DE2254912A1 - Laufsohle aus einem elastischen kunststoff, sowie verfahren zur herstellung derselben - Google Patents

Description

Deutsche Sempesit Gesellschaft a_eb_o

Laufsohle aus einem elastischen Kunststoff sowie Verfahren sar Herstellung derselben

Die Erfindung bezieht sich auf eine Laufsohle aus einem elastischen, vorzugsweise geschäumten Kunststoff auf von Polyurethan, die Ruß enthält, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung derselben« ,

Laufsohfen aus Polyurethan besitzen hervorragende mechanische Eigenschaften. So ist beispielsweise des? Abrieb wesentlich geringer als bei Sohlen aus Gummi od©r PVC» Sohlsn, di© aus Polyurethanschaum bestehe«_$ woisera bed geringem Gewicht ofoonfalls fast dia gleichen Abriebwert© auf wie kompaktes Polyurethan. Di® Ursache dafür ist darin.su srblieken₉ daß fo©i der Erzeugung von Sohlen aus geschäumtem Polyurethan die polyurethanbildenden Komponente» in ©ine Form ©iagespritst werden, wobei

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ein Integralschaum entsteht. Die äußere dünne Haut besteht praktisch aus kompaktem Polyurethan, sodaß diese guten Abriebwerte erreicht werden.

Für bestimmte Zwecke genügt es jodoch nicht, daß die mechanischen Eigenschaften der Sohle hervorragend sind, es muß auch eine gewisse elektrische Leitfähigkeit gewährleistet sein. Obwohl die Kunststoffe auf Basis von Polyurethan nicht als elektrische Isolatoren anzusehen sind, war es bislang nicht möglich, eine Schuhsohle zu erzeugen, die solche elektrische Eigenschaften aufweist, daß sie als antistatische Laufsohle zu bezeichnen wäre. Im allgemeinen wird gefordert, daß ein spezifischer Durchgangswiderstand zwischen Io al.cm und lo⁸ Sl. cm (DIN 53 482) vorliegt.

Von der Industrie wird immer häufiger die Forderung gestellt, daß Arbeitsschuhe antistatische Sohlen aufweisen. Diese Forderung ist von größter Wichtigkeit für die Sicherheit, da viele Industriezweige organische Lösungsmittel und feuergefährliche Substanzen verwenden. Da jedoch weiters elektrisch isolierende Bodenbeläge in der Industrie immer mehr zur Verwendung gelangen, ist die Gefahr der elektrischen Aufladung von Schuhsohlen und einer dadurch bedingten Funkenbildung wesentlich erhöht worden.

Nun ist es zwar bekannt geworden, Kautschuk- und Kunststoffmischungen leitfähigen Ruß zuzusetzen, um den Widerstand

der daraus hergestellten Körper zu erniedrigen. Allerdings ist dafür ein Zusatz von größenordnungsmäßig Jo Gewr/6 erforderlich, um eine entsprechende Senkung zu erreichen. Bei Polyurethan verschlechtert jedoch ein derartig hoher Zusatz von Ruß die Eigenschaften so sehr, daß der Kunststoff nicht mehr für Schuhsohlen verwendet werden kann. Insbesondere ist das Rißwachstum so groß, daß mit einer sofortigen bzw. frühzeitigen Zerstörung der Sohle gerechnet werden mail.

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Weiters sind bereits Artikel aus Polyurethan bekannt geworden, welche Graphit enthalten. Artikel aus einer derartigen Mischung wurden jedoch keiner Kniekbeansprudhung unterworfen, es wurden bei diesen Artikeln die gleitvefbeeieerndett Eigenschaften des Graphits ausgenutzt· - .

Nun ist zwar bereits ein synergistischer Effekt von Ruß und Graphit betreffend die elektrische Leitfähigkeit bei Gummimischungen bekannt geworden· Aus den soeben erwähnten Gründen hat die Fachwelt jedoch bei'Polyurethan eine derartige Kombi- * nation bisher nicht versucht.

Erfindungsgemäß hat sich hingegen überraschenderweise herausgestellt, daß eine Laufsohle, die neben verhältnismäßig geringen Mengen von Ruß - vorzugsweise zumindest teilweise leitfähigem Ruß - zusätzlich Graphit enthält, aen erwähnten Forderungen hinsichtlich antistatischer Eigenschaften entspricht. Die Tatsache, daß es möglich ist, Schuhsohlen aus Kunststoff auf Basis von graphithaltigem Riyurethan herzustellen, wobei das Rißwechstura. (gemessen nach der Ross-Flex-Methode ASTM ß 52-55, 1965) dem einer Sohle aus dem gleichen Material , ohne Graphit gleicht, war durchaus überraschend und nicht zu erwarten. Das Rißwachstura beträgt ungefähr 3» %

Das Kohlenstoffatom im Graphit weist drei homöopolare Bindungen zu den anderen Kohlenstoffatomen in der gleichen Ebene auf. In einer Ebene werden von den Kohlenstoff atomen regelmäßige" Sechsecke gebildet. Die vierte Valens ist eine metallische Bindung« Durch diesen Aufbau entstehen einzelne Schichten, deren gegenseitiger 'Zusammenhalt sehr gering ist« Dadurch ist di® s©lss£©rende Wirkung des Graphits au erklären» Durch die 4. Hertigkeitj (S.h. die metallische'Bindung, erklärt sich die relativ hohe elektrische Leitfähigkeit des GraphitSo Jedoch ist gerade durch diese schichtförtnige Struktur zw erwarten, daß der, Graphit

