DE2922089A1 - Formkoerper aus kunststoff bzw. naturkautschuk und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Formkoerper aus kunststoff bzw. naturkautschuk und verfahren zu seiner herstellung

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DE2922089A1 DE19792922089 DE2922089A DE2922089A1 DE 2922089 A1 DE2922089 A1 DE 2922089A1 DE 19792922089 DE19792922089 DE 19792922089 DE 2922089 A DE2922089 A DE 2922089A DE 2922089 A1 DE2922089 A1 DE 2922089A1
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Description

DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT Troisdorf Bez. Köln
Formkörper aus Kunststoff "bzw. Naturkautschuk und Verfahren au seiner Herstellung.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Formkörper aus Kunststoff bzw. Naturkautschuk gegebenenfalls rait Füllstoffen und Zusatzstoffen, enthaltend zumindest eine mittels energierecher Strahlen vernetzbare Komponente sowie ein Verfahren zum Herstellen des Foriakörpers, ausgehend von einem beispielrweise durch Walzen, Kalandrieren, Spritzgießen, Extrudieren, Pressen, Extrusionsblasen, Beschichten od.dpi. geformten Körpers.
Es ist bekannt, daß sich zahlreiche Kunststoffe und auch NaturksutsciTuk durch Bestrahlen mit energiereichen Strahlen mehr oder weniger dicht vernetzen lassen. Unter energiercichen oder auch ionisierenden Strahlen versteht man Röntgen- -<rnö Gammastrahlen, Strahlen von Elektronen v Iveukronen x;nd Atorakero^en .vovie Strahlen von
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— ΚΙ Elektronen und Ionen aus Teilchenbeschleunigern. Die im Kunststoff ersielten Veränderungen, die letztlich zur Vernetzung führen, hängen bei gegebenen äußeren Bedingungen nur von der Bestrahlungsdosis ab. Unter Bestrahlungsdosis versteht man die pro Gramm Material absorbierte Energiemenge; sie wird in Rad gemessen. Nähere Einzelheiten hierzu sind beispielsweise in dem Kunststoff Handbuch Bd. IV, Polyolefine, Carl Hanser Verlauf München, 1969, Seiten 169 bis 179 zu entnehmen. Neben der sich in der Vernetzung zeigenden chemischen Wirkung treten auch physikalische Eigenschaftsänderungen in den bestrahlten Kunststoffen auf. Hierbei ist insbesondere die Verbesserung der Festigkeitseigenschaften bei erhöhter Temperatur von technischem Interesse, da durch die Vernetzung der Kunststoffe deren Funktionstüchigkeit erheblich gesteigert, vtnd damit der Anwendungsbereich entsprechend erweitert werden können. Die auf der einen Seite mit der Vernetzung des Kunststoffes erreichten positiven Eigenschaften v/erden jedoch auch mit anderen nicht immer erx-ninschten Begleiterscheinungen erkauft, wozu insbesondere der Verlust der Schweißbarkeit einhergeht, d.h. vernetzte Kunststoffe lassen sich weder thermisch noch mit Quellschweißmitteln oder Lösungsmitteln mehr ausreichend verschweißen. In denjenigen technischen Anwendungsgebieten, in denen jedoch eine möglichst einfache Fügetechnik für Formkörper aus Kunststoffen erforderlich ist j sind daher dem Einsatz von vernetzten Kunststoffen. Grenzen gesetzt. Wir verweisen in diesem ZusamsieEhang beispielsweise auf das Gebiet der Äbdichtiirjrpbahnen aus Kunststoffen für den Hoch- und Tiefbau., wie es beispielsweise in der DE-OS 26 28 74-1 uraffAcserri.dargelegt ißt„ An Abdichtungnbahnen werden hohe Anforderungen bezüglich Wasserdichtigkeit, Vitterungsbeständigkeit und mechanischer Festigkeit gestellt» die ins Grunde gentWHPeu ayr-ch einen einzigen Kunststoff nicht erfüllbar sind.,
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Bekannte thermoplastische Dichtungsbahnen auf dor Basis von Weich-Polyvinylchlorid, Polyisobutylen, Acrylpolynieren oder mit Bitumen modifizierten Thermoplasten lassen sich zwar einfach und einwandfrei an den Nahtstellen dicht verschweißen, haben jedoch den Nachteil der Temperaturempfindlichkeit, dos Vfeichwerdens und der Neigung zum kalten Pluß. Biesen Nachteil versucht man dann durch Auf- bzw. Einlraschieren von Verstärkungseinlagen aus z.B. Geweben oder Vliesen aus textlien Fasern oder Glasfasern entgegenzuwirken« Bie auf der arideren Seite bekannten Dichtungsbahnen aus vulkanisierbaren Kunststoffen hingegen z.B. auf Basis ChIoroprenkautscb.uk, Äthylenpropylendienterpolymeren, chlorsulfoniertem PolyathylenkautGch.uk oder Butylkautschuk genügen zwar den mechanischen Festigkeit sanf orderungen und sind witterungsbeständig« Sie haben ,"jedoch den Nachteil, daß dio vulkanisierten Diehtungsbahnen sich nicht miteinander verschweißen lassen und nui* schwer mittels Kleber oder Klebebänder dauerhaft dicht miteinander vorbilden v/erder, können, siehe z.B. die DB-OS 2$ 10 162 oder DE-AS 22 33 199.
