DE3309003A1 - Verfahren zum verbinden einer kautschukartigen schicht mit einem substrat - Google Patents

Verfahren zum verbinden einer kautschukartigen schicht mit einem substrat

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Description

Verfahren zum Verbinden einer kautschukartigen Schicht
mit einem Substrat
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden einer kautschukartigen Schicht mit einem Substrat durch Dehnen der kautschukartigen Schicht durch Verstrecken vor dem Aufbringen auf das Substrat, wodurch eine gute Haftung an das Substrat sowie eine gute Haftung der kautschukartigen Schicht an sich selbst erzielt wird.
Viele Gegenstände müssen zum Schutz gegenüber Umwelteinflüssen beschichtet werden. Beispielsweise können Metalloberflächen in der Weise geschützt werden, daß sie mit einem Decküberzug versehen werden, wodurch sie vor einem chemischen, oxidativen oder anderweitigen Angriff auf die Oberfläche geschützt werden. Die Technologie der Aufbringung derartiger überzüge ist bekannt und sieht die Aufbringung aus einer Lösung, die Aufbringung in Form einer dünnen Membran oder Folie, gewöhnlich mit einer Klebeschicht zur Erzielung einer Haftung, oder die Aufbringung eines Anstrichs vor. Im Falle von vielen Gegenständen, die in eine größere Struktur eingebunden sind, ist die Aufbringung einer Deckschicht schwierig durchzuführen.
Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Verbinden einer kautschukartigen Schicht mit einem Substrat vor, welches darin besteht, die kautschukartige Schicht einer Streckdehnung vor·dem Aufbringen auf das Substrat zu unterziehen, die ausgedehnte Kautschukschicht auf das Substrat durch Aufwickeln aufzubringen und die kautschukartige Schicht sich mit dem Substrat und mit sich selbst unter Bildung eines bedeckten Substrats verbinden zu lassen, an dem die kautschukartige Schicht gut anhaftet.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine kautschukartige Schicht mit einem Substrat verbunden, wobei die eingesetzte kautschukartige Schicht ungefähr 6 0 bis ungefähr 85 Gew.-Teile eines Isobutylen/Isopren-Polymeren und ungefähr 15 bis ungefähr 4 0 Gew.-Teile eines Polymeren aus Ethylen mit einer Dichte von ungefähr 0,95 bis ungefähr 0,965 g/cm3 pro insgesamt 100 Gew.-Teile des Polymeren und gegebenenfalls ungefähr 0,5 bis ungefähr 30 Gew.-Teile eines Füllstoffs oder Pigments enthält, wobei die kautschukartige Schicht einer Streckdehnung von ungefähr 50 bis ungefähr 300 % unmittelbar vor der Kontaktierung des Substrats unterzogen wird, die ausgedehnte kautschukartige Schicht auf das Substrat aufgebracht wird und sich mit dem Substrat verbinden gelassen wird.
Das eingesetzte Isobutylen/Isopren-Polymere, das als eine Polymerkomponente der Kautschukschicht verwendet wird, kann aus einem Polymeren ausgewählt werden, das ungefähr 97 bis ungefähr 99,5 Gew.-% Isobutylen und ungefähr 0,5 bis ungefähr 3 Gew.-% Isopren enthält, oder aus einem Isobutylen/Isopren-Polymeren, das ungefähr 0,5 bis 1,5 Gew.-% Chlor oder ungefähr 1,5 bis ungefähr 2,5 Gew.-% Brom enthält und außerdem einen Gehalt von ungefähr 95 bis ungefähr 99 Gew.-% Isobutylen und ungefähr 0,5 bis ungefähr 3 Gew.-% Isopren aufweist. Derartige Polymere sind im Handel erhältlich und besitzen ein Molekulargewicht, ausgedrückt als Mooney, von ungefähr 30 bis ungefähr 80 Mooney (ML 8 bei 1000C). Das Ethylenpolymere, das als andere Polymerkomponente der kautschukartigen Schicht verwendet wird, ist ein hochdichtes Polyethylen. Polyethylen ist bekannt und kann als Polymeres mit niederer Dichte von 0,915 bis ungefähr 0,935 g/cm3 sowie als hochdichtes Polymeres mit einer Dichte von ungefähr 0,95 bis ungefähr 0,965 g/cm3 hergestellt werden. Erfindungsgemäß wird nur das hochdichte Polyethylen verwendet, wobei die Dichte des Poly-
_ 5 —
ethylene unter Anwendung der ASTM-Methode D 1505 ermittelt wird.
