DE3036028C2

DE3036028C2 - Verfahren zur Herstellung von technischen Gummiartikeln

Info

Publication number: DE3036028C2
Application number: DE3036028A
Authority: DE
Inventors: Anatolij Vladimirovi&ccaron; Moskva Chomjakov; Evgenij Anatol'evi&ccaron; Duchovskoj; Aleksandr Morduchaevi&ccaron; Moskva Klejman; Ardalion Nikolaevi&ccaron; &Ccaron;ernogolovka Moskovskaja oblast' Ponomarev; Askold Aleksandrovi&ccaron; Silin; Geb.Gorelova Valentina Michajlovna Skok; Viktor L'vovi&ccaron; Talroze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-09-25
Filing date: 1980-09-24
Publication date: 1983-11-03
Also published as: DE3036028A1; SU988836A1; FR2465587A1; US4361596A; FR2465587B1; GB2062649A; GB2062649B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Technik der Beschichtung von technischen Gummiartikeln und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von technischen Gummiartikeln.

Die Erfindung kann in der Gummiindustrie zur Herstellung von technischen Gummiartikeln verwendet werden, die sich durch eine für den Gummi einzigartig niedrige Reibungszahl und eine erhöhte Verschleißfestigkeit kennzeichnen.

Die erfindungsgemäß hergestellten technischen Gummiartikel können in beweglichen und ortsfesten Vorrichtungen einer weitgehenden Kiasse von Maschinen und Geräten sowie in Lagern und anderen Reibungsbauteilen benutzt werden. Die geringe Reibung und die chemische Reaktionsträgheit der Arbeitsfläche der Gummiartikel beugen vollständig dem Anhaften des Gummis am Metall an der Luft, unter Vakuum und in Wasser vor.

Bei mechanischen Regelsystemen gestattet die Anwendung solcher technischer Gummiartikel, die Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit dieser Systeme zu so erhöhen. Die technischen Gummiartikel können auch in der medizinischen Industrie verwendet werden.

Es sind Verfahren zur Herstellung von technischen Gummiariikeln durch Vulkanisierung einer Gummimischung (s. Tinyakova E. I. u. a„ Sammelheft »Vulkanizat- $5 sya rezin« (»Vulkanisierung von Gummis«), Verlag »Goskhimizdat«. 1953. S. 33; Koshelev F. F, Korneev A. E, Klimov H. S. »Obschaya lekhnologia reziny« (»Allgemeine Technologie von Gummi«), Verlag »Khimia«. Moskau, 1968. Seiten 440 - 443) bekannt.

Das Wesen dieser Verfahren besteht darin, daß unter der Wirkung eines Druckes und einer hohen Temperatur die Kautschuk- bzw. Gummimischung polymerisiert wird, so daß ein fertiger technischer Gummiartikel gewonnen wird.

Jedoch besitzen die nach den bekannten Verfahren hergestellten Gummiartikel keine ausreichenden Antifriktionseigenschaften.

Von den genannten Verfahren kommt der Erfindung nach dem technischen Wesen und dem erreichbaren Effekt ein Verfahren zur Herstellung von technischen Gummiartikeln am nächsten, welches die Vulkanisierung einer Gummimischung (s. Koshelev F. F, Korneev A. E, Klimov H. S. »Allgemeine Technologie von Gummi«, Verlag »Khimia«, Moskau. 1968. Seiten 440 _ 443) beinhaltet

Dieses Verfahren ermöglicht es nicht technische Gummiartike! mit geringer Reibungszahl herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von technischen Gummiartikeln zu entwickeln, welches eine geringe Reibungszahl der Gummiartikel durch Bildung einer aufgepfropften Festschmiergrenzschicht sichert

Dies wird dadurch erzielt daß man beim Verfahren zur Herstellung von technischen Gummiartikeln, welches die Vulkanisierung einer Kautschuk--J-^w. Gummimischung beinhaltet erfindungsgemäß vor der Vulkanisierung die Gummimischung mit einer fluororganischen Verbindung behandelt und nach der Vulkanisierung die aus der Gummimischung gewonnenen Artikel in einer hermetischen Kammer unterbringt aus dieser die Luft bis auf einen Restdruck von unter ¹O Pa abpumpt, in der Kammer eine elektrische Glimmentladung zündet durch die die Gummiartikel unter gleichzeitiger Überwachung des in der Kammer herrschenden Vakuums beeinflußt werden, wobei man die Behandlung der Gummiartikel mit der elektrischen Glimmentladung einstellt sobald der Restdruck in der Kammer einen Wert von unter 100 Pa erreicht hat