Eine Zwischonstellung nehmen hier Dichttmrisbshnen auf der Basis thermoplastischer Ifunßtstoff mit elastomeT'on Eigenschaften ein. Bei der Dichtungsbahn z.B. nach der DE-OS 26 21 '62lj soll die Ausvulkanisation erst nach dem Verlegen a\if dem Bau und nach dsm Herstellen der JTahtverbir-dungen f.vrisehen den "Dichtung;:;bahnen erfolgen: er· l>c— JO ßteht .jedoch die Gefahr einer vorzeitiger! Ausvulkari nation, vjodiarcn dann das einfache IToristellen gesc-hvrej.BI er Nahtvorbindungen viicderun unmöglich gemacht int» Ds/KIbsr hin&tin kann bei späteren Keparaturarbeiten ebenfalls nicht mehr geschweißt verden«
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Heuerdings ist man auch dazu übergegangen, anstelle der vorangehend beschriebenen aus eines Material homogen aufgebauten einschichtigen gegebenenfalls mit einer Verstärkungseinlage versehenen Kunststoffdichtungsbahn mehrschichtige Dichtungsbahnen aus vulkanisierbaren Materialien herzustellen, wobei nur eine innere Schicht einen Vulkanisationsbeschleuniger enthält und die Außenschicht vulkanisationsbeschleunigerfrei und damit hoch thermisch und/oder durch Lösungsmittel bzw. Quellsehweißmittel verschweißbar sind, siehe die D32-OS 26 28 741.
Nachteilig bei diesen mehrschichtigen Dichtungsbahnen ist einfach der erhöhte technische Aufbau, indeia drei einzeliie Folien hergestellt werden müssen, die in weiteren Verfahrensschritten miteinander kaschiert v/erden müssen, ohne daß auch hier eine zu frühzeitige Vulkanisation eintritt, um zu dem gewünschten Produkt zu kommen, das einerseits genügende mechanische Festigkeiten auch bei erhöhten Temperaturen auf v/ei st und andererseits eine Fügetechnik durch Verschweißen zuläßt.
Jedoch auch für andere Formkörper außer Dichtungsbahnen kann es ervmnscht und von Vorteil sein, daß neben den einerseits nur durch Vernetzung erreichbaren Eigenschaften eines Kunststoffes zugleich noch nur im unvernetzteri Zustand des Kunststoffes vorhandene Eigenschaften vorhanden sind. In diese Richtung zielt die in der DE--A3 22 02 738 vorgeschlagene thermoplastische Mischung zum Herstellen \ron Formkörpern., bei der ein vulkanisiurbares kautschukartiges Mischpolymerisat homogen in einer thermoplastischen. Mischung verteilt ist und diese Mischung insgesamt nur partiell, d.h. nicht vollständig, ausvulkanisiert ist« Diese nicht vollständige Ausvulkaiiisierung wird durch einen entsprechend geringen Zusatz· von VulJcanxrni'ionsmittel erreicht. Dia so erhaltenen thermoplastischen Mischungen weisen noch begrenzt, thermoplastische
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neben elastoineren Eigenschaften auf. Die Schweißbarkeit ist "jedoch auch bei diesen Mischungen nicht mehr gegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Form-· körper tms Kunststoff zu schaffen, der einerseits die vorteilhaften Eigenschaften, die durch die Vernetzung eines Kunststoffes bewirkt werden, aufweist und zua anderen insbesondere die für eine einfache Fügetechnik erforderliche Schweißbarkeit der Thermoplaste ebenfalls noch besitzt. Dieses Ziel yrird bei einem Formkörper der eingangs genannten Art erfindungsgenäß dadurch erreicht, daß die vernetzbare Komponente in homogener Verteilung in den Formkörper vorgesehen ist und nur in einem Teil des Formkörpers einschließend einen Teil der gesamten Oberfläche mindestens partiell mittels energiereicher Strahlen vernetzt ist.
Der erfindungsgcmäßc; Formkörper hat den Vorteil, daß er von einem einzigen homogenen Katerialansatz ausgeht und daher in einem einzigen Arbeitsgang gefertigt werden kann und dennoch in getrennten Bereichen einerseits die Eigenschaften des unvernetzten Kunststoffes und andererseits die durch Vernetzung erzielbaren Eigenschaften des Kunststoffes aufweist. Dieses ist ermöglicht durch den Einsatz einer durch energicreiehe Strahlen vernetzbaren Komponente aus Kunststoff bzw. Naturkautschuk, so daß der Formkörper nach der Erfindung von V^rrei /ningsraitteln frei belassen werden kann. Bei den vorn Hat er i al- ansätζ hör homogenen Formkörper nach der Erfindung kann 7.V einem beliebigen. Zeitpunkt eine Vernetzung ain^x Teiles des Formkörper^ vorgenommen werden, γ/obei dieser zu vernetzende Teilbereich ebenfalls in seiner Größe frei wühlbar ist. Be vor;:, π ("t ist der Forir.rÖT'ner über einen Toil seiner Die/ο a ur· ρ:: bend von einer O^rflacboniseite m:· tvie-si-o-r·:·.; partielJ vorrat ::.·'-. P^i Kinrv-.ty; eines Lr; luv er-
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netzten Zustand, thermisch und/oder durch Lösungs- bzw. Quellmittel schweißbax*en Kunststoffen ist dann der erfindungsgeiaaße Formkörper ebenfalls noch an der unvernetzt verbliebenen Oberfläche thermisch und/oder durch Lösungs- bzw. Quellmittel verschweißbar, im Gegensatz zu dem vernetzten Oberflächenbereich, der durch das Vernetzen seine Schweißbarkeit verloren hat.
