DE7237063U - Kaltverformbare Verbund werkstoff bahn - Google Patents

Description

betreffend
Kaltverforiabare Verbundwerks toff bahn

Die Neuerung betrifft eine kaltverformbare Yerbunclwerkstoffbahn, auch Sandv/ichlcörper genannt.

Verbundwerkstoffbahnen aus Metallen und thermoplastischen Kunststoffen sind bekannt. Sie haben große Bedeutung für zahlreiche technische Anwendungsgebiete, besitzen aber zugleich gewisse Nachteile, die vor allein das Umformen durch Tiefziehen betreffen, v/eil die nur geringe Elastizität- odar Streckgrenze dieser Werkstoffe bei Raumtemperatur schnell erreicht v?ird. Wird das Kunststoffmaterial während der Verformung erwärmt - wc zu eine komplizierte l/erkzeugausstattunrj; erforderlich ist - und das Arbeitstempo verlangsamt, so wird zwar der theoretisch mögliche Verformungsgrad des Kunstcs oofföä verbessert; aber die Erweichungstemperatur des Kunststoffes liegt ziemlich nahe der Raumtemperatur, damit die «ei¹ werkstoff alle seine Eigenschaften der mechanischen j?e:rcip:keü;

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verliert. Außerdem besitzen derartige bekannte Verbundwerkstoffbahnen nur sehr begrenzte schalldämmende Eigenschaften.

Äucii Ü.J.C üctvcumuejü baimcn aus iue uoii UiJlCI s i/oik Vei ilu L^, Lew gj

Butylkautschuk lassen sich nur unbefriedigend durch Tiefziehen verformen, was zu einem Wärme- und Schall-Kurzschluß und/oder elektrischen Kurzschluß führen kann.

Die neuerungsgemäßen Verbundwerkstoffbahnen bestehen aus zwei 0,25 bis 2 mm dicken Metallstreifen oder Blechen, deren Schichtstärkenverhältnis 1 bis 2 beträgt, sowie aus einer 0,4 bis 0,8 mm starken Folie aus schwach \ernetztem Butylkautschuk. Sie werden durch Ziehen, insbesondere Tiefziehen zu Behältern, Bauelementen für die Automobilkarosserie, für Boote, Fördereinrichtungen oder Stetigförderer sowie bei der Errichtung von Gebäuden vsi'arbeitst.

Die neuen Verbundwerkstoffbahnen sind leichter durch Tiefziehen verformbar und wirken besser schallisolierend als die bisher bekannten Verbundwerkstoffbahnen mit einer Butylkautschuk-Schicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausbildungsform der Verbundwerkstoffbahn beträgt die Dicke der einzelnen Metallstreifen 0,4 bis

Die Neuerung sowie vorteilhafte Weiterbildungen werden nun mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung und die folgenden Beispiele näher erläutert.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein mit Hilfe der neuerungsgemäßen Verbundwerkstoffbahn hergestelltes Tiefziehteil in zwei Schnitten, wobei Fig. 2 ein Schnitt entlang II-II in Fig. 1 ist.

II und 13 bezeichnen die zwei Metallstreifen oder Bleche, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung

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in einer Dicke von jeweils 0,25 bis 2 mm, deren Schichtdicke η verhältnis 1 bis 2 beträgt; zwischen beiden Metallstreifen ist der Streifen 12 aus aonwacn vernetztem Butylkautschuk in einer Stärke von 0,4 bis 0,8 mm angeordnet·

Die Bahn wird hergestellt, indem zwei Metallstreifen oder Bleche mit einer dazwischen angeordneten Sohicht aus Butylkautschuk in Form einer dicken und viskosen Masse, erhalten durch Auflösen in einem lösungsmittel wie Methylchlorid, zusammengewalzt werden; der Sandwichkörper wird duroh Tiefziehen in die gewünschte Form gebracht.

