DE19645457A1

DE19645457A1 - Dichtungsstreifen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19645457A1
Application number: DE19645457A
Authority: DE
Inventors: Yasunori Kamei
Original assignee: Nishikawa Rubber Co Ltd
Current assignee: Nishikawa Rubber Co Ltd
Priority date: 1995-11-06
Filing date: 1996-11-05
Publication date: 1997-06-05
Also published as: JPH09123761A

Description

ERFINDUNGSGEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dichtungsstreifen be stehend aus einem durch Koextrusion und anschließender Vulkani sation hergestellten Beschichtungsfilm oder -belag auf einer Polymer-Masse, die ein Polymer umfaßt, das im wesentlichen aus einem Ethylen-Propylen-Dien besteht. Derartige Dichtungsstreifen werden beispielsweise bei in einer Fahrzeugtür vorgesehenen Scheibenlaufkanal angewendet, in dem eine Glasfensterscheibe gleitet. Ein weiterer Anwendungsfall besteht bei sogenannten Banddichtungen, die mit dem unteren Rahmen eines Schiebefensters verbunden sind oder bei Dichtungsstreifen für Schiebebauteile, wie beispielsweise Glasschiebedächer für Fahrzeuge.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Dichtungsstreifen, z. B. Scheibenlaufkanäle, die durch Koextru sion eines Olefin-Elastomers, beispielsweise Ethylen-Propylen- Dien-Terpolymer-Kautschuk, und eines vernetzten Polyethylens mit einer Molekülstruktur (PE Hauptkette)-Si-O-Si-(PE Hauptkette) hergestellt werden, sind hinsichtlich ihrer hervorragenden Gleiteigenschaften auf Glas in der japanischen Patentanmeldung JP-A-2-14143 beschrieben worden.

Wenn der obengenannte Dichtungsstreifen mit seinem vernetzten Polyethylen-Beschichtungsfilm benutzt wird, der mit einem han delsüblichen anorganischen Mattierungsmittel (z. B. Kalziumkar bonat oder Talkum) mattiert ist, kann eine zufriedenstellend mattierte Oberfläche direkt nach dem Extrudieren erzielt werden. Die Beschichtungsfilm wird jedoch durch Erhitzen auf eine hohe Temperatur zur nachfolgenden Kautschukvulkanisation nochmals geschmolzen, um ihre Oberfläche glatt und glänzend zu machen. Obwohl dieses Problem durch Beimengung einer großen Menge an organischer Additive mit einer großen Partikelgröße (z. B. zwi schen 10 und mehreren Dutzend Mikrometer) gelöst werden kann, ist diese Technik nicht sehr vorteilhaft, denn sie verursacht u. a. eine beträchtliche Verschlechterung der Gleiteigenschaften auf Glas.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Dichtungsstreifen bereitzustellen, der so mattiert ist, daß er eine ausgezeichnete mattierte Oberfläche aufweist, die sogar nach dem Erhitzen für die Vulkanisation aufrechterhalten werden kann, ohne daß es zu einer deutlichen Verschlechterung der Gleiteigenschaften oder anderer Nachteile kommt.

Als Resultat weitreichender Untersuchungen fanden die Erfinder heraus, daß die obengenannte Aufgabe durch einen Dichtungsstrei fen gelöst werden kann, der einen durch Koextrusion hergestell ten Beschichtungsfilm oder -belag auf einer Polymermasse ent hält, wobei das Polymer im wesentlichen aus einem Ethylen-Propy len-Dien-Terpolymer-Kautschuk (nachfolgend EPDM abgekürzt) be steht. Der Beschichtungsfilm oder -belag besteht aus einer Mischung aus einem Silan-modifizierten Polymer und einem Harz, das nicht vollständig bei der Vulkanisation des Ethylen-Propy len-Dien-Terpolymers schmilzt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines flächigen Schleifmittelglasstücks, das bei einer Flächenverschleißprüfung verwendet wird.

Fig. 2 stellt die Flächenverschleißprüfung schematisch dar.

