DE2647524A1

DE2647524A1 - Verbundmaterial aus gummielastomer und polytetrafluoraethylenharz und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE2647524A1
Application number: DE19762647524
Authority: DE
Inventors: Masayasu Tomoda; Yutaka Ueda
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1975-10-23
Filing date: 1976-10-21
Publication date: 1977-04-28
Also published as: DE2647524C2; JPS5251480A; US4133927A; JPS5742031B2

Description

Verbundmaterial aus Gummielastomer und Polytetrafluoräthylenharz und Verfahren zur Herstellung desselben.

Die Erfindung betrifft ein Gummielastomer-Verbundmaterial mit chemischer Reaktionsträgheit, das keine Klebrigkeit und niedrigen Reibungswiderstand aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Gummielastomere sind bisher in weitem Masse auf verschiedenen Anwendungsgebieten wie der Herstellung von Dichtungsmaterialien, Gurten und Riemen, Ventilen, Pumpen usw., verwendet worden, wiesen jedoch den Nachteil auf, dass sie bei längerem Gebrauch, insbesondere unter Druck, klebrig wurden. Es wurde z.B. häufig beobachtet, dass eine Flasche, die über eine län-

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- ti.

gere Zeitdauer mit einem aus einem Gummielastomer hergestellten Korken verschlossen worden war, schwer zu öffnen war und wenn der Korken mit Gewalt abgezogen wurde, blieb ein Teil des Gummis leicht haften und blieb an den inneren Flächen des Flaschenhalses hängen. In einem anderen Beispiel, wenn ein als Ventilgl'ied oder Membran für eine Pumpe oder ein Ventil verwendetes Gummielastomer über eine relativ lange Zeitdauer gegen Metallflächen gepresst wurde, konnte das Ventilglied oder die Membran kaum sofort von den Metallflächen getrennt werden, wenn der Druck nachliess. Dies führte zu einer beträchtlichen Verzögerung der Änsprechsgeschwxndigkext der Pumpe oder des Ventiles. Gummielastomere haben ferner die Nachteile, dass sie nicht genügende Beständigkeit gegen Chemikalien und Abrieb aufweisen.

Durch die vorliegende Erfindung wird nun ein Verbundmaterial geschaffen, das aus einem Gummielastomer und einem Polytetrafluoräthylenharz hergestellt ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Verbundmaterials.

Um die oben beschriebenen Nachteile zu beseitigen, die den Gummielastomeren eigen sind, haben die Erfinder eine intensive Untersuchung der Laminierung von Gummielastomeren mit einer Folie, einem Blatt oder einer Platte oder einem Film aus PoIytetrafluoräthylenharz (im folgenden einfach als PTFE bezeichnet) betrieben, welches für seine hervorragende chemische Reaktionsträgheit, Nicht-Klebrigkeit und niedrigen Reibungswiderstand bekannt ist. Es wurde jedoch gefunden, dass PTFE-Folien, da sie üblicherweise gesintert erhältlich sind, aufgrund ihrer Steifheit geringe Affinität zu Gummielastomeren besitzen. Demzufolge kann die Laminierung durch blosse Anwendung von Druck nicht zufriedenstellend durchgeführt werden und daher ist die Anwendung eines Klebmittels erforderlich. Hierbei fehlt jedoch der PTFE-Folie üblicherweise ihre Affinität zu Klebmitteln, und eine starke Adhäsion oder Haftung kann nicht erzielt werden, wenn die PTFE-Folie so verwendet wird, wie sie ist. Obgleich die Haftung bei der Verwendung

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einer PTFE-Folie, die einer Oberflächenbehandlung einer speziellen Art unterworfen worden ist, stark verbessert wurde, fehlte der behandelten Folie aufgrund ihrer hohen Steifigkeit immer

einem noch Affinität sowohl zu einer Form als auch zu/ Gummie las tomer in einem Ausformverfahrensschritt. Als Folge davon können Falten auf der Folie erzeugt werden, wenn ein Gummielastomer mit gekrümmten oder gewölbten Teilen oder mit einer komplizierten Form mit solch einer PTFE-Folie laminiert werden soll. Wenn weiterhin ein Verbundteil oder zusammengesetzter Gegenstand mit einem von der PTFE-Folie umgebenen Gummielastomerkern hergestellt werden soll, bleibt unerwünschterweise ein Saum oder Falz der PTFE-Folie, wie er ist. Obgleich also ein Verbundteil mit einer einfachen Form wie beispielsweise eine Platte unter Verwendung der PTFE-Folie hergestellt werden kann, ist es nicht möglich, ein Verbundteil mit einer komplizierten Form mit guter Qualität zu erhalten. Weiterhin kann das Verbundteil, auch wenn ein Gummielastomer mit dem PTFE laminiert werden kann, nicht als ein Glied verwendet werden, das bewegt werden muss, wie beispielsweise als Membran für eine Membranpumpe, da der PTFE-FiIm oder die PTFE-Folie aufgrund der Steifigkeit des Filmes bzw. der Folie kaum entsprechend der Deformation des Gummiträgers deformiert werden kann. Dies führt zu Faltenbildung oder Ablösung der Folie.