Zur Herstellung des Butylkautschuks wird Isobutylen mit 0,5 bis 4 ft, bezogen auf sein Gewicht eines Diolefins wie Isopren copolymerisiert; die beiden Moäomerea v/ex-deü dazu iü einem inertes Lösungsmittel gelöst, beispielsweise in Methylchlorid oder Trichloräthylen, Erhalten wird dabei ein schwach ungesättigtes Produkt mit einem Molekulargewicht oberhalb 35 000,

Dieser Butylkautschuk besitzt eine hohe Viskosität bei Raumtemperatur und Gebrauchstemperatur und sichert dadurch eine wirksame Bindung der beiden Metallstreifen oder Bleche·

Bestimmt wird diese Eigenschaft entsprechend der iTojm ASTM D 1646; die Viskosität Mooney ML 1 + 4 (bei 100⁰G) beträgt 20 bis 120° Mooney, vorzugsv/eise 30 bis 90° Mooney.

Die Bahn besitzt eine geringe KerbschlagZähigkeit, da der entsprechend der Norm DIET 53 512 gemessene Rückprall weniger als 30 %, vorzugsweise weniger als 15 $ beträgt; weiterhin eine hohe Bruchdehnung; die Verformung durch Kriechen oder Fließen kann während dem Ziehen mehr als 50 # betragen; man erreicht 1 000 bis 1 200 $ Bruchdehnung, da die Verwendung eines geringen oder schwachen Teils der

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Dehnungszone die Verformung dies Butylkautschuk^ ermöglicht, ohne daß innere Spannungen bestehen bleiber..

3C3iCrlicn.C7;Srt ist &Ο.Ξ sus "SSiiioli""+'« ηΊ ekt-3?iaohe Isolier— vermögen des Polymeren, aufgrund dessen er allgemein in der elektrischen KabelIndustrie verwendet wird. Unter den zahlreichen Abwandlungen, die auf dem Markt zui· Verfügung stehen, werden mit dem am wenigsten ungesättigten Butylkautschuk die besten Ergebnisse bei den neuerungsgemäßen Bauteilen erzielt.

Der Butylkautschuk kann mit verschiedenen Fülletoffen versetzt sein, beispielsweise mit Calciumcarbonat, Kaolin, Kieselsäure oder Siliciumdioxid und Ruß. Als Ruß wird eine sehr feinteilige Sorte mit Korngröße 25 bis 35 nm (m um) und einer spezifischen Oberfläche von 50 bis 80 m /g verwendet. Die bevorzugte Sorte ist der unter der Bezeichnung

HAF handelsübliche hocL· eriebfeste Ölruß. Weiterhin können Weichmacher oder Plastifiziermittel wie Mineralöle, Ester und Kiefernholzteer zugesetzt v/erden.

Als Beispiel wird folgende Rezeptur angegeben:

Butylkautschuk (Copolymer aus Isobutylen und Gew.-Teile

0,8 $> Isopren) 100

Kaolin 20

Ruß HAF, Type N 330 55

paraffia-naphtenisohes öl H

Formaldehyd-Alkylphenolharz 3

phenolisches Antioxidans 1

Nachfolgend wird eine Reihe von Tiefziehversuchen beschrieben, die entsprechend dem vom Forschungsinstitut der französischen Eisenmetallurgie, Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise (IRSID) genormten Versuch durchgeführt wurden.

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Beispiel

Es wurde die Bedeutung der Schichtdicke d^r J.rei Lagen der Bahn ?./■· sowie die Beschaffenheit der Metallstreifen oder ' Bleche untersucht. Hierzu wurden 8 Sandwichkörper aus"Butylkautschuk hergestellt, 4 von ihnen - mit dem Index Ί bezeichnet, unter Verwendung von Metallstreifen aus einer Aluminiumlegierung enthaltend 3 % Magnesium (AG 3), die 4 anderen - mit dem Index 2 bezeichnet, unter Verwendung ^::>νγ von Metallstreifen aus einem SPDD bezeichneten Spezial- "';'■,. stahl für das Tiefziehen. Dieser sehr wenig chargierte Stahl besitzt folgende Eigenschaften:

Bruchfestigkeit Streckgrenze Bruchdehnung

34 bis 49 Hektobar ■ 23 Hektobar ' 50 bis 62 %.'■ ;- "^*

bzw. Bahnen „ , .

