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Methode zur Herstellung von elastischen Materialien Bekanntlich werden
heute eine große Anzahl elastischer,gummiartiger Materialien hergestellt,in den
verschiedensten Qualitäten,Härten,usw. und um hier gewisse Ansprüche zu erfüllen,
werden äe nach Fall,Materialformulierungen verwendet,die oft sehr spezifische physikalische/chemische
Eigenschaften haben müssen.
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Teile/Gegenstände aus Gummi werden meistens ganz aus einer einzigen
Materialsorte hergestellt und sie werden oft gerade aus Grund des Verlangens nach
spezifischen Eigenschaften verhältnismäßig teuer durch die Materialkosten insich,oder
durch die Art der Herstellung.Dieses geschieht,obwohl man oft einige spezifische
Eigenschaften nur an gewissen StelLen,wie z.B.an der Materialoberfläche,benötigt.
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Ein illustrierendes Beispiel für das Letztere dürften Gieß-o.ä.
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Formen aus Siliconkautsc3uk sein,wo man die selbsttrennenden Effekte
des Siliconkautschuks mehr oder weniger nur an der Formoberfläche und in deren unmittelbarer
Nähe benötigt.
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Trotz dieser Tatsache wird meistens die Gesamtform aus Siliconkautschuk
hergestellt.
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Kombinationen wie z.B.zwischen Gummi und Geweben,verschiedenen Kunststoff-Fasern,Metalldraht
usw.sind verhältnismäßig gewöhnlich, wie z.B.bei Autoreifen,Keilriemen,usw.-Dagegen
kommen Kombinationen zwischen zwei oder mehreren Gummisorten sehr selten vor und
wenn überhaupt,dann nicht als ein einheitliches hergestelltes Material das die verschiedenen
Eigenschaf ten/Vorteile direkt kombiniert,sondern die Kombination erfolgt durch
Zusammenkleben o.ä.nach der eigentlichen Materialherstellung in extra danach vorgenommenen
Operationen.
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Bei der ilerstellung von Kautschukmaterialien der verschiedensten
Typen werden eine Menge pulver-o.ä.förmiger Füll-oder Zusatzmaterialien verwendet,die
sich jedoch als ein Bestandteil des Endmaterials erweisen ohne dabei selbst durch
ihre Natur oder Form insich eine elastische und/oder verstärkende Funktion voll
ausüben zu können.
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Die vorliegende Erfindung will hier eine wesentliche Lücke füllen
durch die Herstellung von Materialkombinationen die technisch/ ökonomisch erhebliche
Vorteile gegenüber den jetztigen Gummimaterialien bietet.
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Ein prägnantes Beispiel für solche Vorteile,die durch vorliegende
Erfindung erreichbar werden,ist z.B. daß die bekannte Reiß-Weiterreißgelegenheit
von kaltvulkanisierenden Siliconkautschuken wesentlich verringert werden kann,durch
die Beimischung einer grösseren Anzahl verschieden geformter Teile/Teilchen aus
hochelastischen Natur-oder Synthetischen-Kautschuken,d.h.Kautschukmaterial mit einer,gegenüber
dem als Matrix verwendeten Siliconkautschuk,weit höheren Zugfestigkeit.
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Im Rahmen vorliegender Erfindung ist dabei beachtet,daß die Vermischung
nicht siliconbasierter Kautschuke/Gummimaterialien, eine besondere Behandlung/Beimischung
erhalten,die eine Bindung zwischen der Siliconkautschuk-Matrix-Masse und den herkömmlichen
Gummimaterialien gewährleisten wird.
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Das Ziel des vorher erwähnten Anwendungsbeispieles ist,eine Kombination
herzustellen,zwischen Siliconkautschuk und einem mehr oder weniger herkömmlichen,hochelastischen
Kautschuktyp,wobei dieser Letztere eine weit bessere Zugfestigkeit besitzt,so daß
sich durch die Kombination zwischen beiden Materialtypen in dem Endprodukt eine
Verbesserung der Zug-u.a.Festigkeiten ergibt, in Proportionen zu den respektiven
Anteilen der verstärkenden oder den umgebenden (herkömmlichen) Kautschuktypen und
deren Eigen -schaftem.
