DE102019205704A1 - Flexibler Artikel auf der Basis wenigstens einer Elastomermischung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen flexiblen Artikel auf der Basis wenigstens einer Elastomermischung, der wenigstens eine textile Festigkeitsträgerschicht enthält.Zur Optimierung der Haftung enthält die Elastomermischung, die sich in direktem Kontakt zu der textilen Festigkeitsträgerschicht befindet, 5 bis 25 phr eines Terpolymers aus drei Monomereinheiten, wobei eine der drei Monomereinheiten des Terpolymers ein Ester der Methacrylsäure ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen flexiblen Artikel auf der Basis wenigstens einer Elastomermischung, der wenigstens eine textile Festigkeitsträgerschicht enthält.
  • Bei einem derartigen flexiblen Elastomerartikel kann es sich um flexible Behälter, Zelte, Planen, Membranen, Schutzanzüge, Faltenbälge, Drucktücher, Schläuche, Antriebsriemen, Fördergurte, Luftfedern, Schwingungsdämpfer und dergleichen handeln.
  • Die oben genannten Artikel weisen in der Regel wenigstens eine textile Festigkeitsträgerschicht, zumeist in Form einer Gewebeschicht auf.
  • Die textile Festigkeitsträgerschicht ist hierbei in der Regel ein- oder beidseitig mit wenigstens einer Elastomerschicht versehen.
  • Von besonderer Bedeutung ist hierbei der Haftverbund zwischen der textilen Festigkeitsträgerschicht und der Elastomermischung. Hierzu muss die textile Festigkeitsträgerschicht in einem vorgelagerten Prozessschritt haftend ausgestattet werden, wie bspw. durch das Aufbringen einer zusätzlichen haftvermittelnde Schicht in Form einer Haftmischung auf den textilen Festigkeitsträger. Zusammensetzungen für derartige haftvermittelnde Schichten werden z.B. in EP1233045A2 , EP73174B1 oder auch DE2319160A1 beschrieben.
  • Dieser vorgelagerte, zusätzliche Prozessschritt ist nicht nur zeitintensiv, sondern führt auch zu erhöhten Kosten im Herstellverfahren. Des Weiteren basieren viele der derzeit auf dem Markt erhältlichen Haftsystemen auf Chemikalien und / oder Lösungsmitteln, die hinsichtlich der Arbeits- und Umweltsicherheit kritisch zu betrachten sind.
  • In EP3144426A1 wird wiederum vorgeschlagen, Dicarbonsäure zur Verbesserung der Haftung einzusetzen, wobei der Einfluss Dicarbonsäure auf die weiteren physikalischen Eigenschaften der Elastomermischung nicht näher erläutert wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, insbesondere aus Zeit- und Kostengründen, eine Alternative zu den bereits bekannten Haftvermittlern und / oder Haftmischungen bereitzustellen, die den Haftverbund zwischen dem textilen Festigkeitsträger und der Elastomermischung nicht verschlechtert.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Elastomermischung, die sich in direktem Kontakt zu der Festigkeitsträgerschicht befindet, 5 bis 25 phr eines Terpolymers aus drei Monomereinheiten enthält, wobei eine der drei Monomereinheiten des Terpolymers ein Ester der Methacrylsäure ist.
  • Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass sich eine gute Haftung der textilen Festigkeitsträgerschicht an die Elastomerschicht des flexiblen Elastomerkörpers ergibt, wenn die Elastomermischung 5 bis 25 phr eines Terpolymers aus drei Monomereinheiten enthält, wobei eine der drei Monomereinheiten des Terpolymers ein Ester der Methacrylsäure ist.
  • Hierdurch wird eine zusätzliche haftfreundliche Präparation des textilen Festigkeitsträgers oder das Aufbringen einer haftvermittelnden Schicht überflüssig. In einer besonders geeigneten Ausführungsform ist der flexible Elastomerartikel somit frei von Haftvermittlern und haftvermittelnden Schichten, d.h. die textile Festigkeitsträgerschicht wird nicht haftend ausgestattet und es befindet sich in dem flexiblen Elastomerartikel keine Haftschicht und auch keine weiteren haftvermittelnden Substanzen. Somit kann gleichzeitig die Gesamtdicke und dadurch auch das Gesamtgewicht des Artikels reduziert werden.