Der Füllstoff oder das Pigment, das in der kautschukartigen Schicht eingesetzt wird, kann aus im Handel erhältlichen Rußen, einschließlich der elektrisch leitenden Ruße, anderen Füllstoffen, wie Aluminiumpulver, Kaliumcarbonat und Ton, sowie Pigmenten, die in der Kautschukindustrie eingesetzt werden, ausgewählt werden.
Die kautschukartige Schicht kann nach bekannten Mischverfahren zum Vermischen von synthetischen Kautschuken hergestellt werden. Eine Methode besteht darin, das Polyethylen in eine zweite Walzenkautschukmühle einzubringen, die auf ungefähr 140 bis 145°C vorerhitzt worden ist, und darin solange zu vermischen, bis dieses Material fließt und ein Band auf den Mühlenwalzen bildet, was ungefähr 2 min dauert, Der Isobutylen/Isopren-Kautschuk, beispielsweise Butyl-PB-111 derPolysar Limited, sowie Ruß werden dann in die Müh-Ie eingeführt und das Mischen solange fortgesetzt, bis eine gleichförmige Mischung erhalten worden ist, was gewöhnlich weitere 5 min dauert. Die Mischung wird aus der Mühle in Form von Compound-Streifen entnommen. Die verschiedenen Innenmischer können ebenfalls in bekannter Weise zur Herstellung der kautschukartigen Schicht eingesetzt werden. Compound-Folien können beispielsweise durch Durchschicken durch einen Kalander oder durch einen Extruder, der mit einer Foliendüse versehen ist, hergestellt werden. Die Dicke der Folien kann zwischen ungefähr 0,1 bis ungefähr 5 mm schwanken, wobei es jedoch im allgemeinen vorzuziehen ist. Folien mit einer Dicke von ungefähr 1 bis ungefähr 3 mm einzusetzen.
Zum Abdecken von Metallen oder anderen Teilen ist es vorzuziehen, als kautschukartige Schicht eine Schicht aus ungefähr 70 bis ungefähr 85 Gew.-Teilen eines Isobutylen/
J0U3UU0
Isopren-Polymeren oder eines halogenierten Isobutylen/Isopren-Polymeren, ungefähr 15 bis ungefähr 30 Gew.-Teilen Polyethylen und ungefähr 0/5 bis ungefähr 5 Gew.-Teilen Ruß, Kaliumcarbonat, Ton oder Pigment einzusetzen. Bei einem Einsatz für elektrische Zwecke, beispielsweise zum SpLeissen von elektrischen Drähten, ist es vorzuziehen, eine kautschukartige Schicht aus ungefähr 70 bis ungefähr 85 Gew.-Teilen eines Isobutylen/Isopren-Polymeren oder eines halogenierten Isobutylen/Isopren-Polymeren, ungejQ fähr 15 bis ungefähr 30 Gew .-!Teilen Polyethylen und ungefähr 10 bis ungefähr 30 Gew.-Teilen eines elektrischleitenden Rußes oder Aluminiumpulver zu verwenden.
