DE1779215A1 - Verfahren zur festen Verbindung von elastomerem Material mit Metalloberflaechen - Google Patents

Verfahren zur festen Verbindung von elastomerem Material mit Metalloberflaechen

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DE1779215A1 DE19681779215 DE1779215A DE1779215A1 DE 1779215 A1 DE1779215 A1 DE 1779215A1 DE 19681779215 DE19681779215 DE 19681779215 DE 1779215 A DE1779215 A DE 1779215A DE 1779215 A1 DE1779215 A1 DE 1779215A1
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Description

METALLSESELIiSOHAJ1T > Frankfurt am Main, 17.7.1968 Aktiengesellschaft DrBr/RGo
prov.Hr. 5599 Ml 92 1
Verfahren zur festen Verbindung von elastomer em Material mit Metalloberflächen . .
Zur Verbindung von elastomerem Material, wie z.B. Natur- und Synthesekautschuk, mit Metalloberflächen sind bisher verschiedene Techniken angewendet worden. Hierbei wurden mancherlei Arten von Klebemittein benutzt, die* entweder auf die Oberfläche des Elastomers oder auf die Metalloberfläche oder auf beide aufgebracht wurden. Da solche Elastomer Metall-Schichtstoffe vorwiegend zur Stoßdämpfung oder als sonstige Einbauteile, bei denen man sich den Vorteil der Flexibilität des Kautschuks und den der Festigkeit des Metalls zunutze macht, verwendet werden, muß die Verbindung zwischen dem Elastomer und der Metalloberfläche so fest sein, daß sie auch wiederholten Biege-, Dreh- und Vibrationskräften ohne Bruch widersteht.
Daher hat man sich intensiv darum bemüht, verschiedene Klebe- und Haftmittel zu entwickeln, die die erforderliche Bindung zwischen Elastomer und Metalloberfläche bewirken. Außerdem wurde versucht, sowohl das elastomere Material als auch die Metalloberfläche zu konditionieren, um diese aufnahmefähiger für dit benutzten Klebemittel zu machen.
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I- \ . i
Trotz der aahlr#ioh«n bekannten Mittel und Verfahren, von dentn vitl· derzeit technisoh eingtßttzt werdtn, treten
doch häufig Schwierigkeiten auf. So erfordern beispielsweise viele der verwendeten Klebemittel eine spezielle Handhabungstechnik oder sie müssen aus relativ teuren Rohstoffen hergestellt werden oder haben eine unerwünscht kurze Lagerfähigkeit. In vielen Fällen macht auch ein Wechsel der Art des Elastomers und/oder des verwendeten Metalls eine Änderung des benutzten Klebemittels und/oder der Oberfläehenvorbereiturig notwendig. Es besteht daher der Wunsch nach einem Verfahren, welches einfach in der Durchführung und für eine Vielzahl von Elastomeren und Metalloberflächen anwendbar ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur festen Verbindung von elastomerem Material, insbesondere Natur- oder Synthesekautschuk, mit Metalloberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloberfläche mit einem wässrigen Überzugsmittel, das Chromsäure und Phosphorsäure enthält, beschichtet, das elastomere Material auf die feuchte, einen fe Wassergehalt von mindestens 4 Gewichtsprozent des Überzuges aufweisende beschichtete Oberfläche aufgebracht und Druck darauf zur Anwendung gebracht wird.
Die erfindungsgemäße Arbeitsweise ist insbesondere für Eisen*-| Aluminium- und Zinkoberfläohen sowie für legierungen, in denen diese Metalle vorwiegend sind, geeignet. Als elaste-; meres Material können beliebige Natur'- und Synthesekautschuk-. Produkte eingesetzt werden· Besonders geeignet sind mit Sohweftleäure behandelter Naturkautschuk und synthetische Kftuteohuke, wie Polyohloropren-Kautaohuk (Neopren),
109838/0668 -*-
SBR^Kautsehuk, Butylkautschuk, Ithylen-propylen-dien -monomer und Polysulfid-Kautschuk (iDhiokol).
Vorzugsweise verwendet man ein wäßriges Überzugsmittel, das 4 bis 33 Gewichtsprozent CrO, und 4 biß 35 Gewichtsprozent Η*ΗΚ enthält· Besonders geeignet sind überzugsmittel, die 6 biß 30 Gewicht sporzent CrO* und 6 bis 30 Gewichtsprozent H5PO, enthalten. Im allgemeinen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, Mischungen zu verwenden» in denen Chromsäure und Phosphorsäure in im wesentlichen gleichen Mengen vorhanden sind· Sas Gewichts verhältnis kann jedoch auch zwischen 1s2 und 2t1 betragen.
