DE3938185A1 - Laminat - Google Patents
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Description
Gummiprodukte, wie Schläuche, Reifen, Riemen, Rollen,
Formen u. dgl., müssen Ölstabil sein und außerdem hohe
Temperaturen und hohe Drücke aushalten.
Es sind Gummis bekannt, die gegenüber Öl und Hitze
(120°C bis 150°C) widerstandsfähig sind. Sie bestehen
aus Acrylonitril-Butadien-Gummi (NBR), Acryl-Gummi (ACM),
Äthylen-Acryl-Gummi (AEM), Äthylen-Acryl-Vinyl-Acetat-
Gummi (ER), Chlorosulfiniertem Polyäthylen-Gummi (CSM),
chloriniertem Polyäthylen-Gummi (CM u. dgl. und ferner
aus modifizierten NBR-Gummis, bei denen die konjugierten
Dien-Einheiten hydriert sind. Um einer größeren Hitzebeständigkeit
Rechnung zu tragen, sind gewisse Acrylonitril-
Copolymere vorgeschlagen worden, bei denen die konjugierten
Dien-Einheiten in einem höheren Maße hydriert sind.
Gummimischungen können im großen und ganzen in zwei Vulkanisierungs
arten eingeteilt werden. Die eine läuft mit
Schwefel und die andere mit organischen Peroxiden ab. Die
Peroxid-Vulkanisierung ist bevorzugt, wenn man hitzebeständige
Vulkanisate haben will. Kommt es auf die Adhäsion
an, dann ist die Schwefel-Vulkanisierung üblicher, wobei
wichtig ist, daß viele Gummiprodukte aus Gummi und Fasern
bestehen.
Hochhydrierte Acrylonitril-Copolymere werden notwendigerweise
einer Peroxid-Vulkanisierung unterworfen. Diese
Gummis werden nicht mit Fasermaterial verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laminat zu
schaffen, das gegenüber den bisher bekannten besser ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Laminat,
das so ausgebildet ist, wie es der Anspruch 1 zum
Ausdruck bringt.
Die Erfindung besteht also im wesentlichen darin, daß man
ein Acrylonitril-Copolymer mit hohem Hydrierungsgrad kombiniert
mit einer organischen Faserschicht, die mit einer
spezifischen Tauchbeschichtung behandelt worden ist. Ein
solches Laminat ist außerordentlich widerstandsfähig gegenüber
Öl und Hitze.
Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Laminats
besteht in einem Schlauch, der schichtweise so aufgebaut
ist, wie es in den Ansprüchen angegeben ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
Zeichnung und der folgenden Beschreibung. In der
Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht eines Laminats gemäß der
Erfindung,
Fig. 2 Ansicht entsprechend Fig. 1, die aber eine
andere Ausführungsform eines Laminats
veranschaulicht,
Fig. 3 einen Schlauch in Perspektive.
Der erfindungsgemäßen Gummi-Zusammensetzung kann man
vier Fälle subsumieren: A bis D.
Dieser besteht wenigstens aus einem Copolymer-Gummi (a),
einem organischen Peroxid-Agens (b) und Magnesium-
Oxid (c).
Die Komponente (a) ist ein Acrylonitril-Copolymer, das
hochhydriert ist von Natur aus und insofern widerstandsfähig
gegenüber Öl und Hitze ist. Dieses Copolymer besteht
aus einer Nitril-Einheit (ACN), einer Einheit aus
zwei Kohlenstoffatomen mit Doppelbindung (-C=C-) und einer
gesättigten Methylen-Einheit (-C-C-). Dabei liegt die
ungesättigte Nitril-Einheit in 10 bis 45 Gewichtsprozent
vor, die konjugierte Dien-Einheit in 0 bis 5 Gewichtsprozent
und die äthylenisch ungesättigte Einheit in 50
bis 90 Gewichtsprozent, wobei letztere nicht ungesättigtes
Nitril und/oder hydriertes konjugiertes Dien ist.
Die Nitril-Einheit (ACN) hat die Formel
Diese liegt im Bereich 10 bis 45% vor. Kleinere Mengen
als 10% würden zu einer ungenügenden Ölwiderstandsfähigkeit
führen, größere Mengen als 45% führen zu einer Abnahme
der Widerstandsfähigkeit bei Kälte.
Die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einheit (-C=C-) ist ein
konjugiertes Dien gemäß der Formel
Dieses sollte in einer Menge von weniger als 5% vorliegen.
Das bedeutet, daß die Mehrzahl der Doppelkohlenstoffbindungen
hydriert ist. Wenn die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einheit
größer als 5% ist, wird das Endprodukt weniger widerstandsfähig
gegenüber Temperaturen oberhalb 120°C und auch
weniger widerstandsfähig gegenüber Ölresten.
Die gesättigte Methylen-Einheit (-C-C-) ist eine Einheit,
die durch die Formel
(CH₂-CH₂) n
dargestellt wird. Diese sollte in einer Menge von 50 bis
90% vorliegen. Mehr an dieser Einheit, und damit weniger
an ungesättigten Nitril-Einheiten, würde zu einer geringeren
Widerstandsfähigkeit gegenüber Öl führen. Weniger an
Methylen-Einheiten als 50%, und damit mehr an ungesättigten
Nitril-Einheiten, würde die Kältewiderstandsfähigkeit
verschlechtern. Der Anteil an Methylen-Einheiten, der 50%
nicht übersteigt, wobei der Nitril-Anteil reduziert ist
und der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Anteil erhöht ist, würde
zu einer Gummimischung führen, die bei Temperaturen oberhalb
120°C nicht allzu widerstandsfähig ist und ebenso
auch gegenüber Ölresten nicht sehr widerstandsfähig ist.