Je nach eingesetzter durch energiereiche Strahlen vernetzbaren Komponente x^eist der erfindungsgemäße Formkörper die für viele Anwendungsgebiete erforderliche erhöhte Festigkeit, insbesondere auch bei erhöhter Temperatur bei gleichzeitig homogenem Aufbau auf.
Als vernetzbare Komponente v/erden erfindungsgemäß bevorzugt schweißbare und mittels energiereicher Strahlen vernetzbare Kunststoffe eingesetzt, wobei die Vernetzxmg bevorzugt mittels beschleunigter Elektronenstrahlen durchgeführt wird. Hierunter sind insbesondere Kunststoffe wie aus kautschukartigen Mischpolymerisaten aus Äthylen, wenig stens einem anderen Olefin der Formel CHp = CHR bzw. CHp = CH - R - CII - CH2 in der R einen Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellt und gegebenenfalls einem Polyolen, wie z.B. Äthyl en-Propylen-Dien-Terpolyiner oder Äthylen--Propylen-Copolytner; Naturkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Poly but adien-Kav-tschuk, Polyisopren-Kaut schule, Polyäthylen, Äthylen-Vinylacetat, Acrylnitril 1-Butadien-Styrol, Styrol-Butadien-Kautschuk-Block-Copolymer, Styrol-Isopreii-Kautschuk-Block-Copolyr-ioi', Hcioprcn--Kautschuk, ITitril-Kautsch.uk, Polysulfid-Kautschuk, chloriertes Polyäihyl cm, Polyurethan, Vinyl id en- Ocrpolyrue'/1, SiI ikon-Kautschuk i Tinyl-Sililcon-Köutcciiuk, Polyacryl at, chlorsulfoniertes Polyäthylen, Fluorr.ilikon-Kuutsohuk5 Polyvinylcliliorid, I'ol;7propylen, Butylkautncbi--:. Epichlor~- hyiriji., feichlürb;ydrin~-4.t})TlcJüG"id, Polyacryli-mia oder Polyamid ku verstohen.
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Der Formkörper kann ausschließlich aus durch energiereich' Strahlen vernetzbaren Komponenten, aus Abmischungen diese vernetzbaren Komponenten untereinander als auch als Abmischungen mit nicht vernetzbaren Kunststoffen hergestell sein. Darüber hinaus können dem Formkörper Füllstoffe wie beispielsweise Ruße, silikatische Füllstoffe, Kreide und anderes mehr, Weichmacher, Stabilisatoren, Alterungsschutzmittel, Farbmittel, Gleitmittel und anderes mehr, zugesetzt sein. Auch die Anwendung von Treibmitteln ist möglich, so daß geschäumte Formkörper in der erfindungsgemäßen Ausbildung herstellbar sind. Der Formkörper selbs kann in bekannter V/eise beispielsweise durch Extrudieren, Walzen, Kalandrieren, Spritzgießen, Pressen, Extrusionsblasen, Beschichten oder andere bekannte Verfahrenstechniken hergestellt werden, wie z.B. mittels Pasten durchgeführte Streichverfahren.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Formkcrpers sind. Flächertgebilde, wie FoIi en, Bahnen oder Platten, wobei die Ausbildung als gegen Wasr.ereinwirkung und Vitterungseinflüsse beständige Folie einen hervorragenden Platz einnimmt. Durch Anwendung der Erfindung ist es nämlich möglich, eine Folie für Abdichtungszweclre zu schaffen, die auf der einen Seite noch schweißbar ißt und damit eine einfache und sichere Fügetechnik zuläßt und die im übrigen die Eigenschaften d.es vernetzten Kunststoffes, insbesondere Witterungsbeständigkeit und hohe Reißfestigkeit auch bei erhöhten Temperaturen aufweist. Die für die Abdichtung einzusetzenden Folien bestehen ba~ vorzup;t aus einem kautscb.ukartigen IiiscLpoJ. ymoa'daat aus Äthylen, wenigstens eine-···! anderen Olefin der Formel CHp - CHR bzw. CHp « CH -R- CH - C]I2, in der R sdnen Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen darstellt und gfjfct.hewmfalle eint'ja Polyolefin, if.nbesonuore Äthyl .:;-n~ .!.POp;/.! '-.-A-Dien-Vevpolyner una/oatr Xi,hy3 cxx~~: ropy].021-Copolymer.
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Für den praktischen Einsatz der erfindungsgemäßen Formkörper kann es zweckmäßig sein, die vernetzte bzw. unvernetzt gebliebenen Oberflächonbereiche des Formkörpern kenntlich, zu machen. Dieses kann "beispielsweise dadurch geschehen, daß ein entsprechender Oberflächenbereich geprägt, bedruckt oder farblich gekennzeichnet wird. Die farbliche Kennzeichnung kann beispielsvreise dadurch erfolgen, daß der .Formkörper mit insbesondere organischen Farbmitteln eingefärbt ist, die durch die zur Vernetzung erforderliche Bestrahlung in der Farbe umschlagen, d.h. sich verändern, so daß vernetzte und unvernetzte Oberflächenbereiche sofort erkennbar sind.