Es ist eine PTFE-Folie bekannt, die auf ihrer Oberfläche chemisch behandelt ist, um ihr vergrösserte Affinität für Klebmittel zu verleihen (z.B. das unter der registrierten Handelsmarke "Nitoflon Tape" von Nitto Electric Ind.Co. hergestellte Material). Diese PTFE-Folie besitzt verbesserte Hafteigenschaften/ Adhäsionsfähigkeit, ist jedoch noch immer ziemlich steif, so dass die oben aufgezeigten Probleme, die sich bei den üblichen PTFE-Folien ergeben, nicht gelöst werden können. Darüber hinaus verliert die chemisch behandelte Schicht der PTFE-Folie ihre Adhäsions- oder Haftfähigkeit , wenn 6iö ultravioletten Strahlen ausgesetzt wird, und daher nimmt die Adhäsionsfähigkeit in nachteiliger Weise ab, wenn die PTFE-Folie Übe*¹ eine längere Zeitdauer dem Sonnenlicht ausgesetzt wird,

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Um die oben angegebenen Nachteile zu beseitigen, haben die Erfinder weiterhin Untersuchungen durchgeführt und gefunden, dass ein hervorragendes Gummielastomer-Verbundmaterial erhalten werden kann, indem eine poröse Platte, Folie oder Film aus PTFE auf die Oberfläche oder Oberflächen eines Gummielastomerträgers laminiert wird.

Das Verbundmaterial nach der vorliegenden Erfindung enthält eine PTFE-Oberflächenschicht und einen Gummielastomerträger (Substrat) und besitzt so die hervorragenden Eigenschaften des PTFE wie Nicht-Klebrigkeit und dergleichen und ebenfalls die Gummielastizität. Das heisst, dass das Verbundmaterial die folgenden hervorragenden Eigenschaften aufweist:

(1) Chemische Reaktionsträgheit, keine Klebrigkeit und geringen Reibungswiderstand, was sich aus der PTFE-ODerflächenschicht ergibt;

(2) Gute Beständigkeit gegen Kriechen oder Fliessen, da ein Gummielastomer als Träger verwendet wird;

(3) Verbesserte Adhäsions- oder Anhaftfähigkeit zwischen der Trägerschicht und der PTFE-Oberflädhenschicht, da die PTFE-Oberflächenschicht in Form einer porösen Platte, Folie oder Film vorliegt, und

(4) hohe Beständigkeiten gegen Wärme und Korrosion sowohl der Oberfläche als auch des inneren Teiles und verbessertes

Haften zwischen beiden, wenn ein fluorhaltiger Gummi als Träger verwendet wird.

Das Verbundmaterial nach der Erfindung kann all die Probleme lösen, die bei den früheren entsprechenden Materialien, bei denen übliche PTFE-Folien verwendet wurden, auftraten:

(1) Die poröse PTFE-Platte oder Folie kann auf einen Gummielastomerträger mittels aller Arten der Laminierung, ein-

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schliesslich der Anwendung von Druck allein, laminiert werden;

(2) Da das poröse PTFE-Material aufgrund geringer Steifigkeit und hoher Flexibilität eine hervorragende Affinität zu einer Form und einem Gummielastomer besitzt, können leicht Formstücke oder Laminate in verschiedenartigen Formen»hergestellt werden;

(3) Wenn die gesamte äussere Oberfläche eines Gummielastomerträgers mit einem porösen PTFE-Material laminiert wird, ist der Saum oder Rand des porösen PTFE-Materials kaum merklich sichtbar, und daher können ausgeformte Verbundteile oder zusammengesetzte Gegenstände mit gutem Aussehen erhalten werden, und

(4) Sogar wenn ein Verbundmaterial, bei dem solch ein poröses PTFE-Material verwendet ist, unter Deformationsbedingungen oder in Teilen, die hohe Flexibilität erfordern, angewendet wird, kann die poröse PTFE-Schicht wegen der geringen Steifigkeit und der hervorragenden Flexibilität des porösen PTFE-Materials genau und dicht der Deformation des Gummiträgers folgen, wobei weder Faltenbildung der porösen Schicht noch Abtrennung derselben stattfindet.

Entsprechend einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren zur Herstellung des Verbundteiles oder zusammengesetzten Gegenstandes, der aus Gummielastomer und einer porösen PTFE-Folie oder -Platte hergestellt ist, die Verfahrensschritte der Schaffung eines vulkanisierbaren Gummielastomeren und das Laminieren wenigstens einer Oberfläche des vulkanisierbaren Gummielastomeren mit der porösen Folie oder Platte bei einer Temperatur und einem Druck und über eine Zeitdauer, die ausreichend sind, um Vulkanisierung des vulkanisierbaren Gummielastomeren zu bewirken. (Der Ausdruck ^IJGummielastomer", der hier verwendet wird, soll ein vulkanisiertes Gummielastomer bedeuten.)