Für die Komponente (a) kommen hydrierte Gummis in Frage
wie Acrylonitril-Butadien-Gummi. Acrylonitril-Isopren-
Gummi, Acrylonitril-Butadien-Isopren-Gummi, Acrylonitril-
Butadien-Methyl-Acrylat-Gummi, Acrylonitril-Butadien-
Acrylat-Gummi, Acrylonitril-Äthylen-Butadien-Gummi,
Acrylonitril-Butylacrylat-Äthoxyäthylacrylat-Vinyl
chloroacetat-Gummi, Acrylonitril-Butylacrylat-Äthoxy
äthylacrylat-Vinylnorbornen-Gummi u. dgl. Diese Gummis
können allein oder in Kombination verwendet werden.
Für die organischen Peroxide, die als Komponente (b) in
Frage kommen, gibt es keine speziellen Beschränkungen. Bevorzugt
werden solche vorgeschlagen, die eine halbe Lebenszeit
von 10 Stunden haben und eine Zersetzungstemperatur
von 80°C oder höher haben und keine Querbindungen
bei einer gegebenen Temperatur im Übermaß bilden. Für
diese Komponenten kommen typischerweise in Frage Dialkyl-
Peroxide wie z. B. Dicumyl-Peroxide, 1,3-bis(t-Butyl
peroxyisopropyl)Benzol, n-Butyl 4,4-di-t-Butylperoxy
Valerian-Säure u. dgl. Die Komponente (b) sollte in einer
Menge von 0,2 bis 15 Teilen bezogen auf das Netto-Peroxid,
basierend auf 100 Teilen der Komponente (a) vorliegen.
Ist die Menge kleiner als 0,2 Teile, so führt das nicht
zu einer zufriedenstellenden Fixierung der Komponente
(a). Ist die Menge größer als 15 Teile, so würde sich ein
Rückstand ergeben, was zu einer unerwünschten Alterung
führen würde.
Die Komponente (c), nämlich Magnesiumoxid (MgO), hat die
Aufgabe, die Adhäsion der Komponente (a) auf Fasermaterial
zu verbessern. Diese Komponente sollte in einer Menge
zwischen 1 bis 20 Teilen vorliegen und vorzugsweise im
Bereich liegen zwischen 2 und 20 Teilen bezogen auf 100
Teile der Komponente (a). Ist die Menge an MgO kleiner
als 1 Teil, so würde das nicht zu einer Verbesserung der
Adhäsion führen. Ist die Menge größer als 20 Teile, so
ergäben sich auch keine besseren Resultate.
Der Gummi A kann mit verschiedenen anderen Additiven,
wie Füllern, Weichmachern, Antioxidantien u. dgl. versehen
werden.
Der Gummi B besteht aus schwefel-vulkanisierbarem oder
peroxid-vulkanisierbarem Gummi (d), wobei dieser aber
nicht chlorsulfonierter Polyäthylen-Gummi ist. Die Komponente
(d) kann ausgewählt sein aus der Gruppe natürlicher
Gummi (NR), Polyisopren-Gummi (IR), Styrol-Butadien-
Gummi (SBR), Acrylonitril-Butadien-Gummi (NBR), Chloropren-
Gummi (CR), Äthylen-Propylen-Dien-Gummi (EPDM)
u. dgl.
Der Gummi B kann mit Beschleunigern, Füllern, Weichmachern,
Antioxidantien u. dgl. vermischt werden.
Der Gummi C ist eine Mischung hauptsächlich aus
chlorsulfoniertem Polyäthylen-Gummi (e) gemäß der Formel
wobei die Mengen an Cl und S im Bereich von 24 bis 43
Gewichtsprozent und 1,0 bis 1,4 Gewichtsprozent liegen.
Die Komponente (e) ist widerstandsfähig gegenüber Wettereinflüssen,
Ozon und Chemikalien. Außerdem ist es hitzebeständig
und entzündungsverzögernd. Der Gummi wird in
Gegenwart eines einzigen hemmenden Agens (f) vulkanisiert,
das aus der Gruppe: Metalloxide, organische
Peroxide oder organische Säure ausgewählt ist. Als spezielle
Beispiele für die Metalloxide komen in Frage:
Magnesiumoxid, Bleioxid, blei-tribasisches Maleat u. dgl.
Als Harzsäuren kommen in Frage: organische Peroxide,
hydriertes Kolophonium, abietische Säure u. dgl., ferner
organische Fettsäuren wie Stearinsäure, Laurinsäure
u. dgl.
Ferner können Beschleuniger (g) verwendet werden, um die
Vulkanisierung der Komponente (e) zu beschleunigen. Als
Beispiele für die Komponente (g) wären zu nennen:
- (1) Amine: Hexamethylentetraamin u. dgl.
- (2) Aldehyd-Ammonia: z. B. Acetaldehyd-Ammonia u. dgl..,
- (3) Aldehyd-Amine: z. B. Produkte von n-Butyl-Aldehyd und Anilin u. dgl.,
- (4) Guanidine: z. B. Diphenylguanidin, Di-o-Tollylguanidin u. dgl.,
- (5) Thio-Harnstoffe: z. B. Äthylenthiurea(2-Mercapto imidazolin), Diäthylthiurea, Trimethylthiurea u. dgl. gemäß der Formel
- (6) Thiazole: z. B. Mercaptobenzothiazol, Dibenzothiazyldisulfid, 2-Mercaptobenzothiazol u. dgl. Diese sind typisiert als Benzothiazole und werden repräsentiert durch die Formel wobei X ein Wasserstoffatom, eine Metall- oder organische Gruppe ist.