JSs ist günstig, wenn die wäßrige Überzugsmiechung auch einen anorganischen füllstoff in Mengen von 1 bis 40 Gewichtsprozent enthält, Vorzugsweise werden Mengen i§ Bereich von 15 bis 25 Gewichtsprozent angewendet. Beispiele für geeignete Füllstoffe Sind Titandioxid, kolloidale Kieselsäure, Attapulgit-Ton, Aluminiumpulver, Zinkpulver und dergl.. Auch Metallsalze von organischen Carbonsäuren, wie beispielsweise Zinkstearat, Bleiazetat, Natriumazetat und dergl. können für Zwecke der vorliegenden Erfindung als "anorganische Füllstoffe» verwendet werden· Bei der bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält die wäßrige ÜbersugSfeischung etwa 8 Gewichtsprozent CrO, t etwa 8 Gewichtsprozent H-PO. und etwa 20 Gewichtsprozent !titandioxid.
Das wäßrige Überzugsmittel kann auf die zu behandelnden Metaiioberflachen in beliebiger Weise aufgebracht werden,
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beispielsweise durch Walzauftrag, Spritzen, Überfluten, Eintauchen und dergl. Da viele Anlagen mit Vorrichtungen zum Spritz- und Walzauftrag ausgerüstet sind, wird diesen Arbeitsweisen der Vorzug gegeben. Die Semperatur des wäßrigen Überzugsmittels wurde dabei nicht als kritisch gefunden. Es können deshalb Temperaturen von Raumtemperatur, d.h. etwa 200C, bis zum Kochpunkt der Lösung angewendet werden.
Die Aufbringung des wäßrigen Überzugmittels wird zweckmäßig so durchgeführt, daß ein Schichtgewicht im Bereich von etwa 215 bis etwa 3230 mg/m erzielt wird. Vorzugsweise arbeitet man mit Schichtgewichten von etwa 540 bis etwa 2150 mg/m . In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, die beschichtete Oberfläche noch durch eine oder mehrere Walzen oder ähnliche Vorrichtungen zu schicken, um eine gleichmäßige Verteilung des Überzugsmittels sicherzustellen.
Nach dem Aufbringen wird überschüssiges Überzugsmaterial zweckmäßig von der Metalloberfläche entfernt. Dann wird dafür Sorge getragen, daß die beschichtete Oberfläche Wasser in einer Menge von mindestens 4 Gewichtsprozent des Überzuges enthält. Vorzugsweise soll der Wassergehalt im Bereich von 4 - 50 Gew.$ des Überzuges liegen* Die Einstellung kann in beliebiger passender Weise erfolgen und ist von den Bedingungen abhängig, unter denen der Überzug aufgebracht wurde. Wenn beispielsweise die Aufbringung der Schicht bereits mit relativ hohem Wassergehalt erfolgt, ist keine zusätzliche Feuchtigkeit erforderlich, oder es kann sogar.erwünscht sein, noch Wasser von der Oberfläche zu entfernen, um in den bevorzugten Bereioh von 4-50
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zu gelangen. Man kann dies dadurch, erreichen, daß man die Oberfläche trocknet, beispielsweise durch Überleiten von heißer Luft. Wenn der Überzug dagegen zu wenig Feuchtigkeit enthält, kann man die Einstellung durch Zufuhr von Wasser, beipsielsweise durch Inberührungbringen der Oberfläche mit Feuchtluft oder Wasserdampf, bewirken.