  • Die vorhandene textile Festigkeitsträgerschicht kann als Filz, Vlies, Gewebe, Geflecht, Gewirk oder Gestrick, Gelege ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass die Festigkeitsträgerschicht aus Komponenten aus Filz, Vlies, Gewebe, Geflecht, Gewirk oder Gestrick, Gelege ausgebildet ist.
  • Als Materialien für die textile Festigkeitsträgerschicht können alle der fachkundigen bekannten und geeigneten Materialien verwendet werden, die bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus: Polyamid (PA), z.B. PA6, PA6.6, PA11, PA12, PA6.10, PA6.12, und / oder Copolyamide und / oder Polyester (PES) und / oder Rayon und / oder Polyethylenterephthalat (PET) und / oder Polyethylennaphthalat (PEN) und / oder Polybutylenterephthalat (PBT) und / oder Polycarbonat (PC) und / oder ungesättigtes Polyesterharz (UP) und / oder Poly(1,4-cyclohexandimethylenterephthalat) (PCDT) und / oder Baumwolle und / oder Zellwolle und / oder Polyvinylalkohol (PVAL) und / oder Polyoxibenzonaphtoat und / oder Polyvinylacetal (PVA) und / oder Polyetheretherketon (PEEK) und / oder Polyethylen-2,6-naphthalat (PEN) und / oder Polyphenylen und / oder Polyphenylenoxid (PPO) und / oder Polyphenylensulfid (PPS) und / oder Polphenylenether und / oder Polybenzoxazol (PBO) und / oder Polyoxadiazol (POD) und / oder Polyetherimid (PEI) und / oder m-Aramid und / oder p-Aramid und / oder Glas und / oder Basalt und / oder Metall und / oder Carbon und / oder Keramik und / oder Kohlenstoff und / oder Wolle und / oder Baumwolle und / oder Polypropylen und / oder Melamin und / oder modifizierte Viskose und / oder Gestein und / oder hochkristalline Polymerfasern und / oder Fluorpolymere, wie bspw. Fluorsilikon, Polytetrafluorethylen (PTFE) und Perfluorethylenpropylen (FEP), und /oder Fluor-Copolymere, wie bspw. Poly(vinylidenfluorid-co-hexafluorpropylen) (VDF/HFP), Poly(vinylidenfluorid-cohexafluorpropylen-co-tetrafluorethylen) (TFB), Poly(vinylidenfluorid-co-tetrafluorethylenco-perfluormethylvinylether) (VDF/TFE/PMVE), Poly(tetrafluorethylen-co-propylen) (TFE/P) und Poly(vinylidenfluorid-co-chlortrifluorethylen) (VDF/CTFE). Die Materialien für die Festigkeitsträgerschicht und die Fasern können hierbei allein oder in Kombination verwendet werden, d.h. es sind insbesondere für die Festigkeitsträgerschicht auch so genannte Hybridsysteme möglich. Polyphenylensulfid (PPS) und / oder Polphenylenether und / oder Polybenzoxazol (PBO) und / oder Polyoxadiazol (POD) und / oder Polyetherimid (PEI) und / oder m-Aramid und / oder p-Aramid und / oder Glas zeichnen sich durch eine hohe Temperaturbeständigkeit (und Chemikalienbeständigkeit) aus und verbessern dadurch die Brandeigenschaften des Gewebes. Die Kombination mit Polyester (PES) oder Polyamid (PA) macht das Hybridsysteme kostengünstig und reduziert negative Eigenschaften, wie z. B. die reduzierte Reißdehnung der hochtemperaturbeständigen Fasern.
  • Erfindungsgemäß enthält die Elastomermischung des Artikels 5 bis 25 phr eines Terpolymers aus drei Monomereinheiten, wobei eine der drei Monomereinheiten des Terpolymers ein Ester der Methacrylsäure ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Elastomermischung des Artikels 10 bis 25 phr eines Terpolymers aus drei Monomereinheiten, wobei eine der drei Monomereinheiten des Terpolymers ein Ester der Methacrylsäure ist.
