DE102007023995A1 - Schutzschicht für elastomere Elemente - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzschicht (7, 8) für Oberflächen von elastomeren Elementen (1), insbesondere für die Balgwand (1) eines Luftfederbalges. Die Oberflächen der elastomeren Elemente sind beispielsweise in Luftfedern von Schienen- oder Straßenfahrzeugen, insbesondere in Lastkraftwagen, starken Umwelteinflüssen wie Wärme, Strahlung und Abrieb ausgesetzt. Aufgabe der Erfindung ist es, die Oberflächen gegenüber dem Stand der Technik besser gegen Wärme und sonstige Strahlenbelastung zu schützen. Dazu ist die Schutzschicht (7, 8) aus fest mit der Oberfläche der elastomeren Elemente (1) verbundenem Fluorkautschuk mit eingebetteten Mikroteilchen (9) ausgebildet, wobei die Mikroteilchen (9) gegen elektromagnetische Strahlungen, insbesondere Wärmestrahlen, eine hohe Reflexionsfähigkeit aufweisen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schutzschicht für Oberflächen von elastomeren Elementen, insbesondere für die Balgwand eines Luftfederbalges.
• Derartige elastomere Oberflächen sind beispielsweise in Luftfedern von Schienen- oder Straßenfahrzeugen, insbesondere in Lastkraftwagen starken Umwelteinflüssen wie Wärme, Strahlung und Abrieb ausgesetzt.
• Besonders aufgrund der hohen Qualität der zum Einsatz kommenden Werkstoffe, insbesondere von Festigkeitsträgern in den elastomeren Elementen wird die Lebensdauer der elastomeren Elemente häufig nicht durch den Bruch eines Festigkeitsträgers, sondern durch das Versagen der elastomeren Elemente bestimmt.
• Vor allem thermische Belastungen, aber auch die chemischen und physikalischen Umwelteinflüsse wie Oxidation und UV-Strahlung können zu einem besonders schnellen Schaden am Elastomer führen, da durch hohe Temperaturen der Weichmacher aus den Elastomeren austritt und erst die Oberfläche und dann die tiefer liegenden Schichten der elastomeren Elemente verhärtet und versprödet.
• Es ist daher bekannt, die Oberflächen der elastomeren Elemente mit verschiedenen Stoffen zu beschichten, die Beständigkeit der Oberfläche gegen äußere Einflüsse und die Gleitfähigkeit verbessern.
• In der DE 10 2004 007 332 A1 ist eine Luftfeder offenbart, bei der der Luftfederbalg mit einem Gleitmittel aus Polyurethan und Polytetrafluorethylen beschichtet ist, das die Haftfähigkeit von Schmutz auf der Balgaußenwand herabsetzen soll. Das Gleitmittel kann dabei bereits bei der Vulkanisation, aber auch nach Fertigstellung des Balges aufgebracht werden.
• Von dieser Beschichtung ist jedoch eine dauerhaft verschleißmindernde Wirkung nicht zu erwarten, da hier zwar die Reibung herabgesetzt wird, ein weitergehender Schutz der Balgwand aber nicht gegeben ist. Außerdem reicht die Haftung zwischen diesen Materialien und dem Elastomer der Balgwand nicht aus. Insbesondere ist diese Art der Beschichtung nur unzureichend in der Lage, hohen Temperaturen stand zu halten, die beispielsweise in der Nähe von Auspuffanlagen von Kraftzeugen auftreten, da das Polyurethan nicht temperaturstabil ist.
• PTFE weist zwar eine gute Temperaturstabilität auf, lässt sich jedoch nur schlecht mit den üblichen Gummimischungen beispielsweise von Luftfederbälgen verbinden. Durch die schlechte Haftfähigkeit kommt es dementsprechend bei hohen Belastungen zu Ablösungen der Beschichtung.
• Eine alternative Schutzmöglichkeit ist in der US 3 982 559 dargestellt, in der eine elastomere Druckmembran für ein Regelventil für heiße Gase vorgeschlagen ist. Zum Schutz vor hohen Temperaturen ist die Membran mit Schutzlagen aus PTFE abgedeckt, die jedoch nicht fest mit dem Elastomer verbunden sind. Für die Belastungen eines Rollbalges ist ein derartiger Aufbau aus getrennten Lagen, wie er ähnlich auch in der JP 5 909 353 6 AA gezeigt ist, nicht geeignet.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschicht der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die die Oberflächen der elastomeren Elemente gegenüber dem Stand der Technik besser gegen Wärme und sonstige Strahlenbelastung schützt und außerdem eine gute Haftfähigkeit auf den elastomeren Oberflächen aufweist.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Schutzschicht aus fest mit der Oberfläche der elastomeren Elemente verbundenem Fluorkautschuk mit eingebetteten Mikroteilchen ausgebildet ist, wobei die Mikroteilchen gegen elektromagnetische Strahlungen, insbesondere Wärmestrahlen, eine hohe Reflexionsfähigkeit aufweisen.
• Eine derartige Schutzschicht lässt sich nach der Vulkanisation des elastomeren Elementes beispielsweise durch Aufsprühen einfach erzeugen und ist mittels eines geeigneten Haftsystems dauerhaft mit der elastomeren Oberfläche verbunden.
• Die Schutzschicht aus Fluorkautschuk ist transparent, hochtemperaturstabil und undurchlässig für Weichmacher, Sauerstoff und Ozon und reagiert auch nicht mit diesen Stoffen.
• Die Schutzschicht umschließt die Oberfläche des elastomeren Elementes vollständig und Fluorkautschuk ist undurchlässig für Weichmacher. Dadurch verbleibt dieser in dem Elastomer, wodurch eine Versprödung verhindert wird.
• Die in der Schicht enthaltenden reflektierenden Mikroteilchen reflektieren elektromagnetische Strahlen von Infrarot bis Ultraviolett und vermindern dadurch beispielsweise auch den Wärmeeintrag von außen in das elastomere Element. Auch das Risiko von anderen Strahlenschäden ist deutlich reduziert.
• In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Mikroteilchen Metallpartikel.
• In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Mikroteilchen Graphitpartikel.
• Mit den genannten Mikroteilchen lässt sich eine gute Reflexionsfähigkeit gegen elektromagnetische Strahlung erzielen und die Beständigkeit elastomerer Elemente vor allem gegen Wärme und sonstige elektromagnetische Strahlung deutlich verbessern.
• Die erfindungsgemäße Schutzschicht kann für den Schutz der Wand eines Abrollbalges einer Luftfeder verwendet werden.
• Besonders unter erschwerten Einsatzbedingungen, beispielsweise in der Nähe einer Auspuffanlage eines Kraftfahrzeugs, kann die erfindungsgemäße Schutzschicht die Balgwand gut gegen die Temperatureinflüsse schützen.
• Die erfindungsgemäße Schutzschicht kann für Membrane in Druckspeichern oder Pumpen verwendet werden.
• Die erfindungsgemäße Schutzschicht kann für elastomerbeschichtete Gewebe an Rettungsinseln verwendet werden.
• Die erfindungsgemäße Schutzschicht kann an Kraftstofftanks aus elastomerem Material verwendet werden.
• Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Beispiel der Erfindung näher erläutert.
• Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch einen Abschnitt einer Balgwand 1 eines elastomeren Luftfederbalges.
• Der Luftfederbalg ist aus einer Innengummischicht 2, einer transparenten Außengummischicht 3, einer Festigkeitsträgerlage 4 aus 2 sich kreuzenden Geweben 5 und 6, einer äußeren Schutzschicht 7 und einer inneren Schutzschicht 8 aufgebaut. Innere Schutzschicht 7 und äußere Schutzschicht 8 sind jeweils über eine Haftvermittlerschicht 10 und 11 mit dem Innengummi 2 bzw. mit dem Außengummi 3 fest verbunden. Die äußere Schutzschicht 7 weist in ihrem Inneren fein verteilte Reflektorteilchen 9 auf. Dadurch, dass die äußere Schutzschicht 7 transparent ist, können die Reflektionsteilchen 9 eventuell einwirkende elektromagnetische Strahlung im Bereich von Infrarot bis ultraviolett reflektieren. Die innere Schutzschicht weist keine Reflektorteilchen auf.
• Beide Schutzschichten 7 und 8 sind aus einem Fluorkautschuk ausgebildet und verhindern eine Diffusion von Weichmacher aus dem Innengummi 2 oder dem Außengummi 3. Ebenfalls verhindert wird ein Sauerstoffeintrag in die Gummischichten 2 und 3, da der Fluorkautschuk der Schutzschichten 7 und 8 sauerstoffundurchlässig ist.
• Die Reflexionsfähigkeit der äußeren Schutzschicht 8 sorgt außerdem dafür, dass der Wärmeeintrag in die Gummischichten 2 und 3 sowie die Festigkeitsträgerlage 4 stark reduziert ist.
• Damit ist eine deutliche Lebensdauerverlängerung der Balgwand 1 erreichbar.