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Es ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gummielastomer-Verbundmaterial zu schaffen, das keine Klebrigkeit, niedrigen Reibungswiderstand und gute Beständigkeit gegen Chemikalien aufweist.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein

Gummielastomer-Verbundmaterial zu schaffen, das als Dichtungsoder ovalem mittel, für O-Ringe (Dichtungsringe mit rundem/Querschnitt), Manschetten, Packungen, Unterlagsscheiben, Bänder, Gurte oder Riemen (z.B. Antriebsriemen), Ventile, Klappen, Schieber und Absperrorgane, Membranen, Diaphragmen und dergleichen brauchbar ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines aus Guramielastomer und PTFE hergestellte Verbundmaterials zu schaffen, bei dem eine starke Adhäsion oder Haftung zwischen der PTFE-Folie und dem Gumraielastomer erzielt

Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Gummielastomer kann aus irgendwelchen natürlichen Gummis und synthetischen Gummis wie Butadien-Styrolgummi, Butyrylgummi, Nitrilgummi, fluorhaltigem Gummi, Chloroprengummi, ürethangummi, Silikongummi und dergleichen bestehen. Diese Gummis besitzen üblicher-

r> y ρ

weise eine Elastizität von 10 bis 10 dyn/cm .

Die für die vorliegende Erfindung brauchbare poröse PTFE-Folie oder - Platte kann durchgehende Poren mit einer Porosität von 20 bis 95 % (gemeint sind hier und überall im folgenden, wenn dieser Ausdruck auftritt, "Volumen-%"). Beispielsweise können die Platten oder Folien aus PTFE wie folgt beschaffen sein:

(1) PTFE-Papier

Typisch für das PTFE-Papier £nd ein flexibles nicht gewebtes papierartiges, pappenartiges oder plattenartigei Blatt, wie es beispielsweise in dem US-Patent No, 3 003 912 oder in der

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Japanischen Patentveröffentlichung (Patent Publication) No. 5244/1967 beschrieben ist, das erhalten wird, indem fasriges Pulver aus PTFE in einem flüssigen Medium dispergiert, die entstehende Dispersion gefiltert wird,um so eine (Papier-) Bahn zu bilden, die Bahn getrocknet und die getrocknete Bahn bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes von PTFE, d.h. 327°C, gesintert wird, und die eine Porosität von 40 bis 90% und eine mittlere Porengrösse von 5 bis 20 u besitzt, oder das oben beschriebene papieraitige, pappenartige oder plattenartige Blatt, das zusammengedrückt oder verdichtet ist, wie es in der Japanischen Patentveröffentlichung (Patent Publication) No. 1324/1971 beschrieben ist, um die Porosität und die mittlere Porengrösse zu erniedrigen (d.h. eine Porosität von 20 bis 50% und eine mittlere Porengrösse von 0,5 bis 6 μ zu erzeugen). Für die Zwecke der Erfindung ist dieses PTFE-Papier vom Standpunkt des Herstellungsverfahrens am meisten zu bevorzugen, da es leicht auf einen Gummiträger nur durch Anwendung von Druck allein leicht auflaminiert werden kann, und ebenfalls aufgrund der Tatsache, dass die Oberfläche des entstehenden Verbundmaterials bei einem bestimmten Härtegrad glatt ist.

(2) Ungesintertes PTFE-Band

Ein flexibles poröses Blatt mit einer relativ glatten Oberfläche, das dadurch erhalten wird, dass feines Pulver aus PTFE, das durch eine Emulsionspolymerisation von Tetrafluoräthylen erhalten worden ist, mit einem Schmieröl (Schmälze) gemischt, die Mischung einer Pastenextrusion (engl.:paste extrusion) unterworfen und das extrudierte Material (z.B. durch ein Walzenquetschwerk) durch Walzen gepresst wird. Dieses Blatt besitzt eine feine mittlere Porengrösse von 0,2 bis

5,0 μ und ein Schüttgewicht (Dichte) von etwa 1,2 bis 1,7 g/cm Dieses Blatt ist im US-Patent No. 3 002 770 beschrieben und wird im allgemeinen als ungesintertes PTFE-Band bezeichnet und wird in weitem Masse als Dichtungsmaterial für eine Verbindung mit Gewinde verwendet. Weiterhin wird in dem US-Pa-. tent No. 3 664 915, der Deutschen Offenlegungsschrift

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2.123.316 und der Japanischen Patentveröffentlichung (Patent Publication) No. 13560/1967 ein Band mit einer verringerten Dichte von 0,05 bis 1,6 beschrieben, das dadurch erhalten wird, dass das ungesinterte Band ohne Verringerung seiner Breite einachsig gestreckt wird, oder vorzugsweise durch Sintern des besagten gestreckten Bandes bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des PTFE, wobei die Porosität beibehalten wird, wie sie ist (d.h. ohne Brechen der Poren). Diese Bänder mit einer Porosität von 25 bis 95 Vol.-% und einer mittleren Porengrösse von 0,2 bis 5,0 μ können ebenfalls für die Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

(3) PTFE-Gewebe

Stoff oder Tuch, das aus PTFE-Faser gewebt oder gewirkt ist.