Die kautschukartige Mischung wird in Folienform auf das
^g Substrat in der Weise aufgebracht, daß sie einer Streckdehnung unterzogen und in gedehntem Zustand auf das Substrat aufgebracht wird, beispielsweise durch Aufwickeln, worauf man die kautschukartige Schicht sich mit dem Substrat verbinden läßt. Ein Erhitzen oder eine andere Aktivierung ist nicht notwendig. Die kautschukartige Mischung besitzt vor der Dehnung eine leicht-klebrige Oberfläche, wobei man auf die Oberfläche beispielsweise Talk aufbringen kann, um die Oberflächenklebrigkeit der Kautschukmischung herabzusetzen, die dann ohne Selbsthaftungsprobleme während der Lagerung aufgerollt werden kann. Die Folie aus der Kautschukmischung wird durch Verstrecken in einer Richtung gedehnt, wobei die Oberfläche ziemlich klebrig wird. Es ist nicht bekannt, weshalb sich eine Oberflächenklebrigkeit bei der Dehnung entwickelt. In gedehntem Zustand kann die Folie leicht auf das gewünschte Substrat aufgebracht werden und haftet an dem Substrat und auch an sich selbst an den Stellen gut an, an denen eine Überlappung erfolgt. Das Haften an das Substrat erfolgt sehr schnell, und nach ungefähr 8 bis 12 h besitzt die aufgebrachte kautschukartige Schicht das Aussehen einer ge-
schmolzenen Folie, die das Substrat bedeckt. Die Oberflächenklebrigkeit , die sich bei der Dehnung entwickelt, scheint von dem Ausmaß der Dehnung abzuhängen. Es erscheint erforderlich, die Folie einer Dehnung von wenigstens ungefähr 50 % zu unterziehen, damit sich die Oberflächenklebrigkeit entwickelt. Eine Dehnung von mehr als ungefähr 300 % ist unerwünscht, da die Folie reißen kann. Vorzugsweise wird eine Dehnung von ungefähr 75 und ungefähr 150 % durchgeführt, um in optimaler Weise eine Oberflächenklebrigkeit zu entwickeln, ohne daß dabei die Folie reißt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann für vielseitige Zwekke durchgeführt werden. Metallteile lassen sich leicht mit einer derartigen kautschukartigen Schicht für eine Lagerung oder aus Umweltgründen bedecken. Beispielsweise kann ein Metallpylon zum Schutz beim Eintauchen in Wasser bedeckt werden. Kleinere Reparaturen können an bereits vorliegenden Abdeckungen auf exponierten Teilen vorgenommen werden, beispielsweise können die Unterseiten von Automobilen; Lastwagen oder ähnlichen Fahrzeugen repariert werden, ferner beschädigte Stiefel an den Schnallenzonen oder Zahnrad- und Zahnkegelsteuerkomponenten, in denen jeweils eine kautschukartige erfindungsgemäße Schicht aufgebracht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner zum Reparieren von elektrischen Spleissungen, insbesondere in kalten Klimata, verwendet werden. Kautschukmembranen werden häufig in Flüssigkeitreservoiren, Lagerungstanks oder Ablaufkanälen verwendet, wobei die kautschukartige Schicht erfindungsgemäß aufgebracht werden kann, um derartige Schichten aus solchen kautschukartigen Membranen miteinander zu verbinden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. 35
Beispiel 1
Kautschukartige Mischungen werden hergestellt durch Vermischen von Butylkautschuk, Polyethylen sowie Ruß. Eine Zweiwalzenkautschukmühle wird verwendet/ wobei die Walzen auf ungefähr 1400C vorerhitzt werden. Hochdichtes Polyethylen (Grad 80060/ das von der Dow Chemical in den Handel gebracht wird und eine Dichte von 0,96 g/cm3 besitzt), wird den Walzenmühlen zugesetzt und solange vermischt, bis eine Schmelze vorliegt und sich ein Band auf der Walzenmühle gebildet hat. Das Schmelzen und die Bandbildung des Polyethylene dauern ungefähr 2 min, worauf der Butylkautschuk und der Ruß zugesetzt werden und das Vermischen fortgesetzt wird. Es bildet sich eine gleichförmige Mischung nach einer Gesamtmischzeit von 7 min. Dann wird die kautschukartige Mischung von den Walzenmühlen abgezogen und sich selbst überlassen. 280 g Butylkautschuk (PB-111 der Polysar Limited), der ungefähr 99,3 Gew.-% Isobutylen und ungefähr 0,7 Gew.-% Isopren enthält und eine Mooney-Viskosität (ML 8 bei 1000C) von ungefähr 70 besitzt, 70 g Polyethylen und ungefähr 10 g Ruß (SAF-Ruß (ASTM Grad N. 11 O)) werden zur Erzeugung der kautschukartigen Mischling zugesetzt.
Die kautschukartige Mischung wird dann zu einer Folienform als Streifen in der Weise verarbeitet, daß sie einem einfachen Schneckenextruder zugeführt wird, der mit einer Foliendüse versehen ist. Der Extruder wird bei einer Temperatur von 175°C zur Gewinnung von Streifen mit einer Breite von ungefähr .9 cm und einer Dicke von ungefähr 1,5 mm betrieben.
