M80, en optioneel ten hoogste M130, bij voorkeur ten hoogste M125, en bij meer voorkeur ten hoogste M120, • een Brinell hardheid HB gemeten volgens ISO 6506-1:2005 als HBS 10/100 van tén minste 1.6, bij voorkeur van ten minste 2.6, bij meer voorkeur een HBW 10/3000 van ten minste 15, bij voorkeur ten minste 35, bij nog meer voorkeur van ten minste 70, bij meer voorkeur ten minste 90, bij nog meer voorkeur ten minste 110, bij voorkeur ten minste 120, en daarenboven ten minste 140, bij voorkeur ten minste 150, bij meer voorkeur ten minste 200, bij nog meer voorkeur ten minste 250, daarenboven bij voorkeur ten minste 300, bij meer voorkeur ten minste 350, bij nog meer voorkeur ten minste 500, en bij nog meer voorkeur ten minste 800, • een treksterkte, zoals gemeten op een monster gemaakt door spuitgieten volgens ISO 527, bij voorkeur van 10 tot 400, bij meer voorkeur van 20 tot 300, bij nog meer voorkeur van 30 tot 200, bij nog meer voorkeur van 40 tot 100, bij nog meer voorkeur van 60.0 tot 70.0 MPa, • een verlenging bij breuk (élongation at break) zoals gemeten óp een monster gemaakt door spuitgieten volgens ISO 527, van ten hoogste 1.000%, bij voorkeur ten hoogste 0.900%, bij meer voorkeur ten hoogste 0.800%, bij nog meer voorkeur ten hoogste 0.700%, en bij werkelijk nog meer voorkeur ten hoogste 0.600%, • een E-modulus of Young’s Elasticiteitsmodulus bij kamertemperatuur (bij ongeveer 23°C, of in andere testen in het bereik van 20-25°C) zoals gemeten volgens de standaard test methode ASTM D-638 van ten minste 2 tot 30 GPa, bij voorkeur ten minste 3 en bij meer voorkeur ten minste 4 en zelfs 5 GPa, bij nog meer voorkeur ten minste 6, of 7, of zelfs 8 GPa, en daarbij mogelijks ten hoogste 25 GPa, bij voorkeur ten hoogste 20 GPa, maar daarenboven bij voorkeur ten hoogste 18 Gpa of zelfs maar ten hoogste 16.0 GPa, • ' · een buigingsmodulus zoals gemeten op een monster gemaakt door spuitgieten volgens ISO 178, van ten hoogste 30 GPa, bij voorkeur ten hoogste 25 GPa, bij nog meer voorkeur ten hoogste 20 GPa, daarenboven bij voorkeur ten hoogste 19 of zelfs maar 18 GPa, en mogelijks tën minste 10 Gpa, bij voorkeur ten mipste 14 GPa, bij nog meer voorkeur ten minste 16.0 GPa, • een kerfslagwaarde bepaald met de kerfslagproef van Charpy bij· 23°C, zoals gemeten op een niet-gekerfd monster, gemaakt door spuitgie'ten volgens ISO 179/1eU, bij voorkeur van 0.50-12.00 J/çm2, bij meer Voorkeur van 0.70-9.00 J/cm2, bij meer voorkeur van 0.90-7;00 J/cm2, bij nog meer voorkeur van van 1.00-4.00 J/cm2, ·'··-·-' · eén kerfslagwaarde bepaald met de kerfslagproef van charpy‘ bij 23°C, zoals gemeten op een gekerfd monster, gemaakt door spuitgiéten volgens ISO 179/ 1eA,, bij voorkeur van 0.100 - 1.000 J/.cm2. bij meer voorkeur van 0.200 - 0.700 J/cm2, bij meer voorkeur van 0.300 - 500 J/cm2; bij nog meer voorkeur van 0.350 - 0.450 J/cm2, • een elektrische Volumetrische Weerstand (Electrical Volumetrie Resistivity) zoals gemeten volgens norm IEC 60093, bij voorkeur van 1.00 e+6 tot 1.00 e+16 ohm-cm, bij meer voorkeur 1.00 e+9 tot 1.00 e+16 ohm-cm, bij meer voorkeur 1.00 e+12 tot 1.00 e+16 ohm-cm, bij nog meer voorkeur van 1.00 e+15 tot 1.00 e+16 ohm-cm, • een dielectrische constante zoals gemeten bij een frequentie van ongeveer 100Hz volgens norm IEC 60250, bij voorkeur van 1.50 tot 10.00, bij meer voorkeur van 3.00 tot 8.00, bij meer voorkeur Van 4.00 tot 7.00, bij nog meer voorkeur van 6Ό0 tot 6.50.