/die
Auf'den gewünschten Feuchtigkeitsgrad aufweisende Oberfläche wird dann das elastomere Material aufgebracht, im allgemeinen in Form von Stücken oder Streifen. Die Dicke des aufzubringenden Materials hängt naturgemäß davon ab, für weichen Zweck das Verbundmaterial letzlich eingesetzt werden soll. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können Stärken von nur 1 mm oder sogar weniger und bis zu 10 oder 20 cm oder auch mehr mit der Metalloberfläche verbunden werden«
Wenn das elastomere Material in Berührung mit der feuchten beschichteten Metalloberfläche gebracht worden ist, wird genügender Druck darauf zur Anwendung gebracht, um die Bildung einer festen Verbindung zwischen dem Elastomer und der Metalloberfläche zu bewirken. Der angewendete Druck soll dabei normalerweise nicht ausreichend sein, um eine irgendwie beachtliche dauernde Verformung weder des elastomeren Materials noch des Metalles hervorzurufen. Es wurde festgestellt, daß in der Regel Drucke im Bereich von etwa 0,07 - 35 kg/cm zweckmäßig sind. Die Anwendung des erforderlichen Druckes kann bei Raumtemperatur, wenn erwünscht
.J ι? -» ff t * "I"? V- "_*
auch, bei höheren Temperaturen erfolgen. Bei Anwendung von erhöhter Temperatur darf diese nicht bo hoch sein, daß eine wesentliche Erweichung des elastomeren Materials eintritt. Erhöhte Temperaturen können etwa im Bereich von 100 - 20O0G angewendet werden.
Das Verbundstück wird ausreichend lange unter Druck belassen, um die gewünschte feste Verbindung zu bewirken. Die erforderliche Dauer hängt von dem verwendeten Material, der Höhe des angewendeten. Druckes und der Temperatur ab. Bei Anwendung von erhöhter Temperatur ist im allgemeinen eine Dauer von wenigen Sekunden bis zu einigen Minuten ausreichend, während bei Raumtemperatur und gleichem Druck sogar bis zu 24 Stunden notwendig sein können.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das elastomere Material an eine einzelne Metalloberfläche oder zwischen zwei Metalloberflächen gebunden werden. Es lassen sich auch Schichtkörper mit mehreren abwechselnden Lagen von Elastomeren und Metall herstellen»
Beispiel 1
Eine Überzugslösung folgender Zusammensetzung
. CrO, 8 Gew. #
8 Gew. $>
S T
TiO0 20 Gew. °/o Wasser 64 Gew. $
_ 7 —
wurde auf zwei 2,54 x 7,62 cm große Streifen aus kaltgewalztem Stahlband (Stärke 0,6 mm) aufgebracht. Zwischen die noch feuchten Streifen wurde ein Stück etwa 0,3 cm dicker SBR-Kautschuk gelegt. Auf das Verbundstück wurde dann mittels einer Klammer mäßiger Druck ausgeübt. Nach 16 Stunden wμrde die Klammer geöffnet. Es zeigte sich, daß der Kautschuk sehr feet an die beiden Metalloberflächen gebunden war, so daß er bei dem Versuch, die Teile auseinanderzuziehen, selbst zerriß.
Zum Vergleich wurde die obige Verfahrensweise mit gleichem Material wiederholt, wobei -jedoch die Behandlung mit der wäßrigen Überzugsmischung unterblieb. Es zeigte sich, daß nach 16-stündigem Einklemmen des Kautschukstückes zwischen die Metallstreifen keine Bindung des Kautschuks an die Metalloberflächen vorhanden war.
Beispiel 2 ;
Die Verfahrensweise des Beispiels 1 wurde mehrmals wiederholt, wobei jedoch an Stelle von SBR-Kautschuk Polychloropren-, Butyl- und Polysulfid-Kautschuk verwendet wurde. In allen Fällen wurde eine entsprechend feste Bindung des Kautschukmaterials an beide Stahlstreifen erzielt.
Beispiel 3
Die Verfahrensweise der Beispiele 1 und 2 wurde wiederholt, wobei jedoch an Stelle von kaltgewalztem Stahl Aluminium und dressiertes feuerverzinktes Material verwendet wurden.
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In allen Fällen wurde wie bei den vorherigen Versuchen eine feste Bindung des Kautschukmaterials an die Metalloberflächen erzielt.
Beispiel 4
Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Abänderung, daß an Stelle von SBR-Kautschuk unvuikanisierter Butyl-Kautsohuk verwendet wurde. Außerdem wurde nach Einbringen des Kautschuks zwischen die Stahlstreifen und anschließender Druckanwendung mittels einer Klammer das gesamte Verbundstüok 30 Minuten auf 15O0O erhitzt. Hiernach erwies sich die erzielte Bindung zwischen Gummi-* und den Metalloberflächen als ebenso fest,wie sie bei Beispiel 1 erhalten worden war.
Beispiel 5
Die Arbeitsweise von Beispiel 4 wurde wiederholt, wobei jedoch an Stelle von unvulkanisiertem Butyl-Kautschuk vulkanisierter Buty!-Kautschuk und SBE-Kautschuk verwendet wurden. Nach 30 Minuten langem Erhitzen auf 1500C bei gleichzeitiger Anwendung von Druck wiesen die Verbundstücke eine ebenso gute Haftfestigkeit auf.