Weitere Anwendungsgebiete den* erfirdungcgeraäßen Formkörper sind beispielsweise Profile oder andere Gebilde wie Handläufe , Stoßfänger, Zierled fiten usw., die beispielsweise mit weiterenMaterialien zu einem Verbundkörper verbunden werden.
Hierbei kann der vernetzte Bereich des Profiles die der Beanspruchung zugängliche Außenseite bilden, während der unvernetzte Oberflächenbereich mit einer TJnterkonstruktion z.B. diarch Schweißen oder Kaschieren verbunden wird.
Das Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers nach der Erfindung geht aus von einem aus Kunststoff bzw. ITaturkautschxik gegebenenfalls mit Füllstoffen und Zusatzstoffen, enthaltend zumindest eine mittels energiereicher Strahlen versetzbare Komponente geformten Formkörper, der beispielsweise durch Walzen, Kalandrieren, Spritz— gießen, Extrudieren, Pressen, Extrucionsblason, Beschichten od. dgl,. hergestellt wird. Erfindunpsgemäß wir-d der Formkörper rri.ttels energiereicher Strahlen aiiogoh^r.d von eine™ Teil seiner gesagten Oberfläche und nur über einen Teil seines Querschnitten ir.indfi-stßr):"; pF.H'ie-11 vcirnetzt.
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- Λ2 -
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß bei einem in einem einzigen Herstellungsvorgang gefertigten aus einem materialmäßig homogenen Ansatz bestehenden Formkörper eine Partie vernetzt werden kann, während der restliehe Formkörper unvernetzt belassen werden kann. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, daß der Formkörper auf einer Oberflächenseite einer energieroichen Strahlung in solchem Umfange ausgesetzt ist, da die vernetzbaren Komponenten im Bereich bis zu einer gewünschten Eindringtiefe der Strahlen in den Formkörper, die Jedoch geringer als die Dicke des Formkörpers gewählt ist, zumindest partiell vernetzen. Es ist bekannt, daß die Eindringtiefe der verschiedenen Strahlenarten von ihrer Energie abhängt. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren mittels beschleunigter Elektronenstrahlen durchgeführt. Für das Ausmaß der Vernetzung ist bei gegebenen, äußeren Bedingungen nur die Bestrahlungsdosis, d.h. die pro Gramm Kunststoff absorbierte Energiemenge maßgebend. Diese Bestrahlungsdosis kann z.B. durch Verändern der Beschleunigiingßspannung für die energiereichen Strahlen oder durch Verändern des /bstandes zwischen Strahlungsquelle und Oberfläche-: des Foriafcörpers oder mittels eines Vorabsorbers, z.B. einer dünnen Metallfolie oder durch Verändern des Einfallwinkels der Strahlen auf die Oberfläche des Formkörper.^ eingestellt werden. Der Vorabsorber wird zwischen Strahlenquelle und zu bestrahlender Oberfläche angeordnet, z.B. Aluminiumfolie oder Kupferfolie. Je nach der Bestrahlungsdosis tritt eine mehr oder weniger starke Vernetzung des Kunststoffes im Bereich der Eindriagteiefe der
JO Strahlen ein. Der Vernetzungsgrsd kann beispielsweise müden Dekalin]ösHichkeitstect für die unvernetzt gebliebenen Anteile bestimmt werden und ist somit bei vorgegebenen Bedingungen reproduzierbar und. variierbar.
In Ί-'.ΐΛ Formkörper v^riien bei Bc3trab.long ηιτ die,jenig<2:ü Kor:;porii;xiton vernetzt, die vemetv.bar sirid, e,B. Füll-
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Die vernetzbare Komponente bzw* Komponenten können ,je nach Bestrahlungsdosis bis zu 100 % vernetzt werden, d.h. von partiell bis vollständig vernetzt. Die Füllstoffe haben beispielsweise, auch insoweit einen Einfluß auf die Vernetzung, als sie das Eindringen der Strahlen erschweren, da je höher die Dichte des Materials des Formkörpers, desto stärker die Abbremsxmg der encrgiereichen Strahlen ist.
Die Erfindung wird in der Zeichnung und. an nachfolgenden Beispielen näher erläiitert.