3. Het voorwerp volgens conclusie 1 of 2 waarin het gevulkaniseerd rubber ten minste één kenmerk heeft uit de lijst bestaande uit • een glas transitie temperatuur Tg van ten hóógste 25°C, bij voorkeur van ten hoogste 15°C, bij nog meer voorkeur ten hoogste ; 0°C, daarenboven ten hoogste -10°C, bij voorkeur ten hoogste -25°G, bij nog meer voorkeur ten hoogste-40°C, nog meer daarenboven ten hoogste -50°C, bij nog meer voorkeur -60°C, en bij nog meer voorkeur ten hoogste -70°C, w · een E-modulus of Ypung’s Elastieiteitsmodgius bij kamertemperatuur (ongeveer 23°C, of in het bereik van 20-25°C) zoals gemeten volgens de standaard test methode ASTM D-412 van bij voorkeur ten hoogste 5 x 10'4 tot 5 GPa, bij meer voorkeur ten hoogste 5 x 10‘3 tot 1 GPa, bij nog meer voorkeur 1x10'2 tot 0.5 GPa, • een treksterkte bij kamertemperatuur(ongeveer 23°C, óf in het bereik van 20-25°C) zoals gemeten volgens de standaard test methode ASTM D-412 van ten hoogste 7 tot 20 MPa, bij voorkeur ten hoogste ' 12 tot 17 MPa.

4. Het voorwerp volgens een der vorige conclusies waarbij de thermoharder is gekozen uit de lijst bestaande uit een fenol hars of een fénolformaldehyde (PF) hars, waarin optioneel gesubstitueerde fenolen zoals cresol en/of andere aldéhydes dan formaldehyde zijn verwerkt, en Waarbij novolac hars of bakeliet maar bij voorkeur resol hars wordt gekozen, een melamine formaldehyde (MPF) hars, een cellulose hars, eén bis-maleimide hars, een epoxy hars, bij voorkeur gebaseerd op bisfenol A, een - polyester hars, een polyimide hars, een polyurethaan hars, een silicone hars, urea of urea-formaldehyde hars, melamine of melamine-formaldehyde hars, en mengsels hiervan, waar nuttig aangevuld met een hardener, zoals bij een epoxy hars, in welk geval de hardener een amine of een zuur anhydride mag zijn.

5. Het voorwerp volgens een der vorige conclusies waarbij de thermoharder is versterkt met vezels, bij voorkeur gekozen uit de lijst bestaande uit glasvezel (GF), koolstofvezel, cellulose vezel, en mengsels daarvan.

6. Het voorwerp volgens een der vorige conclusies waarbij het stijf deel verder ten minste één element omvat gekozen uit, de lijst bestaande uit een vulstof, een organisch peroxide, een agent om het vrijmaken uit de matrijs te bevorderen (mould release agent), en een uitharding promotor, ook wel eens katalysator genoemd, waarbij de vulstof bij voorkeur is gekozen uit de lijst bestaande uit grafiet, grafietpoeder, houtpoeder, houtmeel, talkpoeder, zand, eén silicaat, klei, en andere minerale vulstoffen zoals calcium cârbonaat, en mengsels daarvan. ·;-···-

7. Het voorwerp volgens een der vorige conclusies waarbij het rubber is gekozen uit de lijst bestaande uit natuurrubber, polyisopreen, bij voorkeur voor minstens 50% bestaande uit cis-pölyisopreen, styreèn butadieen rubber, butadieen rubber, ethyleen propyleen rubber, nitril rubber, chloropreen rubber, butyl rubber, silicoon rubber, polynorborneen rübber, poly urethaan rubber, fluorocarbon rubber, polyacrylaat rubber, fluorosilicoon rubber, epichlorohydrine rubber, gechlorosulfoneerd rubber, gehydrateerd nitril rubber en mengsels hiervan.

8. Het voorwerp volgens een der vorige conclusies waarbij het rubber met zwavel of met peroxides is gevulkaniseerd.

9. Het product volgens de vorige conclusie waarbij het rubber met zwavel is gevulkaniseerd, en waarbij het rubber ten hoogste 35% gewicht aan zwavel bevat, bij voorkeur ten hoogste 25%, bij meer voorkeur ten hoogste 15%, bij nog meer voorkeur ten hoogste 10%, bij meer; voorkeur ten hobgste:8% of zelfs maar 6% gewicht, en waarbij optioneel het rübber ten minste, 0j5% gewicht aan zwavel bevat, bij voorkeur 1% gewicht, en bij meer : voorkeur 1.2% gewicht, gerekend op basis van het gewicht aan rubber aanwezig in het veerkrachtig deel·

10. Het voorwerp volgens een der vorige conclusies waarbij het veerkrachtig deel naast het rubber verder nog ten minste één element omvat dat gekozen is uit een vulkanisatie versneller, een katalysator, een vulstof, waarbij bij voorkeur de vulstof is gekozen uit de lijst in conclusie 6.

11. Het voorwerp volgens een der vorige conclusies dat gekozen is uit de lijst bestaande uit een pomphuis, een pompbehuizing, een kleppendeksel voor een inwendige verbrandingsmotor, een oliekarter, eén remcilinder, een elektrisch onderdeel, zoals een sokkel voor een relais, bij voorkeur een waterdicht relais, onderdelen voor algemene elektrische toepassingen met waterdichte eisen, zoals bij een vijverpomp, een onderdeel uit een hydraulische en/of pneumatische toepassing, zoals een ventielbehuizing.