Es ist zweckmäßig, die Gummimischung mit einer fluororganischen Verbindung zu behandeln, die aus einer Gruppe gewählt ist die aus einer perfluorierten Flüssigkeit einer Polytetrafluoräthylen-Emulsion, einem Ester der Acrylsäure und eines fluorierten Alkohols und einem Ester der Methacrylsäure und eines fluorierten Alkohols besteht

Die Erfindung gestattet die Herstellung von technischen Gummiwaren mit einer für den Gummi einzigartig niedrigen Reibungszahl ohne Änderung der Rezeptur der Ausgangsstoffe. Dies trägt zu einer beträchtlichen Verbesserung der Betriebsfähigkeit von Maschinen und Apparaten bei und verlängert insbesondere die Lebensdauer der Dichtungscinheiten von Autoaggregaten.

Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet die Vulkanisation einer Gummimischung in einer Preßform. Vor der Vulkanisierung wird hierbei die Mischung mit einer fluororganischen Verbindung Lihandelt, indem die Oberfläche der Gummimischung durch diese in füssigem Zustand befindlichen Verbindungen benetzt wird. WährenJ der Vulkanisierung der Gummimischung werden die fluororganischen Verbindungen unter der Wirkung einer hohen Temperatur und eines Druckes mit der Gummimischung verbunden. Nach erfolgter Vulkanisierung bringt man die erhaltenen Artikel in einer hermetischen Kammer unter, pumpt die Luft daraus bis auf einen Restdruck von unter 10 Pa ab und zündet dann in der Kammer eine elektrische Glimmentladung, durch die auf die Artikel unter gleichzeitiger Überwachung des Vakuums in der Kammer eingewirkt wird. Dabei erfolgt unter der Einwirkung der elektrischen Glimmentladung die Vernetzung der in der oberflächennahen Gummischicht enthaltenen fluororganischen Verbindungen, so daß auf der Oberfläche der technischen Gummiartikel ein Festschmierüberzug gebildet wird, der an den Grundstoff chemisch

gebunden ist und einzigartige Antifriktionseigenschaften aufweist Die Notwendigkeit, die Luft aus der Kammer bis auf einen Druck von unter 10 Pa vorher zu evakuieren, ist dadurch bedingt, daß das Vorhandensein von Sauerstoff in der Kammer ausgeschaltet werden muß, weil er den Reaktionsverlauf der oben beschriebenen Vernetzung der fluororganischen Verbindungen auf der Oberfläche der technischen Gumnüartikel behindert.

Beim Zünden einer elektrischen Glimmentladung steigt zuerst der in der Kammer herrschende Druck unter Bedingungen eines dynamischen Vakuums an, was mit der Entbindung von niedermolekularen Fraktionen und verschiedenartigen Verunreinigungen zusammenhängt, und dann wird der Druck allmählich gesenkt Die Behandlung in der elektrischen Glimmentladung stellt man ein, sobald der Restdruck in der Kammer einen Wert von unter 100 Pa erreicht hat, d. h. dann, wenn der Vorgang der nach einem Desorptionsverfahren durchgeführten Desaktivierung auf der Gummioberfläche infolge der Bildung sines aufgepfropften Festschmierüberzugs auf derselben zum Abschluß kommt

Bei der Auwahl von zur Behandlung der Gummimischung geeigneten fluororganischen Verbindungen sind Verbindungen aus einer Gruppe bevorzugt, die aus einer perfluorierten Flüssigkeit, einer Polytetrafluoräthylenemulsion, einem Ester der Ac^yl· bzw. Methacrylsäure und eines fluorierten Alkohols besteht

Die Reibungszahl der erfindungsgemäß hergestellten technischen Gummiartikel liegt in Grenzen von 02 bis 0.6.