Es zeigen
einen Querschnitt durch einen plattenförmigen homogenen unvernetzten Formkörper, die Bestrahlung des Formkörpers nach Fi.g. 1; den Querschnitt des bestrahlten Formkörpers nach Fig. 2,
den Querschnitt eines Formkörpers mit halbrundem Profilquerschnitt,
im Querschnitt verschiedene Nahtverbindungen
eine schematische grafische Darstellung der Vernetzungsgrade des Formkörpers bei unterschiedlicher Strahlendosis,
schematische Darstellungen des Bontrahlungsverfahron in zwei Varianton,
In der Fi g, 1 ist schematicch der Querschnitt ni.nen plattenförmiger? noch nicht vernetzten homogenen !formkörper3 ai'-S einer Ku.nststoff-Forsnrr.arnG dargestellt, wobei in der Kunststoi"f-Forniiaar.fio mindestens eine ritteis cnor^i« T'ftk'hor Strahlen., v/motKbpro ¥.r,:nr>on<:^}.te, d.ie "bovovziip;+;
35i;Jttels bei-.iChlG\mip: i;ov Elektronen ve.;:-r;?tzt v.'nrd, \:ie ?A:j
Fig . 1
15
Fig . 2
Fig . 3
Fig . 4
20
Fig
und		 . 5
6
Fig . 7
25
Fig
und		 . 8
9
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Je nach der Funktion des Formkörpers, hier der Platte, und dem gewünschten Vernetstungsgrad kann,die vernetzurgsfähige Komponente vorzugsweise zwischen 5 bis 100 Gew.-5& des Formkörpers 1 betragen. Aus der Darstellung nach Fig. 2 ist zu ersehen, wie auf den plattenförmigen Formkörper nur auf einen Teil seiner Oberfläche, nämlich die Oberflächenseite A die energiereicben Strahlen 2 einwirken. Die Oberflächerif.oite B wird nicht" bestrahlt. In der Fig. ist dann der Querschnitt des erfin-lungsgemsl? ausgebildeten Formkörpers 1 dargestellt, der nur über einen Teil seines Querschnittes und einen Toil seiner Oberfläche, nämlich in dem gekennzeichneton Bereich 1 A vernetzt worden ist, während der Teilbereich 1 B mit der Oberflächeunverri.et.Kt verbleibt. Der in dem Bereich 1 A erzielte
Ί5 Vernetzungsgrad hrngt, wie bereits vorangehend erläi^tert, einerseits von der Bestrahlungsdosis ab, zura anderen jedoch auch von den Gewichtr;?r;.t"e-" lon eier vernetzbaren Komponenten. Bestoht beispielsweise der Formkörper 1 zu 100 Gew.-% aus einem vernetzbnren. Kunststoff, wie beispielsweise ET1J)H, so ist es möglich, in dem Boreich 1 .A auch eine vollständige Vernetzung zu erreichen.
In der Fig. 4 ist· abweichend von den plattenförmigen Formkörpern nach den Figuren 1 bis 3 ein im Querschnitt profilierter· Formkörper 1 dargestellt, der erfiruiioys^e-·- mäß ausgebildet werjcn kann.. !Die Erfindung ko.rin nicht nur auf ebene flächige Gebilde angewendet werden-, sondern beispielsweise such auf Formkörper roit f/jkrüV-^ter. Oberfl riehen, Wenn dp e energiereicheri Strahl'-.:-"■ 2.. wie:
JO in Fig. 4 dargestellt, nur aus einer Richtung; auf den FormkÖT'per 1 ein".'χτν!-:οη, se wird 51*1. Abi an gi p^:t;^.t \ro:-y el ^::1 unterrchiedlic^co Kinfallv'inkel, e.h. Axiftroffvir.liGl de:v St.TTih'Len 2 :u?f f'i.e Ober^lt'rhe Λ. des Forr^'Oj-1POi1S 1 pine ^"',^"''".(^!!-'''lich? s'j üt'i-iagtief e der Strahler· v^<\ 'hi^'it c:ir::> nr)tin^r-c:rü-·.cnao >ΐίΐ\ι-:Α-ζνΓ4\ erreicht,. <JV f-röVrVr
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der Abstand, von Strahlenquelle sur Oberfläche A ist, desto geringer wird auch die Eindring«efe der Strahlen aus z.B. beschleunigten Elektronen.
Die gestrichelte Linie 1 C stellt hierbei die gedachte Trennungslinie zwischen dem vernetzten Bereich i A und dem unvernetzt gebliebenen Bereich 1 B des Formkörpers Λ dar.
Werden nun für die Formkörper im unvernetzten Zustand schweißfähige, d.h. thermisch verschweißbare bzw. mit Lösungsmittel oder Quellmittel verschweißbare Komponenten eingesetzt, so bieten auch die orfindungsgemäß nur in Teilbereichen vernetzten Formkörper die Möglichkeit, Fügetechndken unter Zuhilfenahme von Schweißverbindungen anzuwenden, wie an zwei Ausführungsbeispielen in Fig. 5 und 6 dargestellt. Die Formkörper 1 sind, bei spiel sweise Kunststoffolien, die wie in der Fig. 5 ira Querschnitt dargestellt, unter Bildung der Stoßnaht 4- miteinander verbunden werden sollen. Die Folien werden hierbei so nebeneinander angeordnet, daß auf der einen Seite jeweils der unvernetzte Bereich 1 B der Folien.mit den unvernetzten Oberflächcnund auf der gegenüberliegender) Seite die vernetzten Bereiche 1 A angeordnet sind. Die ITahtverbindung wird dann mit Hilfe des Fugenbsndes 3 hergestellt, das entweder vollständig aus unvernetztem scbwedßbnrom Kunststoff besteht oder aber in gleicher V/eise aufgebaut ist wie die Folie 1. Hierbei v.'ird dann das Fugenband 5 mit seiner nicht vernetzten Seite 3 B auf die unvernetsten Oberflachen B der Folien 1 aufgelegt und beispielsweise mittels Quellschweißmittel 5 verschweißt. Die Verwendung einen Fugenbandes 3 rait dem gleichen Aufbau wie die Folien 1 hat don Vortex], daß auch der vernetzte Bereich 3 A des Fugonby^d.es zur Verstär'lr.ijrir·; df-τ lir-.hi.verbindung infrgp.sarct beiträgt.