12. Een werkwijze om een gevormd voorwerp te vervaardigen Volgens één der voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat dé Werkwijze een vooryorménde stap omvat waarin de thermoharder wordt . y. Voorgevormd in een éerste vorm en vervolgens ten minste gedeeltelijk wórdt Uitgehard om het stijf deel te vormen, waarna de eerste vorm wordt aangepast en/öf het geharde stijf deel wordt overgebracht naar een tweede vorm, en waarbij door spuitgieten, transfergieten, persgieten en/of persen het rubber wordt gevormd en vervolgens gevulkaniseerd om het veerkrachtig deel te vormen, en dit terwijl het rubber in contact is met de thermoharder van het stijf ; deel, waarbij de uitharding van de thermoharder wordt .uitgevoerd bij een temperatuur in het bereik van 150 tot 230°C en waarin de vulkanisatie wordt uitgevoerd bij een temperatuur in het bereik van 150 tot 230°C bij voorkeur terwijl het geharde stijf deel een temperatuur heeft die niet lager is dan ten hoogste 50 graden Celsius onder de vulkanisatietemperatuur van het rubber, bij meer voorkeur niet lager dan ten hoogste 30 graden Celsius, bij nog meer voorkeur ten hoogste 25 graden Celsius, en daarenboven bij voorkeur ten hoogste 20 graden Celsius, bij meer voorkeur ten hoogste 15 graden Celsius, . .. en bij.nog meer voorkeur ten hoogste 10 graden Celsius daaronder, bij nog meer voorkeur niet lager dan ten hoogste 5 graden Celsius daaronder, bij meer voorkeur niet lager dan ten hoogste 2 graden Celsius daaronder, en bij de meeste voorkeur niet lager dan de vulkanisatietemperatuur van het rubber.

13. De werkwijze volgens conclusie 12 waarbij het rubber in de aangepaste vorm wordt aangebracht in een samenstelling die vérder nog ten minste één element omvat dat gekozen is uit zwavel, een zwavelhoudende component, een vulkanisatie versneller, een katalysator, een vulstof, waarbij bij voorkeur de vulstof is gèkozen uit de lijst van conclusie 6.

14. De werkwijze volgens conclusie 12 of 13 waarin de vulkanisatie wordt uitgevoerd bij een temperatuur in het bereik van 160 tot 210°C, bij voorkeur van 170 tot 200°C en bij meer voorkeur van 175 tot 195°C.

15. De werkwijze volgens een der conclusies 12-14 waarbij de uitharding van de thermoharder wordt uitgevoerd bij een temperatuur in het bereik 155 tot 210°C, bij voorkeur van 160 tot 200°C en bij meer voorkeur van 165 tot 195°C.

16. De werkwijze volgens een der conclusies 12-14 waarbij de uitharding eri/of de vulkanisatie verder wordt doorgedreven door een bijkomende thermische behandeling door blootstelling van het voorwerp aan eën bepaalde temperatuur zoals voorgeschreven in één der vorige conclusies tijdens1 eèh période van ten minste 4 uur, bij voorkeur ten minste 8 uur, bij nog meer Voorkeur 12 uur, daarenboven ten minste 18 uur, bij voorkeur ten minste 24 uur, bij nog meer voorkeur 36 uur, bij nog meer voorkeur ten minste 48 uur, of zelfs ten minste 72 uur.

17. De werkwijze volgens een der conclusies 12-16 verdér / omvattend het ontbramen van ten minste één zijde van ten minste één deel van het voorwerp, gekozen uit het stijve deel en het veerkrachtige deel, of van beide delen.

18. De werkwijze volgens een der conclusies 12-17 verder omvattend het onderwerpen van het voorwerp aan een mechanische bewerking gekozen uit de lijst bestaande uit boren, frezen, draaien op een draaibank, en schroefdraadtrekken, of een combinatie hiervan.

19. De werkwijze volgens een der conclusies 12-18 verder omvattend ' het onderwerpen van het voorwerp aan een oppervlakte behandeling gekozen uit de lijst bestaande uit etiketteren, lakken, verven, bedrukken, metalliseren zoals het opdampen van een metaal, en ruw schuren, bijvoorbeeld om ten minste één van de oppervlakken een ruwer aanzicht te maken, of een combinatie hiervan.

20. De werkwijze volgens een der conclusies 12-19 verder omvattend het inbrengen in het voorwerp van een insert, bijvoorbeeld een bout of een ander metalen onderdeel, en dit inbrengen kan gebeuren nog voor de thermoharder in de eerste vorm wordt ingebracht, of voor of na de vulkahisatie van het rubber, en wat ook kan gebeuren voor of na het ontbramen, of voor of na de mechanische bewerking, of voor of na de oppervlakte behandeling.

21. De werkwijze volgens een der conclusies 12-18 verder omvattend het inbrengen van het voorwerp in een samengesteld voorwerp.