Fig. 3 stellt ein Verfahren zur Ermittlung der (dynamischen) Reibungszahl schematisch dar.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Schleifmittelglasstücks, das bei einer Hoch temperatur-Verschleißprüfung verwendet wird.

Fig. 5 stellt ein Verfahren für eine Hochtemperatur-Ver schleißprüfung schematisch dar.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Nach der Koextrusion eines Beschichtungsfilms oder -belags auf einer Polymermasse, die ein Polymer enthält, das hauptsächlich aus EPDM besteht, schmilzt das Silan-modifizierte Polymer auf grund der hohen Temperatur, die für die Kautschukvulkanisation notwendig ist. Der genannte Harzwerkstoff, der im allgemeinen in Pulverform vorliegt, schmilzt in der Mischung mit dem Silan-modifizierten Polymer gemäß der vorliegenden Erfindung nicht. Der geschmolzene Polymerwerkstoff zeigt die Neigung, eine glatte (selbsteinebnende) Oberfläche auszubilden (d. h., die Oberfläche, die mit dem geschmolzenen Polymer gebildet wird), während der pulverförmige Harzwerkstoff seine Partikelstruktur beibehält ohne zu schmelzen. Dementsprechend wird die Oberfläche des Beschichtungsfilms nicht vollständig glatt. Auf diese Weise kann eine hervorragende mattierte Oberfläche selbst nach dem Erhitzen zur Vulkanisation beibehalten werden, die die Gleit eigenschaften und andere Nutzleistungen nicht wesentlich beein trächtigt.

Der hier verwendete Satz "das nicht vollständig bei der Vulkani sation schmilzt" bedeutet, daß sich das Harz bei der Vulkanisa tion nicht einebnet. Ferner ist es notwendig, daß sich das Harz im allgemeinen nicht mit dem Silan-modifizierten Polymer bei der Extrusion verbindet, so daß die Mischung eine Art "Meer-Insel-Struktur" ausbildet.

Beispiele für die in der Erfindung verwendeten Harze, die nicht vollständig bei der Vulkanisation schmelzen, sind Nicht-Poly olefinharze wie Silikonharze, Polyamidharze (z. B. Nylonharze), Fluorharze und Polyacetalharze sowie Polyolefinharze, aber diese Liste ist nicht vollständig. Von diesen Harzen werden Nylonharze besonders bevorzugt. Diese Harze haben im allgemeinen eine durchschnittliche Partikelgröße von 2 bis 300 µm, vorzugsweise zwischen 20 und 80 µm, und werden im allgemeinen in einer Menge von 5 bis 15 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Si lan-modifizierten Polymers verwendet.

Beispiele für die in der Erfindung verwendeten Silan-modifizier ten Polymere sind Silan-modifiziertes Polyethylen mit einer Dichte von 0,92 bis 0,97, einem Molekulargewicht zwischen etwa einigen zehntausend und 200 000 und einer Gelfraktion von zwi schen 60 und 80%, das mit warmem Wasser, Dampf oder Luftfeuch tigkeit gemäß dem nachstehenden Reaktionsschema vernetzt worden ist:

Konkrete Beispiele des Silan-modifizierten Polymers sind zum Beispiel "XHE6SON" (ein Handelsname eines bei Mitsubishi Chemi cal Co., Ltd. erhältlichen Produktes) und "Moldex" (ein Handels name eines bei Sumitomo Bakelite Co., Ltd. erhältlichen Produk tes).

Der Film oder Belag, der den Silan-modifizierten Polymer und das Harz enthält, kann ferner einen Organozinnkatalysator umfassen. Katalysatorbeispiele sind u. a. Dibutylzinn-Dilaurat und Dibutyl zinn-Maleat.

Das Silan-modifizierte Polymer kann auf der Polymermasse, die ein Polymer umfaßt, das EPDM enthält, wie folgt koextrudiert werden. Die (PE Hauptkette-Si-OR) wird mit einem Harz, das nicht vollständig bei der Vulkanisation schmilzt, und mit einem Orga nozinnkatalysator bei 200°C schmelzgeknetet. Die geschmolzene Mischung und unvulkanisiertes EPDM werden aus separaten Extru dern zugeführt und durch eine Düse koextrudiert, woraufhin die (PE Hauptkette-Si-OR) mit der Luftfeuchtigkeit reagiert und vernetzt wird. Wenn gewünscht, kann die Mischung anorganische Pigmente wie z. B. Ruß oder Graphit als farbgebende Mittel ent halten.