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In der Fig. 6 ist im Querschnitt eine Überlappungsverbindung mit Schweißnaht 5 von erfindungsgemäß ausgebildeten folienartigen Formkörper« 1 dargestellt. Auch hier werden im tiberlappungsbereich die unvernetsten Oberflächen bereiche dor Folien 1 zusammengefügt. Die Folien 1 nach Fig. 5 und 6 können beispielsweise aus EPDM diarch Kalandrieren, Walzen oder Extrudieren hergestellt werden und sind als Dichtungsbahnen beispielsweise für die Eindeckung von Flachdächern verwendbar. Die in den Fig. 5 und.
6 dargestellten Nahtverbindimgen sind nur beispielhaft. Es sei :iusHtalifih daraxif hingex/iesen, daß die erfiudungsgemäß ausgestalteten Formkörper 1 mit ihrer nicht, vernetzten »Seite auch mit anderer. Materialien beispielsweise Metallfolien, Metallblechen, Glasvliesen, textilen Geweben \isw. verbunden werden können.
In der Fig. 7 ist schematise!! die Abhängigkeit des erreichbaren Vernetzungsgrades von der Strahlendosis dargestellt. Hierbei ist ein Formkörper, plattenförmig, mit einer Dicke von 1 mm zugrundegelegt, dessen Restdicke in dem schraffierten Bereich 1 B unver.netzt verbleibt. Jc nach der Größe der Strahlendosis a, b, c wird eine höhere oder niedrigere Vernetzung erreicht, die zudem noch mit der Eindringtiefe abnimmt. Betrachtet man nur den vernetz-^ baren Komponentcnanteil eines Formkörpers, so kann diese vernetzbare Komponente je nach Strahlendosis partiell in weiten Bereichen und bin zu 100 % vernetzt v/erden.
Die Herstellung des erfirrJungsge^äß ausgebildeten For-nikörpers ist relativ einfach schematisch in den Figuren 8 rind 9 dargestellt. Der Formkörper 1, beispielsweise eine Folie oder Hatte wird nach bekannten Verfahren hergestellt UEd danach zur Bestrahlung mittels energiereicher Strahl ei! an dor StrrJilupgnrruolle 6 mit dem Ab κ tend. 7 'in Pfc-dlricbtiirig 8 vorbei ·.& rührt. I\Le cr^rf-i ereieh^o Strahlen P1 bevorzugt aus bnsohl<·ηιηάρ-ΐ:en Elektronen, v.dr»
030049/0442
ken mil; einer von. den vorgegebenen Bedingungen, wie Beschleunigungsspannung der Strahlenquelle 6, Abstand 7 zwischen Strahlenquelle und Formkörper 1, auf denselben ein und dringen mehr oder weniger tief von einer Seite in den Formkörper 1 ein und bewirken eine entsprechende Vernetzung der vernetzungsfähigen Komponente. Durch Vergrößerung beispielsweise des Abstandes 7 zwischen Formkörper 1 und Strahlenquelle. 6 wird die Eindringtiefe der Strahlen 2 in den Formkörper 1 verringert, da der Luftraum 7 bereits als Vorabsorber wirkt und eine Abbreirisung der Elektronen zur Folge hat.
Die in dem Formkörper 1 absorbierte Strahlungsenergie. kann jedoch auch durch Veränderung den Auftreffwinkels öl* dor Strahlen 2 auf die Formkörperoberfläche variiert v/erden, wie in der Fig. 9 schemata sch dargestellt ist.
Das Herstellen von erfindungsgemäß ausgebildeten ^o rmkörpern wird an den nachfolgenden Beispielen noch weiter erläutert:
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Beispiel 1
Herstellen einer mir über einen Teil ihrer Dicke von einer Obeivflächanaeite aus vernetzter Folie, In einem Stempelkneter v/erden bei 170 C die aufgeführten Resepturbestand teile gemischt:
100 Gev/. -Teile
1 Il II
10 60 Il Il
40 It Il
KeItan v J 712 von DSM, IiL Stearinsäure Ruß FEF
KieselsäureanhycLrit und Kaolinit/
Sillitin (ß) ' 60 " " ParaffinxEches Mineralöl/ (Sun ρ ar ^~x* 150 von Sunoil Comp.) 5 " " Zinkoxid
Zur besnereri Homogenisierung wird die so erhaltene Hicchim v/eitere 10 min. bei 180° auf ein Walzwerk gegeben und danach über einen Strainer einem .Kalander zugeführt, Die dort bei 180 m:it einer Geschwindigkeit von |> ra/irän. gefertigte 1,2 mm dicke Folie wird, in ein or KLektroneniitrtihlau 1 age unter den folgenden Bedingungen in Teilbereichen vernetzt:
Befciohi.eiinigurigiinp'innunr; 500 KeY Strahl Stromstärke 60 ibA
Trarjfipoi'bgopchv.dridigkeit der Folie 5-,i? m/min.
Obc-3?flL;i:l.en'Jor:is 16 Hrad
Abfitan-'l BcrirmricfnnBter - FoIion-
otiijrflechc 1? ge
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- -I9 - 2322089
Die bestrahlte Folie ist bis zu einer Dicke von 1,1 nsra von einer Seite her vernetzt, eine Restdicke von 100 ist unvernetzt geblieben. D:ie so erhaltene Folie ist auf ihrer unvernetzten Seite ipit Tetrachloräthylen quellschweißbar und bat bei 80°0 eine JReißfestdgkeit von 3,5 ItyW"* Hingegen weist die vollständig unvemetztn Folie bei 80°C nur eine Reißfestigkeit von 0,1 li/mm2 auf. Sie eignet sich hervorragend als Dichtungsbahn.
