DE3036027A1 - Verfahren zur oberflaechenmodifizierung von technischen gummiartikeln - Google Patents
Verfahren zur oberflaechenmodifizierung von technischen gummiartikelnInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Beschichtungstechnik
von Formartikeln aus hochmolekularen Stoffen und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Oberflächenmodifizierung
von technischen Gummiartikeln.
Die Erfindung kann in der GummiIndustrie bei der Herstellung
von technischen Gummiartikeln verwendet werden, die sich durch eine für den Gummi einzigartig niedrige Peibune-szahl
und eine erhöhte Verschleißfestigkeit auszeichnen.
Die modifizierten technischen Gummiartikel können in
beweglichen und ortsfesten Vorrichtungen einer weitgehenden Klasse von Maschinen und Geräten sowie in Lagern und anderen
Reibbauteilen benutzt werden. Die geringe Reibung und die chemische Reaktionsträgheit der Arbeitsfläche der modifizierten
technischen Gummiartikel schließt vollständig das Anhaften des Gummis am Metall an Luft, unter Vakuum und in V/asser aus.
Bei mechanischen Regelsystemen ermöglicht die Anwendung solcher technischer Gummiartikel eine beträchtliche Erhöhung
der Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit dieser Systeme.
Die modifizierten technischen Gummiartikel können auch
in der medizinischen Industrie Verwendung finden.
Bekannt sind Verfahren zur Kodifizierung der Oberfläche
von technischen-Gummiartikein durch deren Bestrahlung
(US-PS 3142754, Kl. 250-52; GB-PS 1120803, Kl. C 3E, 1965).
Bei diesen Verfahren werden eine Verbesserung der physikalisch-mechanischen
Eigenschaften der Gummiartikel durch Bildung
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einer modifizierten Schicht an deren Oberfläche gesichert, welche ein besseres Adhäsionsverhalten gegenüber den Eigenschaften
der Oberfläche eines nicht behandelten Materials aufweist. Jedoch werden hierbei die Antifriktionseigenschäften
wenig verändert.
Nach dem technischen Wesen und dem erreichbaren Effekt kommt der Erfindung eines der genannten Verfahren zur Cberflächenmodifizierung
von technischen Guimr.iartikeln am nächsten,
welches die Behandlung der Gummiartikel mit einer ionisierenden Strahlung und die Aufbringung einer Polymerschicht
auf deren Oberfläche (GB-PS 1 120 803, Kl. C 3E, 1965) beinhaltet.
Dieses Verfahren sichert nicht die erforderliche Verbesserung der Antifriktionseigenschaften des Werkstoffes, d.h.
der Beibungszahl.
Der Erfindung liegt die Aui^jbe zugrunde, ein Verfahren
zur Oberflächenmodifizierung von technischen Gummiartikeln zu entwickeln, das eine Senkung der Reibungszahl der Gummiartikel
dank der Bildung einer aufgepfropften Festschmiergrenzschicht auf deren Oberfläche gewährleistet.^
Dies wird dadurch erreicht, daß beim Verfahren zur Oberflächenmodifizierung
von technischen Gumir.iartikein,welches
ihre Behandlung mit einer ionisierenden Strahlung und die Aufbringung einer Schicht aus einem Polymer auf deren Oberfläche
beinhaltet, erfindungsgemäß die ionisierende Strahlung in Form einer elektrischen Glimmentladung in einer Vakuumkammer
erzeugt wird, in der man die technischen Gummiartikel zu-^
vor unterbringt und die Luft aus der Kammer auf einen Restdruck
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ORIGINAL
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von unter I Pa abpumpt, und die Polymerschicht auf die Oberfläche der Gummiartikel dadurch aufgebracht wird, daß in die
eines Kammer Dämpfe von Estern der Methacrylsäure undIfluorierten
Alkohols auf einen in der Kammer herrschenden Druck von 10 bis 10Ü00 Pa zugeführt werden und gleichzeitig die Behandlung
der
der technischen Gummiartikel· in elektrischen Glimmentladung
der technischen Gummiartikel· in elektrischen Glimmentladung
während einer Zeitspanne von 0,5 bis 2 Stunden erfolgt.
Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von technischen Gummiart ikelnmit einer für den Gummi äußerst niedrigen Reibungszahl,
ohne daß dabei die Rezeptur der Ausgangsstoffe und die Herstellungstechnologie der technischen Ausgangsgummifabrikate
abgewandelt wird. Dadurch wird die Arbeitsfähigkeit von
Maschinen und Apparaten beträchtlich verbessert, insbesondere die Lebensdauer der Dichtungseinheiten von Autoaggregaten verlängert.