  • Das Terpolymer wird gemäß der vorliegenden Erfindung als Haftvermittler bzw. als Ersatz für einen aufwendigen Dip aus Resorcin-Formaldehyd-Latex (RFL) eingesetzt. Mengen von mehr als 25 phr führen dazu, dass sich die physikalischen, chemischen und flammwidrigen Eigenschaften der Elastomermischung verschieben. Beispielsweise sollten die physikalischen Eigenschaften der Elastomermischung weiterhin auf den vorhandenen Kautschukkomponenten basieren und nicht auf denen des als Haftvermittler eingesetzten Terpolymers, siehe auch in Tabelle 1 die Ergebnisse der Vulkameterprüfung.
  • Mengen von weniger als 5 phr zeigen keinen positiven Einfluss auf das Haftungsverhalten, siehe auch in Tabelle 1 die Ergebnisse des Trennwiderstandsversuchs.
  • Bevorzugt handelt es sich bei der ersten der beiden anderen Monomereinheiten des Terpolymers um ein Aliphat, wie bspw. Ethylen, Propylen, Butylen, Butadien, Isopren, Isobuten, etc., wobei ganz besonders bevorzugt Ethylen ist.
  • Bevorzugt handelt es sich bei der zweiten der beiden anderen Monomereinheiten des Terpolymers um ein Acrylat oder um ein Acetat, bevorzugt um Vinylacetat.
  • Bei dem Ester der Methacrylsäure handelt es sich in einer bevorzugten Ausführungsform um Glycidylmethacrylat.
  • Somit wird in einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform als Terpolymer bevorzugt Etyhlen-Vinylacetat-Glycidylmethacrylat (EVM-GM) verwendet.
  • Die Elastomermischung, die sich in direktem Kontakt zur Festigkeitsträgerschicht befindet, enthält wenigstens eine Kautschukkomponente, die bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Ethylen-Propylen-Mischpolymerisat (EPM) und / oder Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymerisat (EPDM) und / oder Nitrilkautschuk (NBR) und / oder (teil)hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR) und / oder carboxylierter Nitrilkautschuk (XNBR) und / oder Fluor-Kautschuk (FKM) und / oder Chloropren-Kautschuk (CR) und / oder Naturkautschuk (NR) und / oder Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und / oder Isopren-Kautschuk (IR) und / oder Butylkautschuk (IIR) und / oder Brombutylkautschuk (BIIR) und / oder Chlorbutylkautschuk (CIIR) und / oder Butadien-Kautschuk (BR) und / oder Chloriertes Polyethylen (CM) und / oder Chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM) und / oder Polyepichlorhydrin (ECO) und / oder Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk (EVM) und / oder Acrylat-Kautschuk (ACM) und / oder Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM) und / oder Silikonkautschuk (MQ, VMQ, PVMQ, FVMQ) und / oder fluorierter Methylsilikonkautschuk (MFQ) und / oder perfluorinierter Propylen-Kautschuk (FFPM) und/ oder Perfluorcarbon-Kautschuk (FFKM) und / oder Polyurethan (PU).
  • Die genannten Kautschuke können hierbei allein oder im Verschnitt eingesetzt werden.
  • Die Begriffe „Elastomerschicht“, „Elastomermischung“ und „Elastomer“ werden in dieser Schrift synonym zu den Begriffen „Kautschukschicht“, „Kautschukmischung“ und „Kautschuk“ verwendet.
  • Die üblichen Mischungsingredienzien der Kautschukschicht umfassen wenigstens einen Vernetzer oder ein Vernetzersystem (Vernetzungsmittel und Beschleuniger). Weitere Mischungsingredienzien sind zumeist noch ein Füllstoff und/oder ein Verarbeitungshilfsmittel und/ oder ein Weichmacher und/ oder ein Alterungsschutzmittel, sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoff (z.B. Farbpigmente). Diesbezüglich wird auf den allgemeinen Stand der Kautschukmischungstechnologie verwiesen.
  • Die Erfindung soll nun anhand von Vergleichs- und Ausführungsbeispielen, die der Tabelle 1 zusammengefasst sind, näher erläutert werden.
  • Hierzu wurde jeweils ein Prüfkörper aus einer ersten Außenschicht aus Polyestergewebe und einer zweiten Außenschicht aus Polyestergewebe und einer sich zwischen diesen beiden Außenlagen befindlichen Schicht aus einer Elastomermischung hergestellt. Die entsprechenden Elastomermischungen sind in Tabelle 1 aufgelistet, wobei die mit „V“ gekennzeichneten Elastomermischungen Vergleichsmischungen sind, während es sich bei den mit „E“ gekennzeichneten Mischungen um Elastomermischungen gemäß Erfindung handelt.