- (7) Sulfonamide: z. B. N-Cyclohexyl-2-Benzothiazol-Sulfonamid, N-t-Butyl-2-Benzothiazol-Sulfonamid, N-Oxydiäthylen- 2-Benzothiazol-Sulfonamid, N,N-Diisopropyl-2- Benzothiazol-Sulfonamid u. dgl. Diese sind typisiert als: N-substituierte-2-Benzothiazol-Sulfonamide und werden repräsentiert durch die beiden Formeln
- (8) Thiurame: z. B. Tetramethylthiuram-Monosulfid, Tetra methylthiuram-Disulfid, Tetrathylthiuram-Disulfid, Tetrabutylthiuram-Disulfid, Dipentamethylenthiuram- Tetrasulfid u. dgl. Diese sind Derivate einer Komponente, die durch Reaktion eines sekundären Amins mit Kohlenstoff-Disulfid entstanden ist. Sie werden durch die Formel repräsentiert, wobei R und R′ ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe sind. Die beiden Substituenten können miteinander verbunden sein und auf diese Weise einen Ring bilden. X ist eine Zahl 1, 2 oder 4.
- (9) Dithiocarbamate: z. B. Zink, Dimethyldithiocarbamat, Zink Diäthyldithiocarbamat, Zink Di-n-Butyldithio carbamat u. dgl. Diese sind Metall-Salze oder Amino komponenten, abgeleitet aus dithiocarbamischer Säure. Es können dies auch Reaktionsprodukte eines sekundären Amins und Carbon-Disulfids sein. Sie werden durch die Formel repräsentiert, wobei R und R′ jeweils Alkylgruppen sind. X ist ein Metall oder ein Amin.
- (10) Xythantogenate: z. B. Natrium-Isopropylxythantogenat, Zink-Butylxythantogenat u. dgl. Das sind Reaktionsprodukte von Alkoholen und Kohlenstoff-Disulfid.
Die Komponenten (f) und (g) können auch vom sauren oder
basischen Typ sein. Basische Komponenten der Verbindung
(f) können allein oder in Kombination mit zwei oder mehreren
anderen vorliegen.
Der Gummi C kann, wenn gewünscht, mit den gleichen Additiven
vermischt werden, die im Zusammenhang mit Gummi A
erwähnt worden sind.
Der Gummi D besteht aus schwefel-vulkanisierbarem Gummi (h),
einer organischen schwefel-enthaltenden Verbindung (i),
Kieselerde (j), einem Resorcinol-Donor (k) und einem
Methylen-Donor (l).
Die Komponente (h) kann ausgewählt werden aus der Gruppe:
natürlicher Gummi (NR), Polyisopren-Gummi (IR), Styrol-
Butadien-Gummi (SBR), Acrylonitril-Butadien-Gummi (NBR)
u. dgl.
Die Komponente (i) bewirkt die Vulkanisierung der Komponente (h).
Geeignete Verbindungen dieser Komponente
können sein: 6-R-2,4-Dimercapto-1,3,5-Triazine gemäß der
Formel
wobei R eine Mercapto-, Alkoxy-, Mono- oder Di-Alkylamino-,
Mono- oder Di-Cycloalkylamino-, Mono- oder Di-
Acrylamino- oder N-Alkyl-N′-Arylmino-Gruppe ist. Vorzugsweise
kommt in Frage: 2,4,6-Trimercapto-1,3,5-Triazin.
Als Komponente (i) sind auch verwendbar Schwefel-Donoren,
wie sie allgemein üblich sind. Ein solcher Donor ist eine
Verbindung, die Schwefel in Form von aktivem Schwefel abtrennt
bei der Reaktion und dann diesen aus dem Reaktionsystem
absondert. Beispiele hierfür sind:
- (1) Thiuram-Disulfide gemäß der Formel wobei R und R′ jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe sein können. Die beiden Substituenten können miteinander verbunden sein und einen Ring bilden. So kommen in Frage: Tetramethylthiuram-Disulfid, Tetraäthylthiuram-Disulfid, Dipentamethylenthiuram- Disulfid u. dgl.
- (2) Thiuram-Tetrasulfide gemäß der Formel wobei R und R′ jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe sein können. Die beiden Substituenten können miteinander verbunden sein, so daß ein Ring gebildet wird. Es kommen z. B. in Frage: Dipentamethylen Thiuram Tetrasulfid u. dgl.
- (3) Morpholin-Derivate: z. B. 4,4′-Dithiomorpholin, Dimorpholin-Disulfid, 2-(4-Morpholinodithio)Benzothiazol u. dgl.
Die Menge an der Komponente (i) sollte im Bereich 0,1 bis
15 Teilen, vorzugsweise im Bereich 0,5 bis 10 Teilen pro
100 Teile der Komponente (h) sein. Mengen kleiner als
0,1 führen zu Gummis, die nicht sehr lange haltbar sind. Mengen
größer als 15 Teile führen zu spröden und unstabilen
Produkten.
Die Komponente (j) (Kieselerde) wirkt als Adhäsionsverbesserer.
Diese Komponente sollte in Mengen von 1 bis 100
Teilen, vorzugsweise 1 bis 50 Teilen, basierend auf 100
Teilen der Komponente (h), zugesetzt werden. Ist die
Menge kleiner als 1 Teil, so ergibt sich eine schlechte
Adhäsion, ist sie größer als 100 Teile, ist das Gummiprodukt
zu viskos.
Die Komponente (k) ist ein Resorcinol-Donor, der ebenfalls
die Adhäsion verbessert. Hierfür kommen in Frage: Resorcinol-
Kondensate von Resorcinol und Formalin u. dgl. Die
Komponente (k) sollte in Mengen von 0,5 bis 20 Teilen,
vorzugsweise 1 bis 10 Teilen pro 100 Teile der Komponente
(h) vorliegen. Abweichungen von diesen Bereichen reduzieren
die Verbindbarkeit der einen Schicht mit der anderen.
Die Komponente (l) ist ein Methylen-Donor, der ebenfalls
als Adhäsionsverbesserer wirkt. Bevorzugt kommen in Frage:
Hexamethylentetraamin u. dgl. Dieser Donor sollte in Mengen
von 0,1 bis 10 Teilen, vorzugsweise 0,5 bis 5 Teilen bezogen
auf 100 Teile der Komponente (h) zugesetzt werden.