Das Verfahren zur Oberflächenmodifizierung von technischen Gummiartikeln beinhaltet die Behandlung derselben mit
einer ionisierenden Strahlung und die Aufbringung einer Polymerschicht
auf deren Oberfläche. Dabei wird ein Gummiartikel in einer Vakuumkammer untergebracht, aus der die Luft auf einen
Restdruck von unter I Pa abgepumpt und in der eine elektrische Glimmentladung durch Zuführung einer Spannung an die
in der Kammer angeordneten Elektroden gezündet wird. Unter der Wirkung der elektrischen Glimmentladung erfolgt auf der
Oberfläche der technischen Gummiartikel der Bildung von aktiven Zentren: Radikalen mit freien Valenzbindungen.
Dann bringt man, ohne daß die elektrische Glimmentladung
gelöscht wird, auf die Oberfläche der technischen Gummiartikel
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eine Polymerschicht dadurch auf, daß in die Kammer Dämpfe von Estern der Methacrylsäure und eines fluorierten Alkoholsauf einen
in der Kammer herrschenden Druck von 10 bis 10000 Pa zugeführt werden. Bei einem in der Kammer herrschenden Druck
von unter 10 Pa ist die Effektivität der Oberflächenmodifizierung der Artikel gering. Überschreitet in der Kammer der
Dampfdruck 10000 Pa, dann kommt es zur Löschung der elektrischen Glimmentladung.
Im Wirkungskreis der elektrischen Glimmentladung erfolgt die Dissoziation der Estermoleküle von Säuren und eines
fluorierten Alkohols. Die Molekülbruchstücke werden an den aktiven Zentren der Gummioberfläche sowie mit sich selbst polymerisiert,
so daß eine Festschmiergrenzschicht gebildet wird, die an den Gummi chemisch gebunden ist, was die Antifriktionseigenschaften
der technischen Gummiartikel verbessert, d.h. die Reibungszahl der technischen Gummiartikel herabsetzt.
Die Behandlung in der elektrischen Glimmentladung führt man binnen von 0,5 bis 2 Stunden durch.
Verkürzt man die Behandlungszeit derart, daß sie kleiner als 0,5 h wird; dann, führt dies zur Beeinträchtigung der
Effektivität der Modifizierung, während die Behandlungszeit
von über 2 Stunden sinnlos ist, da eine solche langdauernde Behandlung zu keiner Veränderung der erreichten Höhe der Antifriktionseigenschaften
der Oberfläche der technischen Gummiartikel beiträgt.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird die Oberfläche eines Gummis auf der Grundlage von ternärem Äthylenpropylen-,
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Fluorsilikon-, Butadienacrylnitril-und Fluorkautschuk modifiziert.
Die Formel der verwendeten Ester der Methacrylsäure und eines fluorierten Alkohols ist:
R-C-CO-
CH2 O
worin η = I bis 4,R= CH^; H ist.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Beispielen erläutert.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren führt man die Modifizierung der Oberfläche der auf Grundlage von Butadienacrylnitrilkautscb.uk
gefertigten Gummiproben mit Abmessungen
von 150 χ I50 χ 2 mm durch.
Die Proben bringt man in einer Vakuumkammer unter. Dann wird aus der Kammer die Luft bis auf einen Restdruck
von 0,1 abgepumpt und in der Kammer eine elektrische Glimmentladung
gezündet, indem dafür an die in der Kammer angeordneten Elektroden eine für das Erscheinen eines sichtbaren
Leuchtens in der Kammer erforderliche Spannung angelegt wird. Danach werden der Kammer,ohne daß "darin die elektrische Glimmentladung
gelöscht wird,Dämpfe von Estern der Acrylsäure und eines fluorierten Alkohols(n=I) bis auf den Druck von 10 Pa
zugeführt. Um das Vorhandensein von Sauerstoff ausschließen zu können, der die weitere Polymerisation der EsternToleküle
behindert, muß die Luft zuvor aus der Kammer bis auf einen
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Druck von unter I Pa abgepumpt sein, im gegebenen Beispiel
ist der Druck gleich 0,1 Pa.
Die Behandlung in der Entladung führt man innerhalb von 2 Stunden durch. Dann werden die modifizierten technischen
Gummiartikel der Kammer entnommen.
Die Reibungszahl der erfindungsgemäß hergestellten Gummiartikel wird um das 2fache verringet.