Die einzelnen Sandwichkörper waren wie folgt zusammengesetzt:

(Der ··■" mm Schicht)

.ist die Stärke der betreffenden

	: 0,3	mm,	Bu tyIka υ t s chu k	mm,	. AG3
b1	: 0,8	mm,	Butylkautschuk	mn,	AG3
C1	: 0,5	mm,	Butylkautschuk	ca,	AG3
d1	U,5	mm,	Bu uylkautschuk		AG3 :
a2 '	0,8	mm,	Butylkautschuk	Ώϋ ,	S2DD ·
:V'	0,8	mm,	Butylkautsenuk	'ma,	■ SPDD.'..;
C2,	0,5	mm,	Butylkautschuk	am,	"■' SPDD'::
	: 0,5	mm	,Butylkautschuk :	ma,	oSPDD :
ί" AG3	: 0,5	: 0,3'fmm^·
: AG3	: 1	: 0,8 ram^
: AG3	: 0,5	• 0,5 ma T
: AG3 :	: 0,5	i 0 j 3 am :
SPDD:	: 0,5	C,8.ma ,
SPDD:	: 1 "	^0,8'mm^
SPDD:	: 0,5	;:.0,5'· am;,;
SPDD	0,5	0,3 mm

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G/72 37 063.9 1G-42 105

Die Herstellung dieser Sandwichkörper -> erf olgte in folgendsn·^" Stufen: · . . ' ·--.·■-··

Entfetten der beiden Metallstreifen;
Eintauchen der beiden Streifen in Irichioräthylen; Aufbringen der Butylkautschukfolie zwischen die beiden Me- dl talistreifen:

der oberflächlich durch Irichloräthylen angegriffene. Butyl-,'£* kautschuk haftete.an der legierung AG 3; · ■".- ''"'^^"-'^^^ Pressen des Verbundwerkstoffes während 15 Stunden unter?·. ' 10 Tonnen. ■ ' ■" ".·"!

Die kritische Eigenschaft des Butylkautschuk^ wurde durch Vergleich mit einem anderen Sandwichkörper ■■ der unter Verwendung eines Neoprenklebers,

'·"; als Zwischenschicht hergestellt""'·

worden \var; die Stärke dieser Zwischenschicht wurde geringer'' gehalten, um zu berücksichtigen, daß die optimale Stärke, ä.h., die Stärke entsprechend dem maxiaalen Ziehen, bzw. Tiefziehen,i in diesem PaHe ebenfalls geringer war.

Es wurden folgende mit Neopren hergestellte SandwichkörperiSS^v^ geprüft: .· · . . · '■'·' :~*i^«&<

^e2

^f2
g₂

AG3 AG3

AG3 :

AG3 :

SPDD SPDD SPDD SPDD

O₁O ram, 0,8 mm,

Jeopren Neopren

0,3 mra, 0,6 mm,

AG3

AG5

0,8 mm 0,8 mm

0,5 mm, Neopren : 0,3 mm, AG3 : 0,5 mm''-M^ 0,5 mm, Neopren : 0,3 mm, AG3 : 0,3 mra : 0,8 mm,· Neopren : 0,3 mm, SPDD : 0,8 mm ι 0,8 mm, Neopren : 0,6 mm, SPDD : 0,8 mm ; ί 0,5 mm, Neopren : 0,3 mm, SPDD : 0,5 mm : 0,5 ram, Neopren : 0,3 mn,- SPDD'.:.

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■ I 1 * S J ,
It I * Il

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Hergestellt wurden diese Sandwichkörper' ^wie *olg*s . ^'J

Entfetten der beiden Metallstreifen; _φ

Auftragen einer Schicht'ITeoprenkleber mit dem Pinsel, auf 'φ£ jeden Streifen; ■ . ^;

Verdampfen oder Verdunsten der im Kleber enthaltenen iösungö mittel während 20 Minuten; '. ' V "*?%

Pressen des Sandwich, auf Unterlagen ode.r Keilen, um die ^:an-$ gestrebte Kleberschichtstärke beizubehalten, während;15 Stun den unter 10 Tonnen.