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dir di seine Neigung ,lange dünne Aggregate zu bilden, im Kunststoff Kerbstallen verursacht. Kunststoffe auf Basis von Polyurethan weisen eine große innere Dämpfung auf, sodaß gerade diese Kunststoffe sehr empfindlich gegenüber Knickbeanspruchungen sind· Ura Sohlen aus Kunststoff auf Basis von Polyurethan zu entwickeln, die Graphit enthalten,mußte ein technisches Vorurteil überwunden werden, um die Wirkung von Graphit und Ruß bei PolyurethanLaufsohlen zu nutzen· Die Tatsache« daß erfindungsgemäß eine Kombination von Graphit und Huß in den gegebenenfalls geschäumten Polyurethankörpern nicht zur wesentlichen Verschlechterung des Rißwachstums beitragt« ist vielleicht darauf zurückzuführen, daß die durch die große innere Dämpfung des Polyurethans bei Biegebeanspruchungen aufgebaute Wärmestauung aufgrund der metallischen Bindungen des Graphits überraschend schnell abgeleitet werden kann.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung beträgt das Verhältnis von Ruß zu Graphit ungefähr 4:1 bis ungefähr lsi, vorzugsweise ungefähr 3 » 1 bis ungefähr 1,5 ' 1· Der synergistische Effekt von Ruß und Graphit wirkt sich bei Polyurethanen insbesondere bei den oben gegebenen Gewichtsverhältnissen besonders günstig aus.

Enthält die Laufsohle ungefähr o,ol5 g bis ungefähr o,12 g, vorzugsweise -etwa o,o2 g bis etwa o,o7 g der Mischung aus Ruß und Graphit pro cm des Kunststoffes auf Basis von Polyurethan, wobei die Mischung aus Ruß und Graphit ungefähr 5 bis ungefähr Io Gew.' vorzugsweise ungefähr 6 Gew.-% bis ungefähr 9 Gew.-9& des Kunststoffes beträgt, so kann durch diese besonders geringen Mengen in der Mischung ein Widerstand zwischen ungefähr Io und ungefähr Io Αλ.cm erreicht werden, wobei gleichzeitig das hohe Eigenschaftsniveau von Polyurethansohlen erhalten bleibt.

von Io mm, so ist der Reibungskoeffizient gleich dem einer

Liegt die Teilchengröße des Graphits ungefähr in der Größenordnung von Io mm, so ist der Ri
Sohle ohne Graphitzusatz.

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DaS Verfahren zur Herstellung einer Laufsohle, A/obe,i ein fließfähiges Medium, welches Verbindungen mit freien NCO-Gruppen aufweist und ein fließfähiges Medium, welches aktive Wasser- ' · stoffatome aufweist, und wobei zumindest eines der Medien^äRuß enthält, miteinander vermischt und in eine Form eingebracht werden, besteht darin, daß vor dem Mischen beiden Medien Graphit zugesetzt wird. Es war vollkommen unerwartet, daß die beiden kunststoffbildenden Medien mit einem Zusatz von Graphit noch eine derartig niedrige Viskosität aufweisen, daß sie leicht und sicher verarbeitet werden können. So kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit'einem normalen Spritzgußagregat gearbeitet werden.

Die Erfindung wird nun im folgenden anhand eines Beispiels näher erläutert.

Es werden 603 Gewichtsteile eines Prepolymers, d.h. der Mischung, die freie NCO-Gruppen enthält, mit 567 Gewichtsteilen eines Härters, d.h« der Mischung, die freie Wasserstoffatome enthält, in einem Spritzgußaggregat., vereinigt und in eine Sohlenform eingespritzt. Der Härter enthält 21 Gewichtsteile des elektrisch leitfähigen Rußes und 9 Gewichtsteile Pudergraphit. Das Prepolymer enthält 31,5 Gewichtsteile des elektrisch leitfähigen Rußes und I? Gewichtsteile Pudergraphit. Die Teilchengröße des Pudergraphite beträgt 3 bis 4 χ Io mm. Der spezifische Widerstand einer danach hergestellten Sohle ist Io Sj. cm.

- Patentansprüche -

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Claims (5)

1. Patentanspr ü . c h e

   fl .j Laufsohle aus einem elastischen, vorzugsweise geschäumten Kunststoff auf Basis von Polyurethan, die Ruß enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufsohle zusätzlich Graphit enthält,und daß vorzugsweise zumindest ein Toil des Rußes ein elektrisch leitfähiger Ruß ist.
2. 2. Laufsohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Ruß zu Graphit ungefähr 4 : 1 bis ungefähr 1:1, vorzugsweise ungefähr J : 1 bis ungefähr 1,5 i 1 beträgt.
3. 3. Laufsohle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ungefähr o,ol5 g bis ungefähr o,12 g, vorzugsweise ungefähr o,o2 g bis ungefähr o,o7 g der Mischung aus Ruß und Graphit pro cm des Kunststoffes auf Basis Polyurethan vorliegt, wobei die Mischung aus Ruß und Graphit ungefähr 5 Gew. -',i bis ungefähr Io Gew.-%, vorzugsweise ungefähr 6 Gew.-& bi3 ungefähr 9 Gew.-% des Kunststoffes beträgt.
4. 4. Laufsohle nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße des Graphits ungefähr in der Größen-Ordnung von Io mm liegt.
5. 5. Verfahren zur Herstellung einer Laufsohle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein fließfähiges Medium, welches Verbindungen mit freien NCO-Gruppen aufweist und ein fließfähiges Medium, welches aktive Wasserstoffatome aufweist und wobei zumindest eines der Medien Ruß enthält, vermischt und in eine Form eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß vordem Mischen beiden Medien Graphit zugesetzt wird.

   Deutsche Semperit Gesellschaft m.b.H.

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