Beispiel 2
Unter den gleichen "Verfahrensbedingxmgen wie unter 1 wird aus der folgenden ungefüllten Rezeptur eine 1,0 mm dicke Folie gefertigt:
100 Gew.-Teile EPDM/BUftA. ^ /.P ΐ\$Λ der
Chem. Werke Hüls 5 " " Zinkoxid
1 " " Stearinsäure
140 " " Parafinisches Mineralöl/
Gulf Oil 2212 4 " " Polywachs 6000
Mit den folgenden Bestrahlungsbedingungen in einer Elektronenstrahlanlage v;ird eine Vernetzung nur in einem Teilbereich der Folie erreicht;
Beschleunigungsspannung 400 FeV StrahlStromstärke 60 mA
Transportgenchvrindigkeit der Folie 5 m/min. Oberflächend ο s.i s 16 Mrad
Abstand Scann.orfen.ster-Folicnoberf.lächc- 12 cm 35
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Die bestrahlte Folie ißt von der bestrahlten Seite her bis zu einer Eindrirgtiefe von 85'3/ivernetzt, eine Rest dicke von 150 M ist unverletzt verblieben.
Beispiel 5
Die nachfolgenden Resepturbestandteile werden im Fluid-Mischer bei 1200C über 20 min. gemischt, über eine zweiwellige Aufbereiturbomaschine und einen Strainer auf einen Kalander gebracht und bei 200°C mit 3 in/min, zu einer 1,5 mm diclreü Folie verarbeitet:
100 Ge v; .-Teile
15 5 M ti
2 II II
40 It Il
40 ti Il
70 It Il
20 220 ti Il
5 tt It
Buna ^ AV ΐ\αη Zinkoxyd Stearinsäure Sunpar I50
ataktisches Polybuten Corax A (Degussa) Sillitin Z Dispergator DS
Um nur einen Teilbereich, d.h. nur übe:? einen Teil der Dicke die Folie zu vernetzen, sind bei der Elektronen-Strahlanlage eingehalten:
BGSchleira5["P.ngsspanri-unf? 750 KeV
Stroltlstrorr^tsrice 60 mA
dor Folie 4 n/min.
Oberf lachende sie 12 livui
Ahr.iario. Sra^n.orfenrster-FcJienobor-.Llache 17 cm
VfT-'1!.)." fii'br?" '.'.v.'i r'.f.h""1"! i-!:'>.:dir'!P''''f1frT)rit'"-p "'■"•ο "--ii Ί (ίΤΐοΙ^''-''''i'j ri
030049/OU2
BAD CP.!?"
Beispiel 4
Die nachfolgende Rezeptur wird wie in Beispiel 1 zu einer 1 mm dicken Folie verarbeitet:
5
50 Gew.-Teile Chlorsulfoniertes Polyäthylen
Hypalon ^ κ) 40 von DuPont 50 " " Chlorsulfordertes Polyäthylen
Hypalon 20 von DuPont 4 " " Magnesiumoxid
10 " " Ti 0
150 " " Calciumcarbonat
60 " " Chlorparaffin ?0 %
Um durch die vernetzte Schicht die nötige Festigkeit zu bekommen, ist eine Oberflächendosis von 10 Mrad erforderlich. Diene Dosis wird mit den folgenden Bed in gun pt-ri erhalten. Diese FoIn e wird in einer Iölektronenstrahlonl'!f;.e unter folgenden Bedingungen bestrahlt und in Teilbexfcier?er· vernetzt:
Beschleunigungsspannung 400 KeV
Strahlr>tromstärko 25 mA
Trancpoi'tp;eschwind3 gkeit der Folie 3 ? 5 ra/min.
Oberflächendosis 10 Mrad
Abstand Scannerfencbör-Polienoberflächo 17 cm
Die so erhaltene bestrahlte Folie ist über eine Dicke von 850 /Λ Ycrruotf't, während nine Restdicke νου 1.50 JX vjvernetat vex'bleibt» TAe Folie hat nuiiiiehr bei 80 0C noch cine Re^ fifestigkciit von 2,8 tT/nir/" gegenüber der vollständig \jrivernotr-tcM:i Folie, die bei 80 0C nv.r einetizißfest;igke.it vo."> 0,;v B/ia:i· aufweistt. Dio nicht vor-
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netz-te Obr-rflr.ehe der FcO :i a ist noch ochvieißbar, κο daß din einfache Fügctechnik ~αηύ Yevhindvv.rjen inittels Schweißen herste]Ibrr sind.
fi f?pj ei] 5
fcftr df"D. glei •"■hfv* Verfahrf.-nKbedinifur.r'en vjio miter Ί0 Boo fip'j.o.] Ί v;ird .-ir=.'.1 der folgenden Rezeptur eine^ 3 irm d:i cko t^anm-^.rc:'itc Folie £, α fertigt;.