Im folgenden wir« die Erfindung an Hand von Beispielen erläutert

Beispiel 1

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Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Proben technischer Gummiartikel aus einer auf der Basis von Butadiennitrilkautschuk bestehenden Gummimischung hergestellt

Eine aus der Gummimischung bestehende Platte to benetzt man mit einer perfluorierten Flüssigkeit, bringt in eine Preßform ein und vulkanisiert bei den für die betreffende Gummisorte eingestellten Vulkanisaiionsparametern. Auf solche Weise wird eine flache Probe mit Abmessungen von 150 χ 150 mm und einer Dicke «5 von 2 mm hergestellt Danach wird die Probe m der hermetischen Kammer einer Laboranlage aus Glas untergebracht wo man das Vakuum von 1 Pa erzeugt. Die elektrische Glimmentladung wird in der Kammer mittels einer Speisequelle gezündet indem dazu an die ίο innerhalb der Kammer angeordneten Elektroden eine Spannung angelegt wird, die 600 V beträgt und eine Frequenz von 50 Hz hat. Bei Entstehen der elektrischen Glimmentladung und ununterbrochenem Abpumpen der Luft nimmt der in der Kammer herrschende Druck zuerst zu und dann allmählich ab. Das Vakuum in der Kammer wird überwacht, und die Behandlung durch die elektrische Glimmentladung stellt man ein. sobald der Restdruck to Pa erreicht hat. Die Reibungszahl wird mit Hilfe eines Tribometers gemessen. Die Reibungszahl ist gleich 0,4.

Beispiel 2

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Proben technischer Gummiartikel aus einer auf der Basis von Butadiennitrilkautschuk gewonnenen Gummimischung hergestellt Eine Platte aus der Gummimischung benetzt man mit einer Polytetrafluoräthylenemulsion, bringt in eine Preßform ein und vulkanisiert bei den für diese Gummisorte eingestellten Vulkanisationsparametern. Auf solche Weise wird eine Probe mit Abmessungen von 15Ox 150 mm und einer Dicke von 3 mm gefertigt Danach wird die Probe in der hermetischen Kammer einer Laboranlage aus Glas untergebracht, wo man das Vakuum von 1 Pa erzeugt

Die elektrische Glimmentladung regt man mit Hilfe einer Speisequelle an, indem dazu an die innerhalb -^er Kammer angeordneten Elektroden eine Spannung 600 V, 50Hz angelegt wird. Bei Entstehen der elektrischen Glimmentladung und ununterbrochenem Abpumpen der Luft nimmt der Druck in der Kammer zunächst zu und danach allmählich ab. Die Behandlung in dta- elektrischen Glimmentladung stellt man ein, sobalG der Restdruck von 50 Pa erreicht ist Die Reibungszahl ist gleich 0,5.

Beispiel 3

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Proben technischer Gummiartikel aus einer Gummimischung auf der Basis von Butadiennitriikautschuk gefertigt Eine Platte aus der Gummimischung benetzt man mit einem Ester der Acrylsäure und eines fluorierten Alkohols, bringt in eine Preßform ein und vulkanisiert in der für die betreffende Gummisorte gewählten Vulkanisationsweise. Auf solche V/eise wird eine Probe mit Abmessungen von 150 χ 150 mm und einer Dicke von 3 mm gefertigt Danach wird die Probe in der hermetischen Kammer einer Laboranlage aus Glas untergebracht wc man das Vakuum von 5 Pa erzeugt

Die elektrische Glimmentladung zündet man in der Kammer mit Hilfe einer Speisequelle, indem dazu an die in der Kammer angeordneten Elektroden eine Spannung 600 V, 50 Hz angelegt wird. Bei Entstehen der elektrischen Glimmentladung und ununterbrochenem Abpumpen der Luft wird der Druck in der Kammer zuerst erhöht und dann allmählich gesenkt Dabei wird das Vakuum in der Kammer überwaciu und die Behandlung in der elektrischen Glimmentladung eingestellt, sobald der Restdruck von 50 Pa erreicht ist Die Reibungszahl ist gleich 0,4.

Die Formel des hierbei verwendeten Esters der Acrylsäure und des fluorierten Alkohols ist:

CH₁=CH- C— O — CHj(CFj- CFJ_nH

worin n=1 bis4 ist.