(4) PTFE-FiIz

Aus PTFE-Faeer hergestellter Filz, Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird es bevorzugt, dass der Filz so dünn wie möglich ist.

(5) Folie, die durch Spalten von PTFE-Sohaum

erhalten worden ist.

Die poröse PTFE-Folie oder das poröse PTFE-Blatt kann aus dem PTFE allein bestehen oder kann ferner Pulver von anorganischen Substanzen wie Titanoxid, Siliciumoxid, Glas usw. und/oder synthetisches Harzpulver wie ein Tetrafluoräthylen-hexafluorpropylen-Copolymer und ein Ä'thylen-tetrafluoräthylen-Copolymer enthalten. Obgleich die Dicke der porösen PTFE-Folie, -Platte oder -Blattes nicht kritisch ist und in Abhängigkeit von dem Verwendungsendzweck des Verbundmaterials variieren kann, liegt sie üblicherweise im Bereich von 0,05 bis 5 mm, vorzugsweise unterhalb 3 mm. Wenn die Dicke oberhalb des so angegebenen Bereiches liegt, fehlt dem entstehenden Verbundmaterial Flexibilität.

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In groben Zügen gesagt, kann die Laminierung der porösen PTFE-Folie oder des porösen PTFE-Blattmaterials auf einen Gummielastomerträger durch die folgenden drei Verfahren durchgeführt werden:

(A) Verfahren, bei dem eine poröse PTFE-Folie oder -Platte oder ein poröses PTFE-Blattmaterial auf einen Gummielastomerträger durch blosse Anwendung von Druck laminiert wird;

(B) Verfahren, bei dem die Laminierung einer porösen PTFE-Folie oder -Platte oder eines porösen PTFE-Blattmaterials auf einen Gummielastomerträger unter Verwendung eines Klebmittels durchgeführt wird, und

(C) Verfahren, bei dem die Laminierung eines Gummielastomerträgers mit einer porösen PTFE-Folie oder -Platte oder einem porösen PTFE-Blattmaterial durchgeführt wird, indem auf die Oberfläche der PTFE-Folie oder -Platte oder des Blattmaterials eine Lösung aus dem Gummielastomer aufgebracht wird.

Bei dem Verfahren (A) kann zusätzlich zu dem Druck auch Wärme angewendet werden. Bei den Verfahren (B) und (C) kann das Anhaften durch Anwendung von Druck und Wärme bewirkt werden.

Das Verfahren (A) ist aufgrund seiner Einfachheit bei der Durchführung zu bevorzugen. Das am besten für die Anwendung des Verfahrens (A) geeignete poröse PTFE-Material ist das PTFE-Papier, da das PTFE-Papier, wie oben bereits erwähnt, durch blosse Anwendung von Druck zufriedenstellend haftend auf einen Gummiträger aufgebracht werden kann. Das sehr flexible PTFE-Papier kann auf jede beliebige Form des Gummiträgers durch das Verfahren (A) auflaminiert werden.

Zusätzlich zur Vergrösserung der Haftung oder Adhäsion durch die Verwendung eines Klebmittels besitzt das Verfahren (B) noch eine besondere Wirkung in folgender Hinsicht. Wenn nämlich das Verbundmaterial in einem flüssigen Medium verwendet

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wird, das das Gummielastomer-Material angreifen kann, kommt das Medium leicht mit dem Gummielastomerträger durch die Poren des porösen PTFE-MateriaIs hindurch in Kontakt und greift dieses an, wenn das Verbundmaterial nach dem Verfahren (A) erhalten worden ist. Andererseits besitzt das nach dem Verfahren (B) erhaltene Verbundmaterial den Vorteil, dass, wenn ein Klebmittel mit einer Beständigkeit gegen das Medium für die Laminierung verwendet wird, das aufgebrachte Klebmittel die Poren des porösen PTFE-Materials verstopft und auf der Oberfläche des Guraraielastomerträgers eine Schicht bildet, die für das Medium undurchdringbar ist, wodurch es auf diese Weise zum Schutz des Gummielastomerträgers gegen das Angreifen dient. Der Nachteil des Verbundmaterials, der von der Porosität des bedeckenden porösen PTFE-Materials herrührt, kann durch das Verfahren (B) vermieden werden. Bei dem Verfahren (B) wird das Klebmittel entweder auf den Gummielastomerträger oder auf das poröse PTFE-Material oder auf beide Materialien aufgebracht. Es soll bemerkt werden, dass das Aufbringen einer grossen Menge des verwendeten Klebmittels auf die Oberflächen des porösen PTFE-Laminierungsmaterials, wobei dieses durch eine Anzahl von Poren gequetscht oder verschmiert wird, die günstigen Eigenschaften des Verbundmaterials nach der Erfindung beträchtlich verschlechtert, so dass es wünschenswert ist, zu verhindern, dass das Klebmittel auf den Oberflächen des porösen PTFE-Laminierungsmaterials aufgebracht wird. Obgleich irgendwelche beliebigen Arten von Klebmitteln für Gummi bei dem Verfahren (B) verwendet werden können, werden synthetische Gummiklebmittel oder Epoxiklebmittel am meisten bevorzugt.