Die Extrusionsbedingungen und die Vulkanisationsbedingungen variieren in Abhängigkeit von der Art und der Menge der verwen deten Hauptbestandteile und Additive, von der Verwendung der Produkte, etc., und kann deshalb in geeigneter Weise ausgewählt werden, um den (beabsichtigten) Zweck zu erfüllen. Die Vulkani sation wird jedoch im allgemeinen zwischen 180 und 300°C durch geführt.

Die Dicke des Films oder Belags, der das Silan-modifizierte Polymer und das Harz umfaßt, soll so ausgewählt werden, daß sie den beabsichtigten Zweck erfüllen.

Die Erfindung wird nachfolgend genauer anhand des folgenden Beispiels beschrieben, ohne daß die Erfindung darauf beschränkt werden soll.

BEISPIEL

Eine Mischung aus wasservernetztem Polyethylen XHE650 (Handels name, Hersteller: Mitsubishi Chemical Co. Ltd.) als Hauptbe standteil und dem in der unten dargestellten Tabelle 1 aufge führten Additiviv wurden auf einer EPDM-Masse mit dem folgenden Mischungsansatz koextrudiert und laminiert, um einen Beschich tungsfilm mit einer Dicke von 100 µm zu bilden, sodann folgte ein Vulkanisationsprozeß.

In Tabelle 1 sind die Mengen der Additive als Anzahl der (Ge wichts)Teile pro 100 (Gewichts)Teile wasservernetztes Polyethy len angegeben.

Mischungsansatz der EPDM-Masse

(Teile)

EPDM Polymer

100

Polyethylen

10 @

Ruß

150 @

Öl

80 @

Deckweiß

5 @

Stearinsäure

1 @

Aktivator

2,5 @

Schwefel

1,5 @

Vulkanisationsbeschleuniger

4,8

Die Koextrusion wurde unter den folgenden Bedingungen durch geführt, und die Vulkanisation erfolgte für 5 Minuten bei einer Vulkanisationstemperatur von 250°C.

(1) Extrudertemperaturen für EPDM-Mischung:
Extruder 70K-20D (hergestellt von Mitsuba Mfg, Co., Ltd.)
Zylinder 1
30°C
Zylinder 2
40°C
Zylinder 3	50°C @	Schnecke	60°C @	Kopf	70°C

(2) Extrudertemperaturen für Harz:
Extruder 25V-16D (hergestellt von Mitsuba Mfg, Co., Ltd.)
Zylinder 1
190°C
Zylinder 2
200°C
Kopf	200°C @	Düsen	240°C

Der entstandene Beschichtungsfilm wurde nach Mattigkeit des Aussehens, (dynamischer) Reibungszahl nach einem Flächenabrieb und Hochtemperaturabriebfestigkeit beurteilt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zu sehen.

Die Bewertung der Mattigkeit des Aussehens, der Oberflächenrau heit und dem Glanz wurde mit bloßem Auge vorgenommen. Der Glanz wurde von 1 bis 5 bewertet; je größer die Zahl, um so höher war der Glanz.

Die Reibungszahl nach dem Flächenabrieb wurde wie folgt ermit telt.

Ein Verschleißtest wurde unter Verwendung eines flächenförmigen Schleifmittelglasstücks nach Fig. 1 gemäß der Abbildung von Fig. 2 ausgeführt. Dazu wurde ein Schleifmittelstück (15 × 30 × 5 (Dicke) mm) auf einem Prüfmuster mit einer Last von 1 kg_f bei einem Hub von 140 mm und bei einer Geschwindigkeit von 60 Dop pelhüben pro Minute bewegt. Nach dem Verschleißtest wurde die Reibungszahl der Probe gemäß der Abbildung von Fig. 3 gemessen, wobei ein Reibungskopf mit einer Last von 1kg_f mit einer Ge schwindigkeit von 1000 mm/Min. bewegt wurde. Die Messung wurde im Anfangszustand und nach 20000 Hüben durchgeführt, wobei ein Meßgerät für Oberflächeneigenschaften "HEIDON-14D" des Herstel lers Shinto Kagaku K.K. verwendet wurde.