Ist die Menge kleiner als 0,1 Teil, so ist die Adhäsionskraft
reduziert. Ist die Menge größer als 10 Teile, so
ergeben sich Probleme bei der Herstellung.
Ebenso wie bei den Gummis A bis C können dem Gummi D Additive,
wie Beschleuniger, Füller, Weichmacher, Antioxidantien
u. dgl., zugesetzt werden.
Gummi D ist eine Mischung aus den Gummis B und C. Das
Mischungsverhältnis ist vorzugsweise abhängig von der jeweiligen
Anwendung des Endproduktes.
Zwei unterschiedliche Tauchmassen, nämlich Masse A und
Masse B sind von praktischer Bedeutung:
Diese Masse besteht aus Vinyl Pyrridin-Styrol-Butadien-
Gummimilch (m), einer Styrol-Butadien-Gummimilch (n)
und einem Resorcinol-Formalin-Präkondensat (o). Diese
Schicht hat hervorragende Bondierungseigenschaften gegenüber
hochhydrierten Acrylonitril-Copolymeren.
Die Komponente (m) zeichnet sich durch Widerstandsfähigkeit
gegenüber Biegebruch aus und hinsichtlich ihrer
Elastizität aus. Sie enthält als Dispersionsphase Vinyl
Pyrridin-Styrol-Butadien-Gummi gemäß der Formel
wobei eine Vinyl-Pyrridien-Einheit der Formel
vorzugsweise in einer Menge von 15 Gewichtsprozent und
eine Styrol-Einheit der Formel
im Bereich 15 bis 22 Gewichtsprozent zur Anwendung kommen.
Die Komponente (h) ist physikalisch ausbalanciert und umgewandelt,
wenn das Ganze in einem Film ausgetrocknet ist.
Diese Komponente enthält als Dispersionsphase Styrol-
Butadien-Gummi der Formel
Bei den Styrol-Butadien-Gummis werden im allgemeinen drei
Typen unterschieden, die sich durch ihre Styrol-Gehalte
unterscheiden, nämlich 15 bis 40%, 40 bis 70% und 70 bis
90%. Außerdem unterscheidet man zwischen Heiß- und Kalt-
Klassen bei einer Polymerisationstemperatur von 40°-
50°C und 5°-10°C. Eine kalte Klasse von 15 bis 40% hinsichtlich
des Styrol-Gehaltes ist vorteilhaft hinsichtlich
der Bondierbarkeit. Solche Gummis sind als Tauchkomponente
geeignet, wegen ihrer geringen Viskosität selbst
bei hohen Molekulargewichten oder großen Dispersions
konzentrationen.
Die Komponente (o) wirkt als Resorcinol-Donor.
Die Komponente (n) sollte in Mengen von bis zu 100 Teilen
zugesetzt werden, vorzugsweise bis zu 50 Teilen pro
100 Teile der Komponente (m). Größere Mengen als 100
Teile führen dazu, daß die Fasern weniger adhesiv sind
gegenüber dem hochhydrierten Acrylonitril-Copolymer.
Die Mengen der Komponente (o) sind nicht speziell limitiert.
Vorzugsweise sollten sie jedoch in dem Bereich
10 bis 50 Teilen pro 100 Teile der Komponente (m) plus
der Komponente (n) liegen.
In die Tauchmasse A können verschiedene Additive, wie Stabilisierer,
Viskositätsbeeinflusser, Antioxidantien u. dgl.,
eingearbeitet werden. Es wurde gefunden, daß die Masse A
nicht günstig bondierbar gegenüber chlorsulfoniertem
Polyäthylen-Gummi ist.
Die Masse B besteht aus einer Acrylonitril-Butadien-
Gummimilch (p) und/oder carboxyl-modifizierter Acrylonitril-
Butadien-Gummimilch (q), kombiniert mit einem Präkondensat (r)
von Resorcinol und Formalin in einem Mol-Verhältnis
von 5 : 3 zu 1 : 1.
Die Komponenten (p) und (q) haben eine hohe Widerstandsfestigkeit
gegenüber Öl und Lösungsmitteln. Ferner sind sie
gut bondierbar.
Die Komponente (l) enthält NBR-Gummi gemäß der Formel
Der Gehalt an Acrylonitril-Einheit, nämlich
sollte vorzugsweise im Bereich von 15 bis 45% liegen.
Mengen größer als 25% sind bevorzugt, weil sie die
Ölwiderstandsfestigkeit und die Adhäsionsfähigkeit verbessern.
Die Dispersionsphase hat eine durchschnittliche
Partikelgröße im Bereich von 0,05 bis 0,18 µm.
Die Komponente (g) enthält einen carboxyl-modifizierten
NBR-Gummi gemäß der Formel
Die Dispersionsphase hat eine durchschnittliche Partikelgröße
von 0,04 bis 0,12 µm. Die Komponente (q) ist bezüglich
der chemischen und mechanischen Stabilität besser
als die Komponente (p). Ferner kann sie in Abwesenheit
von Schwefel Querverbindungen bilden.
Die Komponente (r) ist ein Resorcinol-Donor in Form eines
Resorcinol-Formalin-Präkondensats. Die beiden Konstituenten
sollten in einem Mol-Verhältnis 5 : 3 zu 1 : 1 vorliegen.
Das Mol-Verhältnis ist, wie sich herausgestellt
hat, kritisch: Die Adhäsion des Gummis und die Stabilität
der Schicht wird dadurch beeinflußt. Demgemäß sollte die
Menge an Resorcinol-Donor im Bereich von 30 bis 70 Teilen,
vorzugsweise 40 bis 60 Teilen pro 100 Teile der Komponenten (p)
und/oder (q) sein. Eine bevorzugte Adhäsion
und Stabilität wird erreicht bei einem speziellen Donorbereich
von 30 bis 70 Teilen.