Das Verfahren (C) ist deshalb vorteilhaft, weil es die Haftung zwischen dem porösen PTFE-Material und dem Gummielastomerträger viel mehr erhöht. Die Haftung durch das Verfahren (A) findet nur zwischen den Oberflächenschichten statt. Bei dem Verfahren (C) erfolgt die Haftung wie folgt: Das poröse PTFE-Material wird mit einem Klebmittel der gleichen Qualität wie der Gummielastomerträger bedeckt, um die Poren des porösen Materials damit zu füllen, und das so aufgebrachte Gummikleb-

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mittel wird mit dem Gummiträger durch Adhäsion verbunden, wobei die Adhäsion oder Haftung zwischen dem porösen Material und dem Gummiträger sehr stark verbessert wird. In diesem Falle ist es wie im Falle des Verfahrens (B) wünschenswert zu verhindern, dass das Gummiklebmittel durch die Poren dringt, da die Ablagerung einer grossen Menge des Gummiklebmittels auf den PTFE-Materialoberflachen die vorteilhaften Eigenschaften des Verbundmaterials nach der Erfindung verschlechtert. Um solche Ablagerung zu verhindern, wird es ausreichend sein, eine Gummilösung nur auf eine Oberfläche eines relativ dicken porösen PTFE-Materials aufzubringen oder ein poröses PTFE-Material mit einer Gummilösung vollständig zu imprägnieren und ein nicht imprägniertes PTFE-Material auf das imprägnierte Material aufzulegen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein vulkanisierbares Gummielastomer für Vulkanisierung als Träger verwendet und mit einem porösen PTFE-Material unter Druck verbunden. Dann wird der verbundene Träger unter Erhitzen und Pressen so behandelt, dass die Vulkanisierung des vulkanisierbaren Gummielastomeren und die Adhäsion oder Haftung des Gummielastomerträgers und des porösen PTFE-Materials zur gleichen Zeit eintreten. Dieses Laminierungsverfahren besitzt eine Anzahl von Vorteilen. Einer davon ist, dass der Betrieb sehr einfach ist. Ein weiterer Vorteil ist der, dass in dem durch dieses Verfahren hergestellten Verbundmaterial ein Teil des porösen PTFE-Materials in dem Gummiträger eingebettet ist, was eine sehr starke Haftung gewährleistet. Ein weiterer Vorteil beruht darin, dass, da keine anderen Materialien als Klebmittel ausser dem Gummisubstrat und dem porösen PTFE-Material verwendet werden, das entstehende Verbundmaterial vom chemischen Standpunkt keine Schwächung aufweist. Bei diesem Verfahren können das Erhitzen und das Pressen vorteilhafterweise in einer Form ausgeführt werden, um so die Vulkanisierung gleichzeitig zu erleichtern. Geeigneterweise sind die Heiz- und Pressbedingungen gleich den Vulkanisierungsbedingungen, die üblicherweise für das verwendete Gummimaterial ange-

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wendet werden. Dieses Vulkanisations- und Laminierungsverfahren ist nicht nur auf das Verfahren (A) anwendbar, sondern auch auf die Verfahren (B) und (C).

Wenn die Herstellung des Verbundmaterials nach der vorliegenden Erfindung durch Anwendung von Druck bewirkt wird, ist es wünschenswert, dass die Dicke des porösen PTFE-Materials richtig ausgewählt wird, da die poröse PTFE-Schichtdicke durch den Druck abnimmt. Bei der Laminierung durch Anwendung von Druck wird die äussere Oberfläche des porösen PTFE-Laminierungsmaterials glatter als die ursprüngliche Oberfläche.

Das Verbundmäterial nach der vorliegenden Erfindung, welches ein Laminat ist, das einen Gummielastomerträger und ein poröses PTFE-Material umfasst, das auf der Oberfläche oder den Oberflächen des Gummielastomerträgers angebracht ist, kann die Nachteile der bekannten Gummielastomer-Materialien beseitigen, die dazu neigen, mit der Zeit klebrig zu werden. Weiterhin kann das Verbundmaterial nach der Erfindung auch einem Gebrauch unter korrosiven Umständen standhalten, unter denen es nicht mehr möglich ist, die bekannten Gummielastomer-Materialien zu verwenden. Darüber hinaus ist das Verbundmaterial in Anwendungsgebieten brauchbar, die eine hohe Reibungsbeständigkeit erfordern. Besonders wenn ein fluorhaltiger Gummi als Gummielastomer verwendet wird, zeigt das entstehende Verbundmaterial hervorragende chemische, thermische und mechanische Eigenschaften. Daher sind die Verbundmaterialien nach der Erfindung in weitem Masse auf dem Gebiet der Dichtungsmaterialien anwendbar, z.B. für Dichtungen, Packungen, O-Ringe usw. und als wärmebeständige Gurte oder Riemen, Membranen, Ventile wie als Drosselklappe, usw.