Entsprechend dem vorliegenden Verfahren führt man die Modifizierung der Oberfläche der auf Grundlage von Butadienacrylnitri
lkaut schuk gefertigten Gummipröben mit Abmessungen von 150 χ 150 χ 2 mm durch.
Die Proben werden in einer Vakuumkammer untergebracht.
Dann wird aus der Kammer die Luft bis auf einen Eestdruck von 0,1 Pa abgepumpt und darin eine ionisierende Strahlung
in Form einer elektrischen Glii.... .atladung erzeugt.
Danach werden der Kammer Dämpfe von Fstern der Acrylsäure und eines fluorierten Alkohols (n=2) bis auf einen Druck von
Pa zugeführt und gleichzeitig die Behandlung der technischen
el
Gummiartik in der elektrischen Glimmentladung vorgenommen. Die Behandlung in der elektrischen Glimmentladung dauert 2 Stunden. Danach wird die modifizierten technischen Gummiartikel der Kammer entnommen. Die Reibungszahl der Artikel wird um das 3fache verringert.
Gummiartik in der elektrischen Glimmentladung vorgenommen. Die Behandlung in der elektrischen Glimmentladung dauert 2 Stunden. Danach wird die modifizierten technischen Gummiartikel der Kammer entnommen. Die Reibungszahl der Artikel wird um das 3fache verringert.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Oberfläche der auf Grundlage von Butadienacrylnitri lkaut schuk .gefertigten
Gummiproben mit Abmessungen von I50 χ 150 χ 2 mm modifiziert.
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Die Proben werden in einer Vakuumkammer untergebracht.
man
Dann pumpt aus der Kammer die Luft auf einen Restdruck von 0,1 Pa ab und erzeugt darin eine ionisierende Strahlung in Form einer elektrischen Glimmentladung, indem dafür an die in der Kammer angeordneten Elektroden eine für das Entstehen eines sichtbaren Glimmlichtes erforderliche Spannung angelegt wird.
Dann pumpt aus der Kammer die Luft auf einen Restdruck von 0,1 Pa ab und erzeugt darin eine ionisierende Strahlung in Form einer elektrischen Glimmentladung, indem dafür an die in der Kammer angeordneten Elektroden eine für das Entstehen eines sichtbaren Glimmlichtes erforderliche Spannung angelegt wird.
Danach leitet man in die Kammer Dämpfe von Estern der Acrylsäure und eines fluorierten Alkohols (n=2), bis der Druck
Pa erreicht, und führt gleichzeitig die Behandlung der technischen Gummiartikel in der elektrischen Glimmentladung durch.
Um das Vorhandensein von Sauerstoff in der Kammer auszuschalten, der die weitere Polymerisation der Estermoleküle behindert
, muß die Luft zuvor aus der Kammer bis auf einen Druck
von unter 1 Pa abgepumpt sein, in diesem Beispiel beträgt der Druck 0,1 Pa. Die Behandlung in der elektrischen Glimmentladung
nimmt 2 Stunden in Anspruch. Die Proben werden dann der Kammer entnommen. Die Reibungszahl wird um das 5fache verringert.
Gemäß dem vorliegenden Verfahren führt man die Modifizierung der Oberfläche der auf Grundlage von Butadienacrylnitrilkautschuk
gefertigten Gummiproben mit Abmessungen von 150x150x2 mm durch.
Die Proben werden in einer Vakuumkammer untergebracht.
Dann wird aus der Kammer die Luft bis auf einen Druck von 0,5 Pa abgepumpt und darin eine ionisierende Strahlung in
Form einer elektrischen Glimmentladung erzeugt, indem dafür
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an die in der Kammer angeordneten Elektroden eine für das
Entstehen eines sichtbaren Glimmlichtes in der Kammer erforderliche Spannung angelegt wird.
Danach führt man der Kammer Dämpfe von Estern der Methacrylsäure und eines fluorierten Alkohols (n=4) zu, bis der Druck
10 Pa erreicht, und führt gleichzeitig die Behandlung der
el
technischen Gummiartik. in der elektrischen Glimmentladung durch. Um das Vorliegen von Sauerstoff in der Kammer auszuschalten, durch den die weitere Polymerisation der Estermoleküle "behindert wird, muß die Luft zuvor aus der Kammer bis auf einen Druck von unter 1 Pa abgepumpt sein. Die Behandlung in der elektrischen Glimmentladung wird eine Stunde lang vorgenommen. Die Proben werden dann der Kammer entnommen. Die Reibungszahl wird um das 3fache verringert.
technischen Gummiartik. in der elektrischen Glimmentladung durch. Um das Vorliegen von Sauerstoff in der Kammer auszuschalten, durch den die weitere Polymerisation der Estermoleküle "behindert wird, muß die Luft zuvor aus der Kammer bis auf einen Druck von unter 1 Pa abgepumpt sein. Die Behandlung in der elektrischen Glimmentladung wird eine Stunde lang vorgenommen. Die Proben werden dann der Kammer entnommen. Die Reibungszahl wird um das 3fache verringert.