Ein weiterer Vergleich wurde mit reinen Metallblech.en durch.-, geführt; hierzu wurden folgende Massivbleche vorbereitet:,;^«;

■ i«, : AG3 : 1,6 mm (Vergleich mit dem Sandwich: 0,8 'ψ&^+ϊ^&'ϊ

Elastomer + 0,8 ram) ' -■'*'■·. ^J^:^ß$·^

j«, : AG3 : 1 mm (Vergleich mit dem Sandwioh.: 0,5 mm + /*.***^s'^%

Elastomer + 0,5 tnm) ^: "

k- : AG3 : 0,8 mm (Vergleich mit dem Sandwich: 0,5 ram + _:,v.. j

Elastomer + 0,3 mm) -\V' [.

1,6 mm ■ -C..-V --'.W^u.:-: 1 mm

i,

SPÜD SPDD

S₂ : SPDD : 0,8 mm

: Das Ziehen erfolgte stets in der Weise, daß der stärkere.^^:p^ Metaixstreif en sicn auf der Außenseite des Ziehteils be- ^Vvj^ ^: fand.

Verwendet wurde ein rechtwinkliges V/erkzeug mit'asymetri^'j|j schem Stempel und ausreichendem j3pie^L^-' zwischen Matrize und \ Stempelf^ura auch den dicksten Saniwich-.^u ziehen. Der

* ^; Druck des Niederhalters wurde an dem mit Butylkautschuk ·'··'» .·

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Zur Herstellung des Niederhalters wurde ein rechtwinkliges^"'*^.. Blech 280 χ 220 mm verwendet und entlang seinen Seiten ~V^; _#;.-rf 70 mm von den vier Kanten entfernt.beschnitten. Als schmiere wurde ein leicht hydrophiles (4 °/°) Mineralöl'm; Viskosität 65 bis 70 cSt./2C°C verwendet, das mit einem?-*■$?' lappen auf den Rahmen aufgetragen wurde. . :·." - · J^

Die Tief ziehete ile sind in Pig. 1 und 2 gezeigt. Es bedeuten:'-»

11 die Innenmetallschioht, 12 die Butylkautschukschichtltundj 13 die Außenmetallschicht. Die mit Hilfe dsa "'vß^.^cxind aus den Massivblechen ] T^efziehteile waron bis auf die Ziehtiefe identisch.

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst^ ^: aufgeführt ist jeweils die größte Ziehtiefe, die ohne ¹AUf^ treten von Spuren von Brüchen oder Rissen erzielt

konnte.

•»•■κ-

"bzw, Patrize '

Druck des
Nieder-'^
halters ,
h Bar ·■

so

90

70

70 . 225 225 225 220

Sandwichkörper .mit -

ButylkautsQhu'k

Art

Ziehtiefe mm

^C2
d₂

42 35 Al 25 53 51 52

Sandwichkörper Bit Neopren- . : kautschuk

'Art

ZiehtTefe

•ium'-·'

35 3δ

-.··' 33 ·■· 21

,''■ 4a

■" 50

' 45

Ar*

* vv ■

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-' 9 ■- a 72 Vi 00^.9 1G-42 105

Die Gegenüberstellung zeigt, daß die mit Butylkautschuk: hergestellte Bahn sich besser ziehen läßt al_; die mit iieoprenkleber hergestellte Bahn, außer wenn die Butylkautschukschicht 1 min erreicht. Auch läßt sich die mit Butylkautschuk hergestellte Bahn ebenso tiex" ziehen wie das Hassivblech, außer bei den geringeren Stärken. Dementsprechend wird f.lr clic Verbundv/erkstofibahnen eine obere Grenze der Schichtstärke dec Butylkautschuks von 0,8 mm und für die Schichtstärke der Metallstreifen eine untere Grenze von 0,4 am festgelegt. Die untere Grenze der Schichtstärke liegt bei etwa 0,4 on, weil bei zu geringer Schichtstärke der Butylkautschuk nicht am Metall uaftet.