Die vorliegende Erfindung wird nun spezieller anhand der folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben.

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Beispiel 1 » ftj\

Zwei Blätter aus PTFE-Papier ("Polyflon (Warenzeichen) Papier" PA-5A, hergestellt von Daikin Kogyo Co., Ltd.) mit einer Dicke von 0,55 mm, einer Porosität von 75 %, einem maximalen Porendurchmesser von 45 μ und ein fluorhaltiger Gummi ("Dai-el" (Warenzeichen) G-701 (der ein Vulkanisierungsmittel enthielt), hergestellt von Daikin Kogyo Co., Ltd.) wurden in eine dünne scheibenartige Form mit einem Hohlraum von 150 mm χ 130 mm χ 2 mm in solch einer Weise gegeben, dass das fluorhaltige Gummimaterial sandwichartig zwischen den PTFE-Papierblättern lag, und diese Form wurde dann bei einer Temperatur von 170°C unter

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einem Druck von 35 kg/cm G (ca. 36 kg/cm ) 15 Minuten lang stehen gelassen, um ein Laminat zu bilden.

Die Poren in den Oberflächen der Papierblätter, die das Gummimaterial berührten, waren teilweise mit Gummimaterial gefüllt und folglich hafteten die PTFE-Papierblätter jeweils fest an dem fluorhaltigen Gummi. Das entstandene Laminat hatte glatte Oberflächen, d.h. die Rauhigkeit des ursprünglichen PTFE-Papierblattes war fast vollständig verloren gegangen und das Laminat besass eine Gleiteigenschaft, die so gut wie bei einem aus PTFE ausgeformten Gegenstand war. Wenn das Laminat um einen Winkel von 90 gebogen wurde, traten keine Falten an der Biegestelle auf.

Vergleichsbeispiel 1

Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, dass anstelle des PTFE-Papieres gesinterte PTFE-Folien mit einer Dicke von 0,3 mm verwendet wurden. Die PTFE-Folien hafteten nicht fest an dem fluorierten Gummi und konnten leicht mit den Fingern abgetrennt werden.

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Beispiel 2 * /ff .

Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, dass anstelle des fluorhaltigen Gummimaterials ein natürlicher Gummi, der für die Vulkanisation, ein Vulkanisierungsmittel enthielt, verwendet wurde.

Das entstandene Laminat hatte ähnlich wie in Beispiel 1, glatte PTFE-Oberflächen, wobei die Rauhigkeit des PTFE-Papieres verlorengegangen war, und war so mit einer guten Gleitfähigkeit auf seinen Oberflächen versehen. Zusätzlich wurde gefunden, dass das Laminat flexibler als das aus Beispiel 1 war, da der natürliche Gummi verwendet worden war.

Beispiel 3

Ein fluorhaltiges Gummimaterial für Vulkanisation (Dai-el 501, hergestellt von Daikin Kogyo Co., Ltd.) wurde in einem gemischten Aceton-methyläthylketon-Lösungsmittel (in einem Volumenverhältnis von 3:7) gelöst, um einen Feststoffgehalt von 30 Gew.% zu erhalten. Mit der entstandenen Gummilösung wurde die gleiche Art des PTFE-Papierblattes, das in Beispiel 1 verwendet worden war, auf seinen beiden Seiten beschichtet und getrocknet. Das obige Verfahren wurde insgesamt dreimal wiederholt, um ein gummiimprägniertes PTFE-Papierblatt zu erhalten.

Ein fluorhaltiges Gummimaterial, das gumraiimprägnierte PTFE-Papierblatt und ein nicht imprägniertes PTFE-Papierblatt, die in dieser Reihenfolge übereinander gelegt worden waren, wurden in dieser Lagenanordnung in die gleiche Form, die in Beispiel 1 verwendet worden war, gelegt und dann unter den gleichen Heiz- und Pressbedingungen wie in Beispiel 1 behandelt, um ein Laminat zu erhalten.

In dem so erhaltenen Laminat haftete das nicht imprägnierte PTFE-Papierblatt fest an dem gummiimprägnierten PTFE-Papierblatt und konnte nicht leicht mit den Fingern abgetrennt werden. Das nicht imprägnierte PTFE-Papierblatt waf an seiner

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äusseren Oberfläche glatt, was eine gute Gleiteigenschaft ergab. Das gummiimprägnierte PTFE-Papierblatt und der fluorhaltige Gummi waren vollständig miteinander verbunden.

Beispiel 4

Ein PTFE-Papierblatt und ein fluorhaltiges Gummimaterial, die beide von gleicher Art wie die in Beispiel 1 verwendeten waren, wurden verwendet, um einen O-Ring durch Abdecken des Gummimaterials in einer O-Form mit zwei PTFE-Papierblättern von dessen oberer und unterer Seite herzustellen.