_ ο —
Beispiel 2
Die Streifen der kautschukartigen Mischung von Beispiel 1 werden dazu verwendet, den Kofferraum auf einem Verteilerantrieb eines Vorderrad-angetriebenen Automobils zu reparieren. Der Kofferraum ist ein geformter Gegenstand, welcher den Verteilerantrieb abdeckt und ihn gegenüber Schmutz etc. schützt. Der Ersatz erfordert einen aufwendigen Ausbau des Fahrwerks. Der Kofferraum besitzt einen Riß und ist an dem Rißpunkt etwas eingerissen. Ein Streifen aus der kautschukartigen Mischung wird auf ungefähr 75' % ausgedehnt und dann auf den Kofferraum an der Rißstelle aufgebracht und haftet gut an dem Kofferraum und an sich selbst an den Uberlappungsstellen an. Innerhalb von ungefähr 12 h bildet sich eine gleichmäßige Oberfläche, welche den Riß vollständig abdeckt.
Beispiel 3
Die kautschukartige Mischung von Beispiel 1 wird zur Reparatur von Rissen in Wasserschläuchen in einem Automobil sowie in einer Waschmaschine durch den auf ungefähr 7 5 bis 100 % und Aufbringen auf den Schlauch an den Rißstellen verwendet. Das Austreten von Wasser aus dem Riß hört unmittelbar nach der Aufbringung der kautschukartigen Mischung auf. Innerhalb von ungefähr 2 h hat die aufgebrachte Mischung eine gleichmäßige Schicht über dem Schlauch • gebildet.
Beispiel 4
Ein Metallrohr wird mit der kautschukartigen Mischung von Beispiel 1 umwickelt. Wird ein Streifen aus der kautschukartigen Mischung um ungefähr 25 % vor der Aufbrin-
gung a.uf das. Rohr ausgedehnt, dann wird im wesentlichen keine Haftung festgestellt. Wird ein Streifen aus der kautschukartigen Mischung um ungefähr 50 % ausgedehnt und dann auf das Rohr aufgebracht, dann wird eine zufriedenstellende Haftung an das Rohr erzielt, wobei die aufgebrachten Streifen langsam eine gleichmäßige Schicht über dem Rohr bilden. Wird ein Streifen aus der kautschukartigen Mischung um ungefähr 100 % ausgedehnt und auf das Rohr aufgelegt, dann wird eine ausgezeichnete Haftung auf das Rohr erzielt und die aufgebrachten Streifen bilden innerhalb von ungefähr 12 h eine gleichmäßige Schicht auf dem Rohr. Ein anschließendes Eintauchen des bedeckten Rohres in Wasser während ungefähr 10 Monaten zeigt keine sichtbare Schädigung der Kautschukmischung, so daß das Metallrohr durch das Eintauchen in Wasser nicht beeinflußt wird.
Beispiel 5
20
Zum Einsatz als Auskleidung für einen Entwässerungsgraben werden kautschukartige Membranen in Form von Bahnen mit einer Breite von ungefähr 2 m verwendet. Jede Bahn wird derartig ausgelegt, daß sie an die vorangegangene Bahn angrenzt. Ein Streifen aus der kautschukartigen Mischung von Beispiel 1 wird um ungefähr 75 % gedehnt und zum Abdecken der Fuge zwischen zwei aneinandergrenzenden Bahnen aufgebracht. Es wird eine ausgezeichnete Haftung an die Membranfolien beobachtet. Zur weiteren Verbesserung der Einheit der Fuge wird ein Streifen aus der kautschukartigen Mischung um ungefähr 75 % ausgedehnt, zum Bedecken der Fuge, die durch zwei anstoßende Bahnen gebildet wird, aufgebracht und unter Verwendung einer leichten Walze an der Verbindungsfläche gewalzt, wodurch eine ausgezeichnete Haftung der kautschukartigen Mischung mit den Membranbahnen erzielt wird.
- 11 ^Beispiel 6
Unter Verwendung eines Laborinnenmischers werden die in der Tabelle I zusammengefaßten kautschukartigen Mischungen hergestellt und zu Streifen mit einer Breite von ungefähr 2,5 cm und einer Dicke von 1,5 mm verformt. Ein Streifen aus einer jeden Mischung wird im Zusammenhang mit der Abdeckung eines Metallstabes untersucht. Jeder Streifen wird um 75 bis 100 % gedehnt und auf den Stab aufgebracht. Es wird eine ausgezeichnete Haftung an den Stab festgestellt. Innerhalb von 10 bis 12h hat der aufgebrachte Streifen eine im wesentlichen gleichmäßige Schicht gebildet.