Beispiel 6
Eine Überzugslösung folgender Zusammensetzung
12 Gew. i»
54 8 Gew. $>
!EiO2 20 Gew. <f>
Wasser 60 Gew. $>
1 0 918-3;87 0^8 v-v; ■?■ _ 9 .
wurde durch Walzauftrag auf Blech aus kaltgewalztem Stahl aufgebracht. Ohne vorherige vollständige Irocknung des Bleches wurde etwa 0,6 cm dicker Polychloropren-Kautschuk auf den feuchten Überzug gelegt. Die beiden Oberflächen wurden in einer geheizten Presse 1 Minute bei 100°ö aufeinandergepreßt. Der angewendete Druck war ausreichend, um einen guten Kontakt zwischen Metall und Kautschuk ohne wesentliche Deformierung des Kautschuks zu gewährleisten. Uach Entnahme des Bleches aus der Presse war der Kautschuk fest an das Metall gebunden.
Beispiel 7
Die Arbeitsweise von Beispiel 6 wurde wiederholt mit der Abänderung, daß ein Überzugsmittel folgender Zusammensetzung verwendet wurde:
CrO5 25 Gew. $>
H5PO4 25 Gew. #
Wasser 50 Gew. $
Es wurde wie beim vorhergehenden Beispiel nach der Entnahme des Blechs aus der Presse eine feste Bindung des Kautschuks an das Metall festgestellt.
Beispiel 8
Es wurde ein Überzugsmittel folgender Zusammensetzungver wendet s
OrO5 25 Gew.
H5PO4 25 Gew.
wasserfreie, feinteilige
kolloidale Kieselerde
(«Üäb-Ö-Sil«) 		6 Gew.
Das gelförmige Mittel wurde durch Aufreiben auf Stahlblech aufgebracht. Dann wurde Polychloropren-Kautschuk auf den noch feuchten Überzug gelegt und wie in Beispiel 6 verfahren, Nach der Entnahme des Bleches auf der Presse zeigte sich, daß der Kautschuk fest an das Metall gebunden war.
Beispiel 9
Die Arbeitsweise von Beispiel 8 wurde wiederholt mit der Abänderung, daß ein Überzugsmittel folgender Zusammens et zung verwendet wurde:
OrO5 25 Gew. #
H5PO4 25 Gew. #
TiOr, 10 Gew. i»
wasserfreie, feinteilige
kolloidale Kieselerde
(»Cab-O-Sil») 6 Gew. i>
Wasser 34 Gew. i»
Wie im vorhergehenden Beispiel war nach der Entnahme der Probe aus der Presse der Kautschuk fest an das Blech gebunden.
- Patentansprüche -
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Claims (6)

Patentansprüche
1) Verfahren zur festen Verbindung von elastomerem Material, insbesondere Natur- oder Synthesekautsohuk, mit Metalloberflächen, dadurch gekennzeichnetj daß die Metalloberfläche mit einem wässrigen Überzugsmittel, das Chromsäure und Phosphorsäure enthält, beschichtet, das elastomere Material auf die feuchte, einen Wassergehalt von mindestens 4 Gew.# des Überzuges aufweisende beschichtete Oberfläche aufgebracht und Druck darauf zur Anwendung gebracht wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein wässriges Überzugsmittel verwendet wird, das 4 -.35 Crew. ^ CrO5 und 4 - 35 Gew. # H5PO. enthält.
3-) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein wässriges Überzugsmittel verwendet wird, das anorganischen Füllstoff, vorzugsweise Titandioxid, in einer Menge von 1 - 40 Gew. $ enthält.
4) Verfahren nach Anspruch V- 3 % dadurch gekennzeichnet, daß ein wässriges Überzugsmittel verwendet wird, das 6 - 30 Gew. $> CrO,, 6 - 30 Gew. # H5PO4 und 10 - 30 Gew. <fc Titandioxid enthält.
5) Verfahren nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtgewicht des aufgebrachten wässrigen Überzugsmittels 215 ~ 3230 mg/m2 beträgt.
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177921^7
6) Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeiolmet, daß die Druckanwendung im Bereich. 0,07 - 55 kg/om laei einer Temperatur im Bereich von 20° - 150° erfolgt.
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