1

Balgwand eines Luftfederbalges

2

Innengummischicht der Balgwand 1

3

Außengummischicht der Balgwand 1

4

Festigkeitsträgerlage

5, 6

Gewebe der Festigkeitsträgerlage 4

7

äußere Schutzschicht

8

innere Schutzschicht

9

Reflexionsteilchen

10, 11

Haftvermittlerschicht

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - DE 102004007332 A1 [0006]
• - US 3982559 [0009]
• - JP 59093536 AA [0009]

Claims (7)

1. Schutzschicht (7, 8) für Oberflächen von elastomeren Elementen (1), insbesondere für die Balgwand (1) eines Luftfederbalges, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (7, 8) aus fest mit der Oberfläche der elastomeren Elemente (1) verbundenem Fluorkautschuk mit eingebetteten Mikroteilchen (9) ausgebildet ist, wobei die Mikroteilchen (9) gegen elektromagnetische Strahlungen, insbesondere Wärmestrahlen, eine hohe Reflexionsfähigkeit aufweisen.
2. Schutzschicht (7, 8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroteilchen (9) Metallpartikel sind.
3. Schutzschicht (7, 8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroteilchen (9) Graphitpartikel sind.
4. Verwendung der Schutzschicht (7, 8) nach Anspruch 1 für den Schutz der Wand eines Abrollbalges einer Luftfeder.
5. Verwendung der Schutzschicht (7, 8) nach Anspruch 1 für Membrane in Druckspeichern oder Pumpen.
6. Verwendung der Schutzschicht (7, 8) nach Anspruch 1 für elastomerbeschichtete Gewebe an Rettungsinseln.
7. Verwendung der Schutzschicht (7, 8) nach Anspruch 1 an Kraftstofftanks aus elastomerem Material.