Beispiel 4

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren fertigt man Proben technischer Gummiartikel aus einer auf der Basis von Butadiennitrilkautschuk bestehenden Gummimischung. Eine aus der Gummimischung bestehende Platte wird mit einem Ester der Acrylsäure und eines fluorierten Alkohols benetzt, in eine Preßform eingebracht und in einem für die gegebene Gummisorte gewählten Regime vulkanisiert. Auf solche Weise erhält man eine Probe mit Abmessungen von 15Ox 150x3 mm. Danach wird die Probe in der hermetischen Kammer einer Laboranlage aus Glas untergebracht, wo man das Vakuum von 5 Pa erzeugt. Die Glimmentladung zündet man in der Kammer unter Zuhilfenahme einer Speisequelle, indem dazu an die innerhalb der Kammer angeordneten Elektroden eine

Spannung 600 V, 50 Hz angelegt wird Bei Entstehen der elektrischen Entladung und ununterbrochenem Abpumpen der Luft nimmt der Druck in der Kammer zunächst zu und dann allmählich ab. In der Kammer wird das Vakuum kontrolliert, und die Behandlung durch die elektrische Glimmentladung stellt man ein, sobald der Restdruck von 50 Pa erreicht ist.

Die Reibungszahl ist gieich 0,4.

Die Formel des verwendeten Esters der Acrylsäure und des fluorierten Alkohols ist:

CH₂=CH — C-O-CH₂(CF₂-CF₂)JH Beispiel 5

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Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren fertigt man Proben technischer Gummiartikel aus einer auf der Basis von Butadiennitrilkautschuk. Eine Platte aus der Gummimischung wird mit einem Ester der Acrylsäure und eines fluorierten Alkohols benetzt in eine Preßform eingebracht und in einem Nr die gegebene Gummisorte eingestellten Regime vulkanisiert Somit erhält man eine Probe mit Abmessungen von 150 χ 150 mm und einer Dicke von 3 mm. Danach wird die Probe in der hermetischen Kammer einer Laboranlage aus Glas untergebracht wo man ein Vakuum von 5 Pa erzeugt. Die elektrische Glimmentladung zündet man in der Kammer mittels einer Speisequelle, indem dazu an die innerhalb der Kammer angeordneten Elektroden eine Spannung 600 V, 50 Hz angelegt wird. Bei Entstehen der elektrischen Glimmentladung und ununterbrochenem Abpumpen der Luft wird der in der Kammer herrschende Druck zuerst erhöht « und dann allmählich gesenkt Das Vakuum in der Kammer wird ü »erwacht, und die Behandlung durch die elektrische Glimmentladung stellt man ein. sobald der Restdruck 50 Pa erreicht hat.

Die Reibungszahl ist gleich 0.6.

CH₂=CH-C-O- CHJiCF₂-CFj)₄H

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Beispiel 6

Nach dem erfindun&sgemäßen Verfahren werden Proben technischer Gummiariikci aus einer auf Grundlage von Butadiennitrilkautschuk gewonnenen Gummimischung hergestellt. Eine Platte aus der Gummimischung benetzt man mit einem Ester der Methacrylsäure und eines fluorierten Alkohols, bringt in π eine Preßform ein und vulkanisiert in einem für die betreffende Gummisorte eingestellten Regime. Auf solche Weise wird eine Probe mit Abmessungen von 15Ox 150 mm und einer Dicke von 3 mm gefertigt. Danach wird die Probe in der hermetischen Kammer einer Laboranlage aus Glas untergebracht, wo man das Vakuum von IQ Pa erzeugt. Die elektrische Glimmern* ladung wird mit Hilfe einer Speisequelle durch Anlegen einer 50-Hz-Spannung von 600 V an die innerhalb der Kammer angeordneten Elektroden angeregt. Bei Entstehen der elektrischen Entladung und ununterbrochenem AbpumpeT der Luft nimmt der Druck in der Kammer zuerst zu und dann allmählich ab. Die Behandlung mit der elektrischen Glimmentladung stellt man ein, sobald der Restdruck von 100 Pa erreicht ist Die Reibungszahl ist gieich 0,6.

Beispiel 7

Entsprechend dem vorliegenden Verfahren werden Proben technischer Gummiartikel aus einer auf der Basis von Äthylenpropylenkautschuk gewonnenen Gummimischung hergestellt

Eine Platte aus der Gummimischung wird mit einer perforierten Flüssigkeit benetzt in eine Preßform eingebracht und in einem für diese Gummisorte gewählten Regime vulkanisiert Auf solche Weise erhält man eine Probe mit Abmessungen von 150 χ 150 mm und einer Dicke von 3 mm. Nachher wird die Probe in der hermetischen Kammer einer Laboranlage aus Glas untergebracht wo man das Vakuum von 5 Pa erzeugt Die elektrische Glimmentladung zündet man in der Kammer mitteis einer Speisequelle, indem dazu an die innerhalb der Kammer angeordneten Elektroden eine Spannuig 600 V, 50 Hz angelegt wird. Bei Entstehen der elektrischen Entladung und unui._ erbrochenem Abpumpen der Luit wird der Druck in der Kammer zunächst erhöht und dann allmählich gesenkt Es wird das Vakuum in der Kammer überwacht, und die Behandlung durch die elektrische Glimmentladung stellt man ein, sob W der Restdruck 10 Pa erreicht hat.