100 Gcw.-To:i"!o Buna ^R^ ΛΓ
4 " Polyvaclji; 6000
2SO " Suripar P?80
I'.t eipe pa^tioülo Vs?nRt?un?; in do:r· "D.i cke und damit die Vornehmeißbrirkeit; durch cirs-. un.voj'n.rrt.z^e Seite 7,\i ^c-v.'ährleir'.terj, r-:ind bei der Beßtrvjhlvnr rin t boncljlci?nir-,tra} Flehtrf.^.on foDgr-odc Bedinivungcn eni gehalt cn :
Btrililstrfwalvrye 100 νίΛ
Φτ·η r. r,-ρ:·· r fc ,^c η ? ]';v/i. nd i μ}* ο it; 4 ra/mi
Abstand Gc.^rjr.firfenster-
Subnörat 17 cm
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Claims (10)

OZ 79023 MG/Hs. 28. Mai 1979 Patentansprüche:
1. Formkörper s.us Kunsbstoff bsw» Naturkautschuk gegebenenfalls mit Füllstoffen und Zusatzstoffen, enthaltend zumindest eine durch energiereiche Strahlen vernetzbare Komponente, dadurch gekennzeichnet , daß die vernetzbare Komponente in homogener Verteilung in dem Formkörper vorgesehen ist und nur in einem Teil den Formkörpers einschließlich einen Teil der gesamten Oberfläche mindestens partiell mittels energiereicher Strahlen vernetzt ist.
2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß er über einen Teil seiner Dicke ausgehend von einer Oberflachensexte mindestens partiell vernetzt ist.
3. Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der unvernetafc verbliebene Oberflächenteil thermisch und/oder durch Lösungs™ bzv.r. Quellmittel schweißbar ist.
4·. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vernetabare Fore);or·eilte aus einem schweißbaren vxid mittels beschleunigter Elektronenstrahl on vernetsbarea Material, insbesondere axis kautschukartigen Mischpolymerisaten aus Äthylen, wenigstens einem anderen Olefin der Formel GH- = CHR bzw. CH2 = CH -R-CE- CIL>, in der R einen Alkylrest mit 1 bis 12 KohlenstoffAtomen darstellt und gegebenenfalls einem Po?.3"clen, υιο ζ,Β. Ä'thylerj.--I:r-oplyleii~Dien-iPerpolj" mer oder iithy.'U-:a~Propylen-Gopolymerf Heturicautschuk^ Styrol-Sutydien-Kaat-sclwk, Polybutadii n-Eautsclruk, PoIv if-'oprr-n-T-r^-'tscirÄ, Poly'athylsn, -A'thlvlcr;.-¥iniylar>.ctai*, Acrylnil vil·-Butadien-Styrol, iityyol-2" cz.aien-V'scatsch.nk-
030049/04^2
0RK3INAL INSPECTED
Block-Copolyuier, St:/rol-Isopren-Kaucschuk-Block-Copolymer, Neopren-Kautschuk, Nitril-Kautschuk, Polysulfid-Kautschuk, chloriertes Polyäthylen, Polyurethan, Vinyli den-Copolymer, Silicon-Kautschuk, Vinyl-Silicon-Kautschuk, Polyacrylat, chior,sulfoniertes Polyäthylen, Fluorsilicon-Kautöchuk, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Butylkautschuk. Epichlorhydrin, Epichlorhydrin-Äthylen-Oxid, Polyacrylamid oder Polyimid besteht.
5. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, gekennzeichnet, durch die Ausbildung als gegen Wassereinwirkung und Witterungseinflüsse beständige Folie.
6. Formkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus einem kautschukartigen Mischpolymerisat aus Äthylen, wenigstens einem anderen Olefin der Formel CH2 = CIiR bzw. CH2 = CH - R - CH = CHp, in dei· R einen Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoff atomen darstellt *md gegebenenfalls einem Pclyolen, insbesondere Äthylen-Propyien-Dien-Terpolymer und/oder Äthylen-Propylen-Copolymer besteht.
7. Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 5» wobei aus Kunststoff "bzw. Haturkautschuk gegebenenfalls mit Füllstoffen und Zusatzstoffen, enthaltend zumindest eine mittels energiereicher Strahlen vernetzbare Komponente ein Fonskörper, beispielsweise durch Walzen, Kalandrieren, Spritzgießen, Extrudieren, Pressen, Ex.trusion.sbl as en, Beschichten od.dgl. geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper mittels einergiereicher Strahlen ausgehend von einem Teil seiner gesamten Oberfläche und nur über einen Teil seines Querschnittes mindestens partiell vernetzt wird»
Ü3ÖÖ4S/0U2
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper auf einer Oberfläche - dte einer energie reichen Strahlung in solchem Uir.'j/aage ausgesetzt wird, daß die vernetzbaren Korapa;'..-inten im Bereich bis zu einer gewünschten Eindringtiefe der Strahlen in den Formkörper, die .jedoch geringer als die Dicke des Fonnkörpers gewühlt ist, zumindest partiell vernetzen.
9» Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch Bestrahlen mit beschleunigten Elektronen vernetzt «Ira.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß die für eine gewünschte £"-i;idr-ingtiefe der Strahlen erforderliche Bestrahlungsdosis durch Verändern der Beschleunigungsspannung für die energiereichen Strahlen oder d\jrch Verändern des Abstandes zvrischen Strahlungsquelle und Oberfläche des Formkörpers oder mittels eines Vorabsorbers, z.B.
einer dünnen Metallfolie oder durch Verändern des Einfallwinkels der Strahlen auf die Oberfläche des Formkörpers eingestellt wird.
OZ 79028 KG/Hs,
55
030049/0U2
BAD ORIGJiML
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