Für die Hochtemperaturverschleißprüfung wurde ein Schleifmittel glasstück nach Fig. 4 gemäß der Abbildung von Fig. 5 verwendet. Dieses Schleifmittelstück mit den in Fig. 4 gezeigten Abmessun gen wurde auf einem Prüfmuster mit einer Last von 3 kg_f bei einem Hub von 140 mm und einer Geschwindigkeit von 60 Doppelhü ben pro Minute bewegt.

Die Ergebnisse für alle obengenannten Werkstoffe wurden wie folgt bewertet.

A . . . Ausgezeichnet
B . . . Gut
C . . . Mäßig
D . . . Schlecht

Aus den Resultaten der Tabelle 1 wird ersichtlich, daß, im Ver gleich zu dem Beschichtungsfilm ohne Mattierungsmittel oder zu dem Beschichtungsfilm mit einem anorganischen Additiv, der Be schichtungsfilm, der ein Harzpulver enthält, das nicht vollständig bei der Vulkanisation schmilzt, ein hervorragendes mattes Aussehen zeigt und dabei seine Gleiteigenschaften (ausge drückt als Reibungszahl nach dem Flächenabrieb) und seine Ab riebfestigkeit bei hohen Temperaturen weitgehend behält. Ins besondere weisen jene Beschichtungen, die ein Fluorharzpulver enthalten, deutlich verbesserte Gleiteigenschaften auf.

Wie anhand der Beispiele beschrieben und gezeigt wurde, stellt die vorliegende Erfindung einen Dichtungsstreifen mit einer hervorragenden matten Oberfläche bereit, die sogar nach Erhit zung für die Vulkanisation erhalten bleibt, bereit, wobei es nicht zu einer wesentlichen Verschlechterung der Gleiteigen schaften und anderer Eigenschaften kommt.

Zu Fig. 1 ist das für die Verschleißprüfung verwendete Glasstück in Drauf- und Seitenansicht dargestellt. Das Gewicht des Glas stücks beträgt 1 kg. Für die Verschleißprüfung wird das Glas stück mit einem Hub von 140 mm hin und her bewegt (siehe Fig. 2). Die Unterlage besteht dabei aus dem zu testenden Dichtungs streifen.

Analog zu Fig. 2 ist gemäß Fig. 3 eine Anordnung zur Ermittlung der dynamischen Reibung zwischen einem konkav oder ballig ge formten Glasstück und der Unterlage dargestellt. Die Belastung beträgt 1 kg wie im Beispiel nach Fig. 1, während bei Fig. 5 die Belastung in der Hochtemperaturprüfung 3 kg bei einem Hub H von 140 mm beträgt.

Claims

1. Dichtungsstreifen, bestehend aus einem durch Koextrusion und anschließender Vulkanisation hergestellten Beschich tungsfilm oder -belag auf einer Polymer-Masse, die ein Polymer umfaßt, das im wesentlichen aus einem Ethylen-Propylen-Dien besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Beschichtungsfilm oder -belag eine Mi schung aus einem Silan-modifizierten Polymer und einem Harz umfaßt, das nicht vollständig bei der Vulkanisation schmilzt.

2. Dichtungsstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Mischung einen Organozinnkatalysator ent hält.

3. Dichtungsstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Harz aus einem Nylonharz besteht.

4. Verfahren zum Herstellen eines Dichtungsstreifens, das folgende Schritte umfaßt:

- Koextrusion eines Beschichtungsfilms oder -belags auf einer Polymermasse, die ein Polymer umfaßt, das im wesent lichen aus einem Ethylen-Propylen-Dien besteht, sowie
- Vulkanisation des genannten Terpolymers,

dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Beschichtungsfilm oder -belag eine Mi schung aus einem Silan-modifizierten Polymer und einem Harz umfaßt, das nicht vollständig bei der Vulkanisation schmilzt.