Beispiel 7
Unter Anwendung der in Beispiel 6 beschriebenen Methode werden die in der Tabelle I zusammengefaßten kautschukartigen Mischungen hergestellt und Streifen mit einer Breite von ungefähr 1,5 cm und einer Dicke von 1,5 mm erzeugt. Ein elektrisches Kabel mit einer Aluminiumhülle, das gerissen ist, wird durch Aufbringen einer jeden kautschukartigen Mischung durch Dehnen um ungefähr 75 bis 80 % vor der Aufbringung repariert. Es warden Eigenschaften der Aluminiumhülle erzielt, die denjenigen der Hülle vor dem Reißen entsprechen.
« I»
W «· · -V 		Butylpolymeres -12- 70 Beispiel 7 .- 30 - 2 20
Polyethylen Tabelle I 30 70 70
Antioxidationsmittel Beispiel 6 0,05 30 30 .
Ruß-1 70 70 - 0,05
Ruß-2 30 30 -
Pigment 0,05 0,05 3
KaIziums tearat 3 -
Aluminiumpulver - - —
-
- -
— —
Bemerkungen:
Butylpolymeres, das gemäß Beispiel 1 verwendet vrorden ist. Polyethylen, das gemäß Beispiel 1 verwendet worden ist. Antioxidationsmittel - IRGMK)X ® 1010 Ruß-1 - ASTM N-110 Typ
Ruß-2 - ASTMN-472, leitender Typ
Pigment - Pigment Orange

Claims (5)

  1. "BORiJ "DEtTFEL · SCHÖN · HERTEL
    PATENTANWÄLTE BfTBOX1XAK FAXBST ATTOBNKTS
    DR. WOUFGANG MÜLLER-BOR& (PATENTANWALT VON 1927 - 1975J DR. PAUL DEUFEL. DIPL.- CH EM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL, DIPL.-PHYS.
    P 2440
    polysar Limited
    Sarnia, Ontario, Canada N7T 71-12
    Verfahren zum Verbinden einer kautschukartigen Schicht mit einem Substrat
    Patentansprüche
    .j Verfahren zum Verbinden einer kautschukartigen Schicht mit einem Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete kautschukartige Schicht ungefähr 60 bis ungefähr 85 Gew.-Teile eines Isobutylen/Isopren-Polymeren und ungefähr 15 bis ungefähr 40 Gew.-Teile eines Ethylens mit einer Dichte von ungefähr 0,95 bis ungefähr 0,965 g/cm3 pro insgesamt 100 Gew.-Teile des Polymeren und gegebenenfalls ungefähr 0,5 bis ungefähr 30 Gew.-Teile eines Füllstoffs oder Pigments enthält, wobei die kautschukartige Schicht einer Verstreckungsdehnung von ungefähr 50 bis ungefähr 300 % unmittelbar vor dem Kontakt mit dem Substrat unterzogen wird, die gedehnte kautschukartige Schicht auf das Substrat aufgelegt und sich mit dem Substrat verbinden gelassen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Isobutylen/Isopren-Polymere aus einem Polymeren, das ungefähr 97 bis ungefähr 99,5 Gew.-% Isobutylen und ungefähr 0,5 bis 3 Gew.-% Isopren enthält, oder aus einem Polymeren ausgewählt wird, das ungefähr 95 bis ungefähr 99 Gew.-% Isobutylen, ungefähr 0,5 bis ungefähr 3 Gew.-% Isopren und ungefähr 0,5 bis ungefähr 1/5 Gew.-% Chlor oder ungefähr 1,5 bis ungefähr 2,5 Gew.-% Brom enthält.
    10
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte kautschukartige Schicht ungefähr 70 bis ungefähr 85 Gew.-Teile des Isobutylen/Isopren-Polymeren, ungefähr 15 bis ungefähr 30 Gew.-Teile Polyethylen und ungefähr 0,5 bis ungefähr 5 Gew.-Ruß, Kaliumcarbonat, Ton oder Pigment enthält.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte kautschukartige Schicht ungefähr 7 0 bis ungefähr 85 Gew.-Teile des Isobutylen/Isopren-Polymeren, ungefähr 15 bis ungefähr 30 Gew.-Teile Polyethylen und ungefähr 10 bis ungefähr 30 Gew.-Teile eines elektrisch leitenden Rußes oder eines Aluminiumpulvers enthält.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte kautschukartige Schicht einer Verstrekkungsdehnung von ungefähr 75 bis ungefähr 150 % vor dem Kontakt mit dem Substrat unterzogen wird.
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