Die Reibungszahl macht 0,4 aus. Beispiel 8

Entsprechend dem vorgeschlagenen Verfahren werden Proben technischer Gummiartikel aus einer auf der Basis von Fluorsilikonkautschuk gewonnenen Gummimischung gefertigt

Eine Platte aus der Gummimischung wird mit einer perfluorierten Flüssigkeit benetzt, in eine Preßform eingebracht und in einem für diese Gummisorte eingestellten Regime vulkanisiert Somit fertigt man eine Probe mit Abmessungen von 150 χ 150 mm und einer Dicke von 3 mm. Danach wird die Probe in der hermetischen Kammer einer Laboranlage aus Glas untergebracht, wo man das Vakuum von 5 Pa erzeugt Die elektrische Glimmentladung wird mit Hilfe einer Speisequelle angeregt, indem dazu an die innerhalb der Kammer angeordneten Elektrode eine Spannung 600 V. 50 Hz angelegt wird. Bei Entstehen der elektrischen Entladung und ununterbrochenem Abpumpen der Luft nimmt der Druck in der Kammer zuerst zu und dann allmählich ab. Die Behandlung durch die elektrische Glimmentladung stellt man ein. sobald der Restdruck 10 Pa erreicht hat

Die Reibungszahl ist gleich 0,5. Beispiel 9

f !ach dem vorliegenden Verfahren werden Proben technischer Gummiartikel aus einer auf Grundlage von Fluorkautschuk gewonnenen Gummimischung gefertigt. Eine Platte aus der Gummimischung benetzt man mit einer perforierten Flüssigkeit, bringt in eine Preßform ein und vulkanisiert bei den für die gegebene Gummisorte eingestellten Vulkanisationsparametern. Somit erhält eine Probe mit Abmessungen von 150—150 mm und einer Dicke von 3 mm. Danach wird die Probe in der hermetischen Kammer einer Laboranlage aus Glas untergebracht, wo man das Vakuum von 5 Pa erzeugt. Die elektrische Glimmentladung zündet man in der Kammer mittels einer Speisequelle, indem dazu an die innerhalb der Kammer

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angeordneten Elektroden eine Spannung 600 V. 50 Hz erreicht hat.

angelegt wird. Bei Entstehen der elektrischen Entladung Die Reibungszahl ist gleich 0,2.

und ununterbrochenem Abpumpen der Luft wird der Die Benutzung dieses Verfahrens zur Herstellung von

Druck zunächst erhöht und dann allmählich gesenkt. Es technischen Gummiartikeln gestattet es, Gummiartikel

wird das Vakuum in der Kammer überwacht. Die '< mit einer Reibungszahl herzustellen, die zwischen 0,2

Behandlung des Artikels durch die elektrische Glimm- und 0,6 je nach Kautschukart liegt.

entladung stellt man ein. sobald der Restdruck 10 Pa

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von technischen Gummiartikeln, welches die Vulkanisierung einer Kautschukmischung beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Vulkanisierung die Mischung mit einer fluororganischen Verbindung behandelt und nach erfolgter Vulkanisierung die aus der Gummimischung gewonnenen Artikel in einer hermetischen Kammer unterbringt, daraus die to Luft bis auf einen Restdruck von unter 10 Pa abpumpt, in der Kammer eine elektrische Glimmentladung zündet, durch die die Artikel unter gleichzeitiger Überwachung des in der Kammer herrschenden Vakuums beeinflußt werden, wobei man die Behandlung durch die elektrische Glimmentladung einstellt, sobald in der Kammer ein Restdruck von unter 100 Pa erreicht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gummimischung mit einer fluororganischen Verbindung behandelt, die aus einer Gruppe gewählt wird, die aus einer perfluorierten Flüssigkeit einer Polytetrafluoräthylenemulsion, einem Ester der Acrylsäure und eines fluorierten Alkohols und einem Ester der Methacrylsäure und » eines fluorierten Alkohols besteht