Beis-piel
5
Nach dem erfindungsgemaßen Verfahren führt man die Modifizierung
der Oberfläche der auf Grundlage von Butadienacrylnitrilkautschuk
gefertigten Gummiproben mit Abmessungen von 150 χ I50 χ 2 mm durch.
Die Proben werden in einer Vakuumkammer untergebracht. Danach pumpt man aus der Kammer die Luft bis auf einen Restdruck
von 0,5 Pa ab und erzeugt darin eine ionisierende Strahlung in Form einer elektrischen Glimmentladung, indem dafür an
die in der Kammer angeordneten Elektroden eine für das Erscheinen eines sichtbaren Glimmlichtes in der Kammer erforderliche
Spannung angelegt wird.
Dann werden in die Kammer Dämpfe von Estern der-Acrylsäure
und eines fluorierter Alkoholes (n=4) geleitet, bis der Druck
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10 Pa erreicht, und gleichzeitig die Behandlung der technischen
Gummiartikel in der elektrischen Glimmentladung vorgenommen. Um die Anwesenheit von Sauerstoff in der Kammer ausschalten
zu können, durch den der weitere Polymerisationsvorgang der Estermoleküle behindert wird, muß die Luft zuvor aus
der Kammer bis auf einen Druck von unter I Pa abgepumpt sein. Die Behandlung in der elektrichen Glimmentladung dauert eine
Stunde. Die Proben werden nun der Kammer entnommen. Die Reibungszahl
wird um das 5fache verringert.
Entsprechend dem vorliegenden Verfahren führt man die Modifizierung der Oberfläche der auf Grundlage von ButadienakryInitri!kautschuk
gefertigten Gummiproben mit Abmessungen von 150 χ 150 χ 2 mm durch.
Die Proben werden in einer Vakuumkammer untergebracht. Danach wird aus der Kammer die Luft bis auf einen Restdruck
von 0,5 Pa abgepumpt und darin eine ionisierende Strahlung in Form einer elektrischen Glimmentladung durch Anlegen einer
für das Entstehen eines sichtbaren I<euchtens erforderlichen
Spannung an die in der Kammer angeordneten Elektroden erzeugt.
Dann führt man der Kammer Dämpfe von Estern der Acrylsäure und
eines fluorierten Alkohols (n=4) bis auf den Druck von 10000 Pa zu und nimmt gleichzeitig die Behandlung der technischen
Gummiartikel in der elektrischen Glimmentladung vor. TJm die Anwesenheit von Sauerstoff in der Kammer ausz-rüschließen, der
die weitere Polymerisation der Estermoleküle behindert, muß die Luft zuvor aus der Kammer auf einen Druck von unter I Pa
abgepumpt sein. Die Behandlung in der elektrischen Glimment-
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- li -
ladung nimmt 0,5 Stunde in Anspruch. Die Proben werden dann der Kammer entnommen. Die Reibungszahl wird um das 5fache
verringert.
Entsprechend der vorliegenden Verfahren wird die Oberfläche der auf Grundlage von ternärem Äthylenpropylenkautschuk
gefertigten Gummiproben mit Abmessungen von 150 χ
χ 150 χ 2 dm modifiziert. Die Proben werden in einer Vakuumkammer
untergebracht. "Danach pumpt, man aus der Kammer die
Luft bis auf einen Eestdruck von 0,1 Pa ab und erzeugt darin eine ionisierende Strahlung in Form einer elektrischen Glimmentladung,
indem dafür an die in der Kammer angeordneten Elektroden eine für das Entstehen eines sichtbaren Leuchtens
in der Kammer erforderliche Spannung angelegt wird. Danach werden der Kammer Dämpfe von Estern der Acrylsäure
und eines fluorierten Alkohols in = 4) zugeführt, bis der
Druck 10000 Pa erreicht, und gleichzeitig wird die Behandlung der technischen Gummiartikel in der elektrischen Glimmentladung
vorgenommen. Um das Vorhandensein von Sauerstoff in der Kammer auszuschließen, durch den die weitere Polymerisation
der Estermoleküle behindert wird, muß die Luft zuvor aus der Kammer auf einen Druck von unter I Pa abgepumpt sein, im vorliegenden
Bespiel beträgt der Druck 0,1 Pa. Die Behandlung in der elektrischen Glimmentladung dauert 0,5 Stunde. Anschließend
werden die Proben aus der Kammer entfernt. Die Reibungszahl wird um das 4fache verringert.