Es können verschiedene Additive in die Tauchmasse B eingebracht
werden, z. B. Stabilisatoren, Viskositätsverbesserer,
Antioxidantien u. dgl.
Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, organische Fasern zur
Verstärkung einzufügen, und zwar in geflochtener Form.
Die Fasern sollten mit den oben erwähnten Materialien behandelt
werden, so daß sie in der Lage sind, mit dem
Gummi gebondet zu werden. Als Fasermaterial kommt in Frage:
Nylon, Polyester, Kunstseide, Baumwolle, Vinylon,
Aramid u. dgl.
Vorzugsweise werden zwei Typen von Laminaten vorgeschlagen:
Ein erstes Laminat besteht im wesentlichen aus einer ersten Gummischicht aus dem Gummi A, der primär aus einer ausgewählten Klasse hochhydrierter Acrylonitril-Butadien- Gummis besteht, aus einer zweiten Gummischicht aus dem Gummi B, der Gummi darstellt, jedoch nciht chlorsulfonierten Polyäthylen-Gummi, und aus einer Faserschicht aus organischen Fasern und behandelt im Tauchverfahren mit der Masse A. Die Faserschicht liegt zwischen der ersten und zweiten Gummischicht.
Ein erstes Laminat besteht im wesentlichen aus einer ersten Gummischicht aus dem Gummi A, der primär aus einer ausgewählten Klasse hochhydrierter Acrylonitril-Butadien- Gummis besteht, aus einer zweiten Gummischicht aus dem Gummi B, der Gummi darstellt, jedoch nciht chlorsulfonierten Polyäthylen-Gummi, und aus einer Faserschicht aus organischen Fasern und behandelt im Tauchverfahren mit der Masse A. Die Faserschicht liegt zwischen der ersten und zweiten Gummischicht.
Ein zweites Laminat besteht aus einer Gummischicht A,
einer Gummischicht C und einer Gummischicht B zwischen
diesen, wobei eine erste Verstärkungsschicht, behandelt
mit der Masse A, zwischen A und B liegt und eine zweite
Verstärkungsschicht, behandelt mit der Masse B, zwischen
der Schicht B und C liegt.
Gummi B kann bei beiden Laminaten durch Gummi D ersetzt
werden.
Beide Laminate können in üblicher Weise z. B. bei 130°
bis 200°C vulkanisiert werden, wobei eine indirekte Belüftung,
eine direkte Dampfbeaufschlagung und/oder
Druckbeaufschlagung erfolgen können. Die Behandlungsdauer
hängt von der Behandlungstemperatur ab. Vorzugsweise
sollte außerdem erfolgen eine Gummi-Gummi-Adhäsion,
eine Wasserstoffbondierung im Zusammenhang mit den
beschichteten Fasern, eine gute Verankerung zwischen dem
Fasergeflecht und der dieses umgebenden Masse und eine
Covulkanisation zwischen Gummi und Latex. Eine Faserschicht,
die in ummittelbarem Kontakt mit dem chlorsulfonierten
Polyäthylen-Gummi ist, sollte mit der Masse B
behandelt werden.
Bevorzugt wird die Erfindung angewendet im Zusammenhang
mit Schläuchen.
Ein erster Schlauch besteht aus einer inneren Schicht aus
dem Gummi A, einer Verstärkungsschicht aus organischem
Fasermaterial, behandelt mit der Tauchmasse A, und einer
Deckschicht aus Gummi B.
Ein zweiter Schlauch besteht aus einer inneren Schicht,
einer ersten Verstärkungsschicht, einer Zwischenschicht,
einer zweiten Verstärkungsschicht und einer Deckschicht.
Die innere Schicht besteht aus dem Gummi A, die Zwischenschicht
aus dem Gummi B und die Deckschicht aus dem
Gummi C. Die erste Verstärkung wird mit der Masse A und
die zweite mit der Masse B behandelt.
Die erfindungsgemäßen Schläuche können beispielsweise
durch Kernextrusion, Fasertauchung, Faserflechtung, Extrusion
der Deckschicht, Vulkanisation, Kernentfernung
und Nachbearbeitung des Schlauches hergestellt werden.
Die Flechtung wird zweckmäßigerweise nach dem Trocknen
und Abkühlen der getauchten Fasern vorgenommen. Die Vulkanisation
wird in üblicher Weise durch Einhüllen in
Blei, indirekte Belüftung, direkte Dampfbeaufschlagung
und Druckbeaufschlagung durchgeführt. Die Temperaturen
liegen in üblicher Weise zwischen 130° und 200°C. Die
Zeit ist nicht spezifisch; sie hängt von der Temperatur
ab.
Bei allen Formulierungen bedeuten die Ziffern: Gewichtsteile
(es sei denn, es wird etwas anderes zum Ausdruck
gebracht).
Es wurden verschiedene Gummimischungen hergestellt, siehe
die Tabellen 1, 2-1 und 2-2. Diese wurden mittels Rollen
gemahlen bei 60°C 15 Minuten lang. In die Tauchmassen gemäß
Tabellen 3 und 4 wurden ebene Stoffe und Fasermaterialien
aus Nylon-66 (1,890 d/l) getaucht bei 20°C 5 Minuten lang.
Dann folgte eine Trocknung bei 120°C 2 Minuten lang.
Dann erfolgte eine Abkühlung für 2 Minuten. Die Schichten
ließ man über Nacht reifen. Dann wurden sie
untersucht.
Es wurden verschiedene Gummimischungen geschaffen (siehe
Tabelle 5), dies dadurch, daß man mittels einer Rolle
diese auswalzte in Folien in Stärken von 2,5 mm. Jede
Folie wurde mit einem Stoff laminiert, der vorher
getaucht worden ist.