Das heisst, zwei PTFE-Papierblätter und das fluorhaltige Gummimaterial für Vulkanisation wurden jeweils geeignet ausgeformt , um so einen O-Ring durch die Verwendung einer O-Ring-Form mit einem Durchmesser der Rille von 5,6 mm und einem Rillenringdurchmesser von 121,2 mm herzustellen. Eins der PTFE-Papierblätter wurde auf den Boden der Rille der Form gelegt, die vorher erhitzt worden war, worauf das ausgeformte unvulkanisierte fluorhaltige Gummimaterial gelegt wurde, worauf das Abdecken des Gummimaterials von oben mit einem anderen Blatt aus dem PTFE-Papier folgte. Die Form wurde dann geschlossen und unter den Bedingungen einer Temperatur von 170°C und einem Dr
ten lang gehalten.

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170 C und einem Druck von 35 kg/cm G (ca. 36 kg/cm ) 15 Minu-

Die rauhe Oberfläche des PTFE-Papieres wurde geglättet und der entstandene O-Ring hatte eine glatte äussere Oberfläche, die ihm eine gute Gleiteigenschaft verlieh. Wenn der O-Ring einem 90°-Biegetest wie in Beispiel 1 unterworfen wurde, wurden keine Falten beobachtet. Der O-Ring fühlte sich nicht hart an, da die dem Gummi eigene Weichheit beibehalten worden war.

Beispiel 5

Ein PTFE-Papierblatt wurde auf einer seiner Seiten mit einer Mischung aus 100 Gewichtsteilen eines Epoxyharzklebemittels (das

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hauptsächlich, aus Epotac AD-45, hergestellt von Japan Bellnox Co., zusammengesetzt war) und 50 Gewichtsteilen eines Härtungsmittels (Bell Cure HQ-IW, hergestellt von Japan Bellnox Co.) beschichtet, um ein mit Klebmittel beschichtetes PTFE-Papierblatt zu erhalten. Dann wurde Beispiel 4 mit der Ausnahme wiederholt, dass das so erhaltene Blatt verwendet wurde und die Klebmittelschicht dem fluorhaltigen Gummimaterial zugewandt war, um dadurch einen O-Ring zu erhalten.

In dem so erhaltenen O-Ring war das Klebmittel lokal leicht auf der PTFE-Oberflächenschicht abgelagert, aber die Gleiteigenschaft der PTFE-Oberflächenschicht war fast die gleiche wie im Falle des Beispiels 4. Die PTFE-Oberflächenschicht war verstärkt und besass eine höhere Härte im Vergleich zu der aus Beispiel 4 und zwar um einen mit der Klebmittelschicht verstärkten Grad.

Beispiel 6

Beispiel 5 wurde wiederholt, wobei anstelle des PTFE-Papieres ein poröses PTFE-Band mit einer Dicke von 0,080 bis 0,082 mm, einer Dichte von etwa 0,3 und einem mittleren Porendurchmesser von etwa 0,2 μ verwendet wurde, das durch Strecken eines ungesinterten PTFE-Bandes erhalten worden war, das durch Pasten-Extrudieren von feinem PTFE-Pulver und nachfolgendem Ca landerη hergestellt worden war, um dadurch einen O-Ring zu erhalten.

Die PTFE-Oberflächenschicht des so erhaltenen O-Ringes besass eine zufriedenstellende Gleitfähigkeit, aber der O-Ring war etwas härter und besser in seinen mechanischen Festigkeiten als der, der in Beispiel 5 erhalten worden war.

Vergleichsbeispiel 2

Beispiel 5 wurde wiederholt, wobei anstelle des PTFE-Papieres ein NitofIon-Band mit einer Dicke von 0,1 mm verwendet wurde, welches ein gesintertes PTFE-Band mit einer chemisch geätzten

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Oberfläche ist, um ihm Affinität zu Klebmitteln zu verleihen, um dadurch einen O-Ring zu erhalten.

Das so erhaltene Laminat zeigte eine gute Adhäsion zwischen der Nitoflon-Band-Oberflächenschicht und der Gummischicht. Aber als Folge des 90°-Biegetestes, wie er in Beispiel 1 angegeben ist, wurde auf der Nitoflon-Oberflächenschicht das Phänomen des Weisswerdens beobachtet. Beim zehn bis zwanzigfachen Wiederholen des Biegens wurden lokal Falten erzeugt, wobei das Weisswerden blieb. Eine Anzahl von Falten zentrierten sich an der Saum- oder Nahtstelle der NitofIon-Bänder an der inneren Seite des O-Ringes. Weiterhin fühlte sich der O-Ring, der aus dem Gummikern, umgeben von den NitofIon-Bändern mit hoher Steifigkeit, zusammengesetzt war, härter an als der in Beispiel 6 erhaltene O-Ring.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

Patentansprüche

1. Verbundmaterial ,dadurch gekennzeichnet, dass es eine poröse Folie, Platte oder poröses Blatt aus einem Polytetrafluoräthylenharz und einen Gummielastomerträger umfasst, wobei wenigstens ein Teil des Trägers mit der porösen Folie, Platte oder dem Blatt laminiert ist, um einen einheitlichen Körper zu bilden.