Die Untersuchung der Bahnen ergab folgendes: aus Metallstreifen mit einer Stärke von mindestens 0,2 5 mra hergestellte Bauteile waren nicht so tief gezogen wie aus Massivblechen hergestellte Bauteile, so lange die Schichtstärke der Metallstreifen unter 0,4 mm blieb; bei zu großer Dicke der Metallstreifen traten beim Ziehen solche Spannungen auf, daß der Butyllcautschule kroch und zwar von den Zonen starker Spannungen weg zu den Zonen mit geringeren Spannungen, Die Stärke der Butylkautschukschicht blieb konstant, so lange die Dicke der Metallstreifen 1 mm nicht überstieg. Bei einer Dicke der Metallstreifen zwischen 1 und 2 mm, wurde eine gewisse Verringerung der Schichtstärke des Butylkautschuks in den Zonen starker Zieh3pannungen beobachtet. Bei mehr als 2 mm dicken Metallstreifen wurden Risse in der Butylkautschukschicht beobachtet.

Die Metallstreifen der Bahnen können gleich oder verschieden sein und müssen sich zum Ziehen eignen. Sie bestehen z.B. suö Kupfer, Messing, Eisen, Stahl und Weißblech.

Die schalldämmenden Eigenschaften der neuen Verbundwerkctoifbahnen wurden durch Yergleichsuicssungen über Sch al !schwingung en

-10 -

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an zwei Bechern mit kreisrundem Querschnitt und senkrechter i

Seitenwand nachgewiesen. Der eine Becher zeigte den Schichtauf- \

bau: 0,5 mm Al-Legierunr- AG3, 0,6 mm Butylkautschuk und I

r\ c ™™ Ai-toir^oT-nnc δπ ¹^. flp-n anrifirfi "Rfioher bestand aus ι

1 mm starkem Massivblech aus AG 3« Beide Becher wurden ]

j der Einwirkung einer schwingenden Platte unterworfen. Die ; Schwingungen wurden auf ein Drittel, der Hälfte und zwei ^j Drittel der Höhe gemessen. Sie wechselten von 50 db (Decibel) beim Sandwichaufbau zu 45 db beim Massivblech entsprechend einem Gewinn um den Palctor 3. In gleicher Weise v/echselten die Schwingungen, die durch einen Pail der Becher aus 1,20 m Höhe auf eine Zementfliese erzeugt wurden, von 80 zu 66 db; der Gewinn betrug hier 14 db, entsprechend einem Gewinn um den Paktor 25; die Schwingungsfrequenz wurde um etwa die Hälfte verringert.

Die neuerungsgemäßeη Bahnen können anodisch oxidiert v/erden; bei dieser Behandlung quillt der Butylkautschuk entlang den Kanten etwas auf, so daß im letzteren Palle beschnitten werden muß. Die Kanten der beiden Metallplatten oder -streifen können entlang ihren Ilantea gefalzt oder gebördelt sein; hierdurch wird der Butylkautschuk gegen den Angriff des Luftsauerstoffes oder des Heerwassers geschützt, so daß der Rußgehalt des Butylkautschuk herabgesetzt werden kann.

Die Bahnen können gestrichen und im Ofen bei Temperaturen bis etwa 15O⁰C gebrannt werden.

Die neuen Bahnen eignen sich zur Herstellung von Behältern (Verpackungen, Tabletts, Mülleimer, Kochtöpfe) als Bauelemente in der Automobilkarosserie (-Verdeck, Auspuff, Motorhaube, v/agentüren, Koff erraumhaube), im Schiffsbau (Bootskörper, Innenplatten oder -bauten), für Fördereinrichtungen uneL Stetigförderer (Kaschinengehäuse, Transportbehälter,Container) sowie in der Bauindustrie (z.B. beim Aufrichten des Rammpfahls oder für Außentüren).

724> Schutzansprüche;

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Claims (2)

Schutzansprüohe

1. Kaltverformbare Verbundwerkstoffbahn für die Herstellung von schalldämmenden Bauteilen bestehend aus zwei 0,25 bis 2 nun starken Metallstreifen (11. 13). deren Schichtstärkenverhältnis 1 bis 2 beträgt und einem dazwischen angeordneten 0,4 bis 8 mm starken Streifen (12) aus schwach vernetztem Butylkautschuk, der ein Molekulargewicht über 35 000 und eine Mooney-Viskosität von 20 bis 120° besitzt und neben überwiegend Isobutyleneinheiten 1,5 bis 4 % Einheiten eines Diolefins wie Isopren enthält.

2 β Verbundwerkstoffbahn nach Anspruch 1₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Metallstreifen (11, 13) 0,4 bis 1 mm beträgt.

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