Ein Stoff 12 in der Größe von 15 cm × 10 cm wurde zwischen
zwei Gummischichten 11, 11, die ebenfalls 15 cm × 10 cm
maßen und 2,5 mm dick waren (siehe Fig. 1), gelegt. Ferner
wurde ein Zellophanstreifen 18 dazwischengelegt, damit
man das Ganze ergreifen kann. Außerdem gestatten die
Zellophanstreifen eine einfache Abschälung. Die resultierenden
Laminate 10 wurden gepreßt, so daß eine einheitliche
Struktur entstand. Dazu wurde eine Laborpresse mit
einem Oberflächenpreßdruck von 30 kgf/cm² verwendet. Der
Preßvorgang wurde bei 153°C 90 Minuten lang durchgeführt.
Dann wurde das Muster bei Raumtemperatur 24 Stunden lang
gehalten. Dann wurde es in Breiten von 2,54 cm zerschnitten,
so daß man auf diese Weise Teststreifen erhielt. Die
Schälkraft wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in der
Tabelle 5 enthalten.
Ferner wurde auf einem Spannungstester gemessen, wobei
eine Geschwindigkeit von 50 mm/min eingestellt wurde,
siehe JIS k-6301. Es ergaben sich bemerkenswert hohe
Abschälwerte, nämlich größer als 4 kgf/25 mm. In der Tabelle 5
bedeutet das Symbol "○": Materialbruch und das
Symbol "×": Abschälung.
Es wurde wie gemäß Beispiel 1 vorgegangen, abgesehen von
der Verwendung der Gummimischungen und der Fasern. Einzelheiten
ergeben sich aus der Tabelle 6.
Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde durchgeführt mit Ausnahme,
daß die Gummimischungen und die getauchten Fasern
gemäß den Tabellen 7-1 bis 7-4 verwendet wurden. Ferner
wurde ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 geschaffen,
bei dem ebene Stoffschichten 16, 17 in der Größe von
15 cm × 10 cm zwischen den drei verschiedenen Gummischichten
13, 14, 15 in der Größe von 15 cm × 10 cm × 2,5 mm
gehalten wurden. Außerdem wurden Zellophanstreifen 18, 18
dazwischenlaminiert. Auf diese Weise entstand eine Gummi-
Faser-Gummi-Faser-Gummi-Struktur 10.
Bei diesen Beispielen wurde die Bondierung untersucht, indem
die Abschälkraft und die Erscheinung zwischen der
Schicht 13 und dem Stoff 16 zwischen der Schicht 14 und
dem Stoff 16 und zwischen der Schicht 15 und dem Stoff 17
geprüft wurden. Die Resultate stehen in den Tabellen 7-1
bis 7-4.
Es wurden verschiedene Schläuche H produziert, siehe
Tabelle 8 und Fig. 3.
Es wurde ein innerer Schlauch 21 durch Extrudierung geschaffen,
wobei man eine Gummimischung über einen Kern
laufen ließ, der einen inneren Durchmesser von 9,5 mm
hatte. Die Dicke dieses Schlauches betrug 1,6 mm. Es
wurden getauchte Fasern aus Nylon-66 auf die innere
Schicht gelegt, um auf diese Weise eine erste Verstärkung
22 zu schaffen. Darauf wurde eine Zwischenschicht
23 gelegt. Diese wurde durch eine Gummifolie gebildet,
die eine Dicke von 0,3 mm hatte und mittels einer Laborrolle
hergestellt worden ist. Sodann wurde eine weitere
Verstärkungsschicht 24 aufgelegt. Schließlich wurde eine
Deckschicht 25 um das Ganze gelegt, die durch Extrudierung
einer bestimmten Gummimischung erhalten wurde. Der
Außendurchmesser dieser Schicht betrug 19 mm.
Der Schlauch wurde dann schließlich mit einer Nylonschicht
umwickelt, dampfvulkanisiert bei 160°C 90 Minuten
lang und dann wurde die Umwicklung entfernt und der
Kern herausgezogen. Schließlich wurde der Schlauch getestet
im Hinblick auf Festigkeit bei hohen Temperaturen
und unter Bedingungen, die weiter unten angegeben sind.
Die Resultate finden sich in Tabelle 8.
Es wurde eine Bruchpressung gemäß JIS K-63 49 7.3(3)
gemessen. Es wurden Drucke größer als 580 kgf/m² gemessen.
Außerdem wurde eine Volumenvergrößerung gemäß SAE J188
gemessen. Diese Werte sind akzeptabel. Sie liegen im
Bereich von 6 bis 8 cc/ft.
Weiterhin wurde die Biegekraft bei niedrigen Temperaturen
bestimmt, dies dadurch, daß der Schlauch in einen Kessel
bei konstanter Temperatur, nämlich -40°C, gebracht wurde.
Dort blieb er 24 Stunden. Anschließend wurde er um eine
Krümmung von 80 mm gebogen. Es wurde überprüft, ob sich
Bruch oder Abschälung ergab.
Weiterhin wurde die Schlagfestigkeit bestimmt, und zwar
gemäß SAE J118, Typ I, bei 140°C und 160°C. Es ergaben
sich akzeptierbare Ergebnisse; die Härte war nicht geringer
als 250 × 10⁴ bei 140°C und mehr als 70 × 10⁴ bei
160°C.
Es wurde das Verfahren gemäß Beispiel 15 durchgeführt,
abgesehen davon, daß ein Testschlauch produziert wurde,
wie in Tabelle 9 formuliert ist. Die Ergebnisse sind in
der Tabelle 9 dargestellt.
Es wurde das Verfahren gemäß Beispiel 15 durchgeführt,
wobei wie in Tabelle 10 angegeben ist gearbeitet wurde.