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Hierbei ist im Rahmen der Erfindung auch bedacht,daß man die selbsttrennende
Natur des Siliconkautschuks in den Materialflächen beibehält und andere nicht siliconartige
Kautschukteile von z.B.der Oberfläche einer Kunstharz-Gußform mehr oder weniger
entfernt.
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Bei genannten Anwendungsbeispiel wird also ein fertiges Kautschukmaterial
mit einem anderen Kautschukmaterial wie das Siliconkautschukmaterial,welches in
der Endherstellungsphase vermischt wird, wobei diese Vermischung so verlaufen soll,daß
sich die zwei oder mehrere verschiedene Kautschuktypen fest miteinander verankern.
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Dieses wird hauptsächlich dadurch erreicht,daß man die herkömmlichen
Kautschukteile einer Vorbehandlung unterzieht,mit einem Siliconhaftvermittler,so
daß sich nachher eine molekulare Brücke zwischen dem herkömmlichen Kautschuk und
den umgebenden Siliconkautschuk bildet.Diese Vorbehandlung kann auf einfachem Wege
geschehen,wie z.B. durch eine mehr oder weniger längere Imprägnierung in z.B.einer
wässerlichen Lösung eines Silanhaftvermittlers.
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Durch die Länge der Einwirkung einer solchen Lösung läßt sich die
Schicht/Tiefe der Diffusion des Haftvermittlers in das herkömmliche Gummi bestimmen.
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Es ist nicht notwendig,eine solche Behandlung in einer wässerigen
Lösung vorzunehmen,dieses kann auch mit anderen Lösungsmitteln geschehen oder durch
eine Sprayprozedur und/oder wenn die herkömmlichen Gummiteile für vorerwähnte Zwecke
hergestellt sind, können sie bereits die entsprechenden Haftvermittler/Molekulare,
aktive Bindungssubstanz enthalten.(in dem Fall silicon/d.h.siliziumverwandte Moleküle)
-Der Prozentanteil von Nichtsiliconkautschuk in einem Siliconkautschuk kann selbstverständlich
in weiten Grenzen variieren,wie beispielsweise zwischen 1% bis 80% oder mehr.Bei
vorstehendem Beispiel ist auf keine Weise ausgeschlossen,daß Siliconkautschuke von
verschiedenen Qualitäten kombiniert werden,z.B.werden Teile von warmvulkanisierendem
Siliconkautschuk in einen kaltvulkanisierenden Siliconkautschuk beigemischt,wobei
die Teile,welche vulkanisiert sind,beispielsweise extrudierte Fäden o.ä.eine weitgehend
höhere Zugfestigkeit besitzen als der kaltvulkanisierende Komponent.
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Was die Form der Zusätze von einem fertig vulkanisierten Kautschuk
sei es Siliconkautschuk oder andere Eautschuktypen,betrifft,so ist sie keinen Begrenzungen
unterworfen.Sie kann beispielsweise auch einen schaumförmigen Charakter haben oder
in Form von Fäden die einen mehr oder weniger kurzen Charakter haben geschehen.
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Will man z.B.besonders eine Erhöhung der Zugfestigkeit erreichen,
werden vorzugsweise Materialien mit einem Unterschied zwischen Durchmesser und Länge
beorzugt. (z.B.kurze,runde,o.a.förmige Gummifäden von 0,2 mm x 2,5 mm Länge) -
Beispielsweise
nun Fäden oder Teilchen die solche Unterschiede aufweisen von 1:3 oder 1:30 oder
mehr,ohne daß diese Beispiele eine Begrenzung darstellen sollen.
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Sollen dagegen die in einem hersustellenden Kautschuk beigemischten,schon
fertig vernetzten Kautschukteilchen mit einer oder der anderen Form dazu dienen,eine
mehr oder weniger Verringerung des Volumen darstellen,dann können diese Fremdteile
eine runde Form haben,beispielsweise auch aus Schaumteilen bestehen,wobei die Formen
nicht unbedingt dieselben sein müssen,es können in diesem Fall auch abgerissene
oder zerkleinerte Abfälle,z.B.Abfälle aus Gummischaum,sein.
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Um eine Entfernung der gewöhnlichen Gummianteile einer Mischung noch
nicht zu Ende vernetzter Silicongummimischung (mit Härter) von einer Formfläche
in einer Siliconkautschukform zu erreichen, muß sie auch den nötigen Trenneffekt
aufweisen wie das Siliconkautschuk sonst von Natur aus hat,dieses ist teils durch
die Unterschiede in dem spezifischen Gewicht erreichbar.