2. Verbundmaterial nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die poröse Folie, Platte oder das Blatt eine Porosität zwischen 20 und 90 Vol.-% aufweist.

3. Verbundmaterial nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die poröse Folie, Platte oder das Blatt aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polytetrafluoräthylenpapier, ungesintertem Polytetrafluoräthylenband, gewebtem oder gewirktem Polytetrafluoräthylengewebe, Polytetrafluoräthylenfilz und Polytetrafluoräthylenschaum besteht.

4. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass in der porösen Folie, Platte oder dem Blatt ein anorganisches Pulver, ausgewählt aus Titanoxid, Siliciumoxid und Glas, enthalten ist.

5. Verbundmaterial nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass in der porösen Folie, Platte oder dem Blatt ein synthetisches Harz enthalten ist.

6. Verbundmaterial nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet , dass die poröse Folie,

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Platte oder das Blatt eine Dicke zwischen 0,05 mm und 5 mm aufweist.

7. Verbundmaterial nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die gesamte äussere Oberfläche des Trägers mit der porösen Folie, Platte oder dem Blatt laminiert ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials , dadurch gekennzeichnet, dass es die Verfahrensschritte des Bereitstellens eines vulkanisierbaren Gummielastomeren und das Laminieren dieses Elastomeren mit einer porösen Folie, Platte oder einem porösen Blatt aus Polytetrafluoräthylenharz bei einer Temperatur und einem Druck und über eine Zeitdauer umfasst, die ausreichend sind, um Vulkanisation des Elastomeren zu bewirken.

9. Verfahren nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet , dass die Verfahrensschritte des Bereitstellens und Laminierens in einer Form durchgeführt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8,dadurch gekenn ze ichnet , dass der Laminierungsschritt das ifbereinanderlegen der porösen Folie, Platte oder des Blattes auf dem Elastomer und das Unterwerfen dieses so belegten Elastomeren einer Vulkanisierungsbedingung umfasst.

11. Verfahren nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet , dass der Laniinierungsschritt unter Verwendung eines Klebmittels durchgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet , dass das Klebmittel aus einem Epoxyharzklebmittel und einem synthetischen

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Gummiklebmittel ausgewählt ist.

13. Verfahren nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet , dass der Laminierungsschritt das Imprägnieren der porösen Folie, Platte oder des porösen Blattes mit einer Lösung, die dieses Elastomer enthält, das Legen der imprägnierten Folie, Platte oder des Blattes auf das bereitgestellte vulkanisierbare Gummielastomer und das Unterwerfen des schichtweise belegten Elastomeren einer Vulkanisierungsbedingung umfasst.

14. Verfahren nach Anspruch 13,dadurch gekennzeichnet , dass es ferner das Auflegen einer zusätzlichen porösen Folie, Platte oder Blattes aus Polytetrafluoräthylen auf das schichtweise belegte Elastomer vor dem Vulkanisieren umfasst.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , dass der Verfahrensschritt des Imprägnierens durch Aufbringen einer Beschichtung aus der Lösung auf wenigstens eine Seite der porösen Folie, Platte oder des porösen Blattes durchgeführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass das vulkanisierbare Gummielastomer ein Vulkanisierungsmittel enthält.

17. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass die poröse Folie, Platte oder das poröse Blatt eine Porosität zwischen 20 und 90 Vol.-% aufweist.

18. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass die poröse Folie, Platte oder das poröse Blatt aus der Gruppe, be-

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stehend aus Polytetrafluoräthylenpapier, ungesintertem Polytetrafluoräthylenband, gewebtem oder gewirktem Polytetrafluoräthylenstoff, Polytetrafluoräthylenfilz und Polytetrafluoräthylenschaum, ausgewählt ist.

19. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, dadurch gekennzeichnet, dass es das Auflaminieren einer porösen Folie, Platte oder eines porösen Blattes aus einem Polytetrafluoräthylenharz auf ein Gummielastomer unter Verwendung eines Klebmittels durch Anwendung von Druck umfasst.

20. Verfahren nach Anspruch 19,dadurch gekennzeichnet , dass der Laminierungsschritt das Imprägnieren der Folie, Platte oder des Blattes mit einem Klebmittel, das eine Lösung aus dem unvulkanisierten Gummi des Gummielastomeren ist, das Übereinanderschichten der imprägnierten Folie, Platte oder des Blattes auf das Gummielastomer und folgende Behandlung des belegten Gummielastomeren bei einer Temperatur und einem Druck und über eine Zeitdauer, die ausreichend ist, um Vulkanisation des unvulkanisierten Gummis zu bewirken, umfasst.

21. Produkt ,dadurch gekennzeichnet, dass es durch das Verfahren nach Anspruch hergestellt ist.

22. Produkt ,dadurch gekennzeichnet, dass es durch das Verfahren nach Anspruch hergestellt ist.

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