Die Gruppe I zeigt die Wirkung von MgO in der Gummimischung A
bei Gummifaser-Adhäsion. Wie sich aus den
Beispielen 1 bis 3 ergibt, ist die Adhäsion um so größer,
je größer der Anteil an MgO ist, wobei bis zum
Materialbruch gemessen wurde. Fehlt MgO, so ergibt sich
eine ungenügende Adhäsion. Ferner führt dies zu einer
Abschälbereitschaft, siehe das Vergleichsbeispiel 1.
Die Gruppe II zeigt die Wirkung auf die Gummifaser-
Adhäsion bei Verwendung der Masse A. Abweichungen in den
Verhältnissen zwischen Vinyl Pyrridin-Styrol-Butadien-
Gummimilch und Styrol-Butadien-Gummimilch von den angegebenen
Werten (siehe das Vergleichsbeispiel 2) führen
zu einer nicht zufriedenstellenden Bondierung und damit
zu einem leichten Abschäleffekt.
Die Gruppe III bezieht sich auf ein Gummi-Faser-Gummi-
Faser-Gummi-Laminat. Die Beispiele 6 bis 14 sind zufriedenstellend
hinsichtlich der untersuchten Eigenschaften.
Das Vergleichsbeispiel 3, bei dem MgO in der Gummimischung A
fehlt, hatte eine nicht zufriedenstellende Bondierung.
Messungen, bei denen die Tauchmassen A und B nicht die
speziellen Werte aufwiesen, ergaben ungeeignete Werte
hinsichtlich der Tauchung, da sich hierbei Geliereffekte
einstellten, siehe die Vergleichsbeispiele 4 bis 8.
Die Gruppe IV betrifft einen Schlauch, bestehend aus einer
inneren Schicht aus der Gummimischung A, einer Zwischenschicht
aus der Gummimischung B, einer Deckschicht
aus der Gummimischung C und zwei Verstärkungsschichten
aus Fasermaterial, die erfindungsgemäß mit Tauchmassen
behandelt worden sind. Eine Faserschicht liegt über der
inneren Schicht; diese war tauchbehandelt worden mit der
Masse A. Eine andere Faserschicht wurde mit der Deckschicht
kontaktiert und war mit der Tauchmasse B behandelt
worden. Die Wirkung von MgO im Gummi A wurde untersucht.
Beim Vergleichsbeispiel 9 fehlte MgO. Es zeigten
sich ungenügende Eigenschaften hinsichtlich der Schlagfestigkeit
und hinsichtlich der Fähigkeit zum Bondieren
bei hohen Temperaturen. Andererseits war das Vergleichsbeispiel
akzeptabel hinsichtlich des Bruchdruckes, der
Volumenexpansion und der Zugkraftfestigkeit bei niedrigen
Temperaturen. Der spezielle Gehalt an MgO ist hochwirksam
hinsichtlich einer Verbesserung der Schlagfestigkeit
verbunden mit anderen Eigenschaften, siehe
die Vergleichsbeispiele 15 bis 17. Der erfindungsgemäße
Schlauch wurde bei 160°C überprüft und zeigte hierbei
eine hohe Qualität.
Die Gruppen V und VI betreffen Untersuchungen der Werte
der Tauchmassen B und die Einwirkung auf die Verstärkungsschicht,
die im Kontakt steht mit der Deckschicht. Der
erfindungsgemäße Schlauch, Beispiele 18 und 19, ist außerordentlich
widerstandsfähig gegenüber Schlageinwirkung
bei hohen Temperaturen verbunden mit anderen Eigenschaften
gegenüber den Schläuchen gemäß dem Vergleichsbeispiel 10.
Bei letzterem lagen die Verhältnisse Milch-Resorcinol-
Formalin außerhalb der erfindungsgemäßen Bereiche.
Gummimischung B-1 | |
Nipol 1042 (NBR) | |
100 | |
SRF Asahi Nor. 50 | 60 |
Nipseal AQ | 20 |
ZnO | 5 |
Stearinsäure | 1 |
Resorcinol | 3 |
ZINSNET F | 2 |
DOP | 20 |
Schwefel | 2 |
Nocceller MSA-G | 1 |
Nocceller H | 2 |
Gummimischung C-1 | |
Hyperlon 40 (CSM) | |
100 | |
SRF Asahi No. 50 | 80 |
AC Polyäthylen | 3 |
MgO | 5 |
Nocrac NBC | 1 |
DOP | 20 |
Lithargirum Gelb No. 1 | 5 |
Sunceller TRA | 1,5 |
Claims (15)
1. Laminat, bestehend aus:
- (a) einer ersten Gummischicht aus einer Gummimischung,
bestehend aus
- 100 Gewichtsteilen eines copolymeren Gummis,
der in der Molekularkette eine ungesättigte
Nitrileinheit in einer Menge von 10-45 Gewichtsprozent,
eine konjugierte Dieneinheit
in einer Menge bis zu 5 Gewichtsprozent und
entweder eine äthylenische ungesättigte Einheit
oder beide vorzugsweise in einer Menge
von 50-90 Gewichtsprozent aufweist,
wobei diese andere sind als die erwähnte ungesättigte Nitrileinheit und eine hydrierte konjugierte Dieneinheit,
0,2-15 Gewichtsteilen eines organischen Peroxid-Agens und
1-20 Gewichtsteilen Magnesiumoxid, und
- 100 Gewichtsteilen eines copolymeren Gummis,
der in der Molekularkette eine ungesättigte
Nitrileinheit in einer Menge von 10-45 Gewichtsprozent,
eine konjugierte Dieneinheit
in einer Menge bis zu 5 Gewichtsprozent und
entweder eine äthylenische ungesättigte Einheit
oder beide vorzugsweise in einer Menge
von 50-90 Gewichtsprozent aufweist,
- (b) einer zweiten Gummischicht aus einer Gummimischung, bestehend aus einem Gummi, der nicht chlorsulfonierter Polyäthylen-Gummi ist, und
- (c) einer ersten Faserschicht, gebildet aus organischen Fasern, die sich zwischen der ersten und der zweiten Gummischicht befindet, wobei die Fasern vorher mit einer Schicht aus im wesentlichen 100 Gewichtsteilen Vinylpyridin-Styrol-Butadien- Gummimilch, 0-100 Gewichtsteilen Styrol-Butadien- Gummimilch und einem Resorcinol-Formalin-Präkondensat versehen worden sind, insbesondere im Wege des Tauchens.