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Nur als Beispiel wird erwähnt,in einem Siliconkautschuk mit einem
spezifischen Gewicht von 1,3 Gramm/cm2 werden beigemischt eine nichtsiliconförmige
Gummi arzt mit einem spezifischen Gewicht von 1,15 Gramm/cm3,so wird in diese Mischung
eine Tendenz vorhanden sein,die diesen Körper mit einem geringerem spezifischen
Gewicht zum Steigen bringt,d.h.also steigen in der noch nicht zu Ende abgehärteten
polemerisierten Mischung,welches eine Entfernung von der Formfläche bewirkt.
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Eine andere Art diese Entfernung zu beeinflussen ist,daß die geometrischen
Formen der Füll/Armierungsmaterialien (aus den herkömm lichen Gummiarten) so angepaßt
sind zu der Viscosität des umgebenden Materials (und noch nicht abgehärteter Siliconmasse),daß
sich die Gummiarmierungsmaterialien aus fließtechnischen/hydrauiiscen Gründen sozusagen
von selbst einen gewissen Abstand von der Formoberfläche erhalten.
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Eine nachträgliche Möglichkeit der Beeinflussung der Oberfläche besteht
darin,daß man die wichtige Formoberfläche mit Siliconöl behandelt,so daß sich dieses
Öl auch in die herkömmlichen Gummiteile hereindiffundiert,sollten diese zu nahe
an der Formoberfläche liegen.
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Hierbei ist wesentlich die Vulkanisationszeit von einer z.B.
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kaltvulkanisierenden Siliconkautschukmasse,die Zähigkeit dieser Masse,die
Konstitution der Füll-oder Armierungskörper aus anderen Typen von Kautschuk oder
anderen Qualitäten von Siliconkautschuk und die Vulkanisationszeit,so läßt sich
der Abstand regulieren zwischen z.B.der Formoberfläche und nichtsiliconähnlichen
Füll-oder Armierungskörpern und damit auch die Gewährleistung der perfekten Trennungseigenschaften
des Pursilicons mit den im Hintergrund liegenden zugfesten Komponenten,die der gesamten
Form eine wesentlich höhere mechanische Ressistance geben.
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Andererseits ist es auch möglich,Seperations-oder Ansammlungseffekte
auf gewissen Stellen hervorzurufen,dadurch daß die Füll-oder Armierungskörper in
schon beschriebener Mischung einem elektrischen Feld ausgesetzt sind,wobei sie verschieden
darauf ansprechen.
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Diese Verschiedenheit der Ansprechbarkeit kann darauf beruhen, daß
das verstärkende Material (z.B.in Faden-Form) in sich eine schwächere oder stärkere
dielektrische Eigenschaft hat,oder daß eine solche Eigenschaft absichtlich bei der
Herstellung erreicht wurde.
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Die verschiedenen elektrostatischen o.ä.Beeinflußbarkeiten bestehen
also entweder von dem Grundmaterial insich,in diesem Falle der Siliconkautschukmasse,dem
Füll-Armierungsmittel aus herkömmlichen Gummiarten,welche aus natürlichen Gründen
mehr oder weniger ansprechbar sind für ein solches elektrostatisches Feld,d.h.sie
ziehen oder stoßen sich je nach den Ladungsverhältnissen an oder ab und/oder man
hat sie absichtlich in der Herstellungsphase mehr oder weniger ansprechbar gemacht,z.B.durch
Beimischung von Kohlepuder oder Antistatikum und/oder dadaurch,daß sie eine hohe
Aufladekapazität aufweisen.Auch magnetische Beeinflußbarkeit eines oder des anderen
Komponenten kann erreicht werden durch die Inkorporation von ferromagnetsich ansprechbaren
Materialien,wie Fe-Oxyd usw.-Durch die verschiedene Anbringung der Felder kann auch
im Verhältnis zu einer Form eine gewisse Anreicherung von Partikeln erreicht werden,durch
die genau umgekehrte Sache,nämlich die Partikel werden in einer gewissen Phase der
Aushärtung des Komponenten, (in einer noch flüssigen Phase)aufgeladen.und nach einer
Weile findet ein Feldwechsel statt,so daß die entsprechenden Materialien hinge-oder
reppetiert
reagieren,so daß sie dann im Verhältnis zur Polemeriation-oder Vulkanisationszeit,oder
Erstarrungszeit,o.ä.