  • Dieser Prüfkörper wurde anschließend mittels einer Rotationsvulkanisationsanlage bei 4 bar, 170 °C und 10 min vulkanisiert und anschließend der Trennwiderstand [N/mm] gemäß DIN 53530 ermittelt.
  • Des Weiteren wurde die Vernetzungsdichte der Elastomermischungen mittels eines Vulkameters (Rheometer PPA 2000 der Fa. Alpha Technologies) bestimmt.
  • Die Bestimmung des Vernetzungsverhaltens erfolgt mit einem rotorlosen Vulkameter, wobei S'min die Schubkraft- bzw. Drehmomentwert im Minimum und S'max die Schubkraft- bzw. Drehmomentwert im Maximum darstellt.
  • Folgendes ist anhand der Versuche aus Tabelle 1 zu erkennen:
    1. 1. Die Haftung von der Elastomermischung zum Gewebe ist mit höherem EVM-GMA Anteil besser.
    2. 2. Nicht nur das gewaschene Polyester PES1 (ohne Avivage), sondern auch das ungewaschene Polyester PES2 (mit Avivage) zeigt eine erfolgreiche Anbindung an die Elastomermischung.
    3. 3. Das als Haftvermittler eingesetzte EVM-GMA hat Einfluss auf die Eigenschaften der Elastomermischung, in dem dargestellten Beispiel hat es eine Auswirkung auf die Vernetzungsdichte, je höher desto geringer die Vernetzungsdichte.
    4. 4. Das Copolymer EVM ohne die zusätzliche GMA Komponente zeigte keinen positiven Effekt als Haftvermittler.
    Tabelle 1
    Elastomermischung
    CR EVM-GMA EVM-Copolymer Trennwiderstand [N/mm] Vulkameterprüfung
    [phr] [phr] [phr] PES1/ Elastomermischung/ PES1 PES2/Elastomermischung/PES2 S' S' Min [dNM] S' Max [dNm] S' Max-S' Min [dNM]
    V1 25,9 74,1 0 7,3 0,11 3,28 3,17
    E1 75,9 24,1 0 11,5 0,70 10,91 10,21
    E2 86,9 13,1 0 13,9 0,69 12,79 12,10
    E3 86,9 13,1 0 7,0
    E4 86,9 13,1 0 6,57
    E5 89,3 10,7 0 3,5 0,93 11,52 10,59
    E6 89,3 10,7 0 6,07
    E7 91,9 8,1 0 4,8 1,08 12,12 11,03
    E8 91,9 8,1 0 3,87
    E9 94,5 5,5 0 6,4 0,99 12,21 11,22
    E10 94,5 5,5 0 5,77
    V2 97,2 2,8 0 3,4 1,14 12,38 11,25
    V3 97,2 2,8 0 3,67
    V4 100,0 0 0 2,2 1,98 16,02 14,04
    V5 100,0 0 0 3,53
    V6 86,9 0 13,1 2,1 0,18 5,39 5,21
    PES1 = gewaschenes PES PES2 = ungewaschenes PES
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1233045 A2 [0005]
    • EP 73174 B1 [0005]
    • DE 2319160 A1 [0005]
    • EP 3144426 A1 [0007]

Claims (3)

  1. Flexibler Artikel auf der Basis wenigstens einer Elastomermischung, enthaltend wenigstens eine Festigkeitsträgerschicht (F), dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomermischung, die sich in direktem Kontakt zu der textilen Festigkeitsträgerschicht (F) befindet, 5 bis 25 phr eines Terpolymers aus drei Monomereinheiten enthält, wobei eine der drei Monomereinheiten des Terpolymers ein Ester der Methacrylsäure ist.
  2. Flexibler Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomermischung, die sich in direktem Kontakt zu der textilen Festigkeitsträgerschicht (F) befindet, 10 bis 25 phr eines Terpolymers aus drei Monomereinheiten enthält, wobei eine der drei Monomereinheiten des Terpolymers ein Ester der Methacrylsäure ist.
  3. Flexibler Artikel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Terpolymer ein Ethylen-Vinylacetat Glycidylmethacrylat Terpolymer (EVM-GM) ist.
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