2. Laminat nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch eine dritte Gummischicht und eine zweite Faserschicht,
wobei die dritte Gummischicht über der zweiten
Gummischicht angeordnet ist und aus einer chlorsulfonierten
Polyäthylen-Gummimischung besteht, die zweite Faserschicht
aus organischen Fasern besteht, zwischen der
zweiten und dritten Gummischicht liegt und versehen ist,
insbesondere im Wege des Tauchens, mit einer Schicht, bestehend
im wesentlichen aus 100 Gewichtsteilen wenigstens
einer Milch aus Acrylonitril-Butadien-Gummi und einem
carboxyl-modifizierten Gummi davon und 30-70 Gewichtsteilen
eines Präkondensats von Resorcinol und Formalin
in einem Mol-Verhältnis von 5 : 3 bis 1 : 1.
3. Laminat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gummimischung, die in der zweiten Gummischicht
zur Anwendung kommt, im wesentlichen aus 100 Gewichtsteilen
eines schwefel-vulkanisierbaren Gummis,
0,1 bis 15 Gewichtsteilen einer organischen schwefel-enthaltenden
Mischung, Kieselerde, einem Resorcinol-Donor und
einem Methylen-Donor besteht.
4. Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der copolymere Gummi eine hydrierte Einheit
aus der Gruppe Acrylonitril-Butadien-Gummi, Acrylonitril-
Isopren-Gummi, Acrylonitril-Butadien-Isopren-Gummi,
Acrylonitril-Butadien-Methylacrylat-Gummi, Acrylonitril-
Butadien-Acrylat-Gummi, Acrylonitril-Äthylen-Butadien-
Gummi, Acrylonitril-Butylacrylat-Äthoxyäthylacrylat-
Vinylchloracetat-Gummi, Acrylonitril-Butylacrylat-
Äthoxyäthylacrylat-Vinylnorbornen-Gummi und/oder
Mischungen davon ist.
5. Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Peroxid-Agens aus der Gruppe Dicumyl-
Peroxid, 1,2-bis(t-Butylperoxyisopropyl)Benzol und n-Butyl
4,4-Di-t-Butylperoxyvalerian-Säure ausgewählt ist.
6. Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die organischen Fasern ausgewählt sind aus
der Gruppe Nylon, Polyester, Kunststoffseide, Baumwolle,
Vinylon und Aramid.
7. Laminat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der schwefel-vulkanisierte Gummi aus der
Gruppe natürlicher Gummi, Polyisopren-Gummi, Styrol-
Butadien-Gummi, Acrylonitril-Butadien-Gummi, Chloropren-
Gummi und Äthylen-Propylen-Dien-Gummi ausgewählt ist.
8. Laminat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die schwefel-enthaltende Verbindung durch die
Formel 6-R-2,4-Dimercapto-1,3,5-Triazin dargestellt wird,
wobei R eine Mercapto-, Alkoxy-, Mono- oder Di-Alkylamino-,
Mono- oder Di-Cycloalkylamino-, Mono- oder Di-Arylamino-
oder N-Alkyl-N′-Arylamin-Gruppe ist.
9. Laminat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwefel enthaltende Verbindung 2,4,6-
Trimercapto-1,3,5-Triazin ist.
10. Laminat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Resorcinol-Donor Resorcinol oder ein
Resorcinol/Formalin-Präkondensat ist.
11. Laminat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Methylen-Donor Hexamethylentetraamin ist.
12. Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schicht (a) die innere Schicht und die
Schicht (c) eine darüber befindliche Verstärkungsschicht
eines Schlauches ist, wobei auf die Schicht (c) eine Deckschicht
gezogen ist.
13. Laminat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckschicht aus einer chlorsulfonierten
Polyäthylen-Gummimischung besteht.
14. Laminat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Verstärkungsschicht und der Deckschicht
eine weitere Gummischicht und eine zweite Verstärkungsschicht
liegen, vorzugsweise dergestalt, daß auf
der Gummischicht (c) zunächst die zweite Verstärkungsschicht
liegt, wobei die zusätzliche Gummischicht aus
einer Gummimischung aus einem Gummi, der nicht chlorsulfonierter
Polyäthylen-Gummi ist, und die zweite Verstärkungsschicht
aus organischen Fasern bestehen, die
behandelt worden sind, insbesondere im Wege des Tauchens,
mit einer Masse, bestehend im wesentlichen aus 100 Gewichtsteilen
wenigstens einer Milch aus Acrylnitril-
Butadien-Gummi, einem davon carboxyl-modifizierten Gummi
und 30-70 Gewichtsteilen eines Präkondensats des
Resorcinol und Formalin in einem Mol-Verhältnis von
5 : 3 bis 1 : 1.
15. Laminat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gummimischung, die als Zwischengummi-Schicht
Verwendung findet, besteht aus im wesentlichen 100
Gewichtsteilen eines schwefel-vulkanisierbaren Gummis,
0,1 bis 15 Gewichtsteilen einer organischen Schwefel enthaltenden
Mischung, Kieselerde, einem Resorcinol-Donor und
einem Methylen-Donor.
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---|---|---|---|
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DE (1) | DE3938185A1 (de) |
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Families Citing this family (17)
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