Gemäß dem vorliegenden Verfahren führt man die Kodifizierung
der Oberfläche der auf Grundlage von Pluorsilikon-
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kautschuk gefertigten Gummiproben mit Abmessungen von
150x150x2 mm durch. Die Proben werden in einer Vakuumkammer
untergebracht. Danach wird aus der Kammer die Luft bis auf einen Restdruck von 0,1 Pa abgepumpt und darin eine ionisierende
Strahlung in Form einer elektrischen Glimmentladung durch
Anlegen einer für das Erscheinen eines sichtbaren Beuchtens
in der Kammer erforderlichen Spannung an die in der Kammer angeordneten Elektroden erzeugt.
Danach führt man der Kammer Dämpfe von Estern der Methacrylsäure und eines fluorierten Alkohols (n=4) bis auf den Druck von
10000 Pa zu und führt gleichzeitig die Behandlung der technischen Gummiartikel in der elektrischen Glimmentladung durch.
Um das Vorliegen von Sauerstoff in der Kammer auszuschließen, der den weiteren Polymerisationsvorgang der Estermoleküle
behindert, muß die Luft zuvor aus der Kammer bis auf einen Druck von unter I Pa abgepumpt sein. Die Behandlung in der
elektrischen Glimmentladung dauert 0,5 Stunde. Die Proben werden dann der Kammer entnommen. Die Reibungszahl wird um
das 2Ofache verringert.
Beispiel 9
Beispiel 9
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Oberfläche der auf Grundlage von Fluorkautschuk gefertigten Gummiproben
mit Abmessungen von 150x150x2 mm modifiziert. Die Proben bringt man in einer Vakuumkammer unter. Anschließend wird aus
der Kammer die Luft auf einen Restdruck von 0,1 Pa abgepumpt und darin eine ionisierende Strahlung in Form einer elektrischen
Glimmentladung durch Anlegen einer für das Entstehen eines sichtbaren Ieuchtens in der Kammer erforderlichen Span-
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nung an die in der Kammer angeordneten Elektrode erzeugt
.
Danach leitet man der Kammer Dämpfe von Estern der Acrylsäure und eines fluorierten Alkohols (n=4) bis auf den Druck von
1000 Pa zu und nimmt gleichzeitig die Behandlung der technischen Gummiartikel in der elektrischen Glimmentladung vor.Um
das Vorhandensein von Sauerstoff in der Kammer auszuschließen, der die weitere Polymerisation der Estermoleküle "behindert,
muß die Luft zuvor aus der Kammer his auf einen Druck von I Pa abgepumpt sein; im gegebenen Beispiel ist der Druck
gleich 0,1 Pa. Die Behandlung in der elektrischen Glimmentladung dauert 0,5 Stunde. Die Artikel werden dann der Kammer
entnommen. Die Eeibungszahl wird um das 1Ofache vermindert.
Die Verwendung des vorliegenden Verfahrens zur Oberflächenmodifizierung
von technischen Gummiartikeln ermöglicht eine Verringerung der Eeibungszahl der Erzeugnisse je nach
Kautschuksorte um das 2 bis 1Ofache.
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Claims (1)
- VERPAHREN ZUR OBERPLACHENMODIPIZIERUNG VOIT TECHNISCHEN GULMIARTIKELN PATENTANSPRUCH;Verfahren zur Oberflachenmodifizierung von technischen Gummiartikeln, welches ihre Behandlung mit einer ionisierenden Strahlung und die Aufbringung einer Polymerschicht auf deren Oberflache beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die ionisierende Strahlung als elektrische Glimmentladung in einer Vakuumkammer erzeugt wird, in der man die technischen Gummiartikel unterbringt und darin die Luft bis auf einen Restdruck von unter 1 Pa abpumpt, und die Polymerschicht auf die Oberflache der technischen Gummiartikel da- · durch aufgebracht wird, dass in die Kammer Dämpfe von Estern der Methacrylsäure und eines fluorierten Alkohols auf einen in der Kammer herrschenden Druck von 10 bis 10000 Pa zugeführt und gleichzeitig die technischen Gummiartikeln in der elektrischen Glimmentladung 0,5 bis 2 Stunden lang behandelt werden.130015/0973
Applications Claiming Priority (1)
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