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einen entsprechenden Abstand oder Konzentration erreichen.
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Andere Anwendungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können z.B.sein,die
Vermischung von schon fertigen Kautschukteilen verschiedener Formate in eine Masse,die
in üblicher Weise nachher in eine Form verspritzt und anschließend vulkanisiert
wird.
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Auch hier werden also die verschiedenen Materialtypen 1,2,3,4, oder
mehr Typen,zu einem fusionsmäßig gesehenen,einheitlichen Körper verbunden.Ein Beispiel
hierfür würde die Verspritzung (oder vergießen)einer Silicon-oder Kautschukmasse
sein,die mit mehr oder weniger groben/unregelmäßig geformten Teilen eines schon
fertig vulkanisierten Gummimaterials vermischt ist.
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Es gibt hier bei der Vermischung von herkömmlichen Kautschuktypen
mit anderen mehr oder weniger herkömmlichen Kautschuktypen,selbstverständlich noch
eine Menge von verschiedenen Anwendungen und das Erwähnte soll lediglich als Beispiel
dienen,insbesondere mit Siliconkautschuk,wegen seiner Imkompaktibilität mit anderen
Kautschuken und der verhältnismäßig niedrigen Zugfestigkeit.
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Es können auch elektrostatische oder hydraulische Kräfte entstehen,z.B.dadurch,daß
eine Masse die verschiedene Komponente enthält bevegt/vermischt wird und dadurch
neue Kräfte (elektrostatische,magnetische,Hydraulische) entstehen,bedingt durch
die innere Reibung,Mischung,usw. -Selbstverständlich können diese Kräfte auch kombiniert
werden mit von außen applizierten Kräften und/oder können die elektrostaischen und/oder
hydraulischen Kräfte abgeschwächt/ausgeschaltet werden,durch Zusätze von z.B. antistatischen
Mitteln,wie Kohlepuder,usw. -Das Erwähnte soll aber auf gar keinen Fall Begrenzungen
darstellen da es wie aus der Erfindung ersichtlich,eine große Zahl von Kombinationsmöglichkeiten
gibt.wenn man hierbei z.B. an den Hauptzweck der Erfindung denkt'nämlich die Verstärkung
eines gummielastischen Materials durch Inkorporation von länglichen elastischen
Körpern und daß das -Gesamtmaterlal in der Herstellungsphase zusammengebunden wird
treten hier besonders große 'dorter3~e bei der Verstärkung von Siliconkautschuken
auf,da diese,besonders
der kaltvulkanisierende Siliconkautschuk,eine
verhältnismäßig geringe Zugfestigkeit besitzt.
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Wenn man sich bei diesem Anwendungsbeispiel allein darauf begrenzt,einen
kaltvulkanisierenden Siliconkautschuk dadurch zu verstärken,daß man der noch nicht
ausvulkanisierten Materialmasse verstärkendes Material inform von runden oder beliebig
andersförmigen,fadenähnlichen warmvulkanisierenden Körpern beisetzt,nur beispielsweise
0,1 mm x 1,o mm Länge (wobei diese Maße keinerlei Begrenzungen darstellen sollen),so
erreicht man je nach Füllungsgrad eine mehr oder weniger hohen Verstärkungseffekt
in dem Endmaterial,ohne daß man gerade bei diesem Beispiel Haftvermittler o.ä.verwenden
muß.
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Sa bei Silicon mit Silicon atomare/molekulare Affinität herrscht,
erfolgt nicht nur die Bindung problemlos,sondern man behält die für Siliconkautschuk
im allgemeinen charakteristischen Eigenschaften,beispielsweise die selbsttrennende
Funktion von den anderen Materialien.
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Gerade diese Funktion findet größte Verwendung bei der Herstellung
von Formen für das Gießen von Kunstharzen und anderen Materialien,wobei diese Formen
oft bei der Entformung der gegossenen Teile erheblich mechanisch beansprucht werden,so
daß sich eine Materialverstärkung im Sinne der vorliegenden Erfindung allein in
dem letzten spezifischen Fall als eine große Verbesserung herausstellen wird.