DE892240C

DE892240C - Verfahren zum Verbinden von Polyaethylen mit vulkanisierbarem Kautschuk

Info

Publication number: DE892240C
Application number: DEW6906A
Authority: DE
Inventors: Henry Peters
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1937-10-02
Filing date: 1951-10-12
Publication date: 1953-10-05
Also published as: FR1048337A; NL89996C; GB512292A; CH208496A; BE430428A; NL53551C; NL85038C; FR844113A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 5. OKTOBER 1953

W 6906IV c 139 b

Kautschuk

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden von Oberflächen aus Polyäthylen mit solchen aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk unter Einschluß eines Verfahrens zur Verbindung von Polyäthylenoberflächen mit Metallflächen vermittels Zwischenlagen aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk.

Die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der festen Polymerisate des Äthylens, als Polyäthylen bezeichnet, haben zu einer weitverbreiteten Anwendung für elektrische Isolation und Schutzüberzüge von Drähten und Kabeln und für zahlreiche andere Zwecke geführt. Es ist oft wünschenswert, besonders für elektrotechnische Anwendungszwecke, eine dauerhafte Verbindung zwischen Polyäthylen und natürlichem oder synthetischem Kautschuk zu schaffen, wenn z. B. ein polyäthylengeschütztes oder isoliertes Kabel mit einem kautschukisolierten oder -umhüllten Kabel zu verbinden ist. Vor der vorliegenden Erfindung standen jedoch keine Mittel zur Verfügung, eine solche Verbindung zu schaffen, da Polyäthylen keine feste Bindung mit irgendeiner Kautschuksorte eingeht.

Ähnlich bildet Polyäthylen auch mit Metallen keine feste und dauerhafte Verbindung. Eine solche Verbindung wird aber oft bei Endverschlüssen von polyäthylenisolierten oder -umhüllten Kabeln oder bei anderen Konstruktionen benötigt.

Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösung für diese beiden Aufgaben. Die Verbindung von Polyäthylen mit irgendeiner Kautschuksorte wird gemäß vorliegender Erfindung durch eine Spezialtechnik herbeigeführt, die auf eine oder mehrere Zwischenschichten oder Zwischenkörper aus Polyäthylen-Kautschuk-Mischungen angewandt wird.

Die Einschaltung einer einzigen Lage einer Mischung aus Polyäthylen und) Kautschuk zwischen Polyäthylen- und Kautschukoberflächen führt nicht ohne weiteres zur Bildung einer starken oder dauerhaften Verbindung, unabhängig von dem Mischungsverhältnis zwischen dem Polyäthylen und dem Kautschuk. Es wurde jedoch gefunden, daß der Zusatz eines sauren Rußes zu einer Mischung der beiden Stoffe oder zu dem PoIyäthylen die Bildung einer starken dauerhaften Verbindung beim Vulkanisieren bewirkt. Diese Verwendung einer Ruß enthaltenden Zwischenschicht stellt die einfachste und wirksamste Technik zur Herstellung einer Verbindung gemäß vorliegender Erfindung dar.

In den Fällen jedoch, wo die Verbindung zwischen Polyäthylen und Kautschuk als elektrische Isolation unmittelbar über einem Leiter hergestellt wird, kann die Verwendung einer Zwischenschicht, deren elektrischer Widerstand durch den Zusatz von Ruß vermindert ist, ungeeignet sein. Es wurde gefunden, daß bei Fortlassen des Rußes eine ausreichende Bindung durch Verwendung einer Mehrzahl von Zwischenschichten (wenigstens drei und vorzugsweise vier) von PoIyäthylen-Kautschuk-Mischungeri abgestufter Zusammensetzung geschaffen werden· kann. Auch wenn eine Mehrzahl von Schichten abgestufter Zusammensetzung verwendet wird, kann die Bindung durch Zugabe von Ruß verbessert werden, wenn seine Gegenwart vom eilektrotechnischen Standpunkt aus tragbar ist.

Die Bildung einer Polyäthylen-Kautschuk-Bindung durch diese Technik kann als Mittel dienen, um eine Bindung von Polyäthylen an Metall zu bewirken, 'da Kautschuk, der mit Polyäthylen verbunden ist, andererseits auch durch bekannte Maßnahmen mit Metall verbunden werden kann.

Wenn die Kautschukmischung in Verbindung mit dem anschließenden Polyäthylen-Kautschuk-Gemisch vulkanisiert wird, wandert augenscheinlich ein Teil des Schwefels aus der Kautschukmischung in die Oberfläche des Gemisches und verursacht die Bildung einer starken vulkanisierten Bindung. Die Zwischenschichten verbinden sich autogen miteinander und mit dem Polyäthylen durch einfache Adhäsion der thermoplastischen Bestandteile durch die Hitzeeinwirkung.

Um die Bildung einer guten Verbindung zu sichern, sollte das Polyäthylen-Kautschuk-Gemisch, das sich an die Kautschukmischung anschließt, nicht weniger als 55% und vorzugsweise nicht weniger als 60 Gewichtsprozent Kautschuk enthalten. Das Polyäthylen-Kautschuk-Gemisch, das sich an die Polyäthylenisolationshülle anschließt, sollte nicht weniger als 50% Polyäthylen und vorzugsweise nicht weniger als 60% Polyäthylen enthalten. Anschließende Stücke aus Polyäthylen-Kautschuk-Gemisch sollten sich im PoIyäthylen- oder Kautschukgehalt um nicht mehr als 15 Gewichtsprozent und vorzugsweise nicht mehr als io Gewichtsprozent voneinander unterscheiden.

Zwischen der Kautschukmischung und dem Polyäthylen sollten sich wenigstens drei abgestufte Polyäthylen-Kautschuk-Gemische befinden, um eine gute Bindung zu sichern. Beste Ergebnisse bei großer Einfachheit werden mit vier abgestuften Zwischenlagen erreicht. Eine größere Anzahl kann, falls gewünscht, verwendet werden.

Um eine gute Bindung zwischen der Kautschukmischung und dem angrenzenden Polyäthylen-Kautschuk-Gemisch zu sichern, ist es notwendig, daß sie zusammenvulkanisiert werden, z. B. in einer zylindrischen Form. Die verbleibenden Stücke Polyäthylen-Kautschuk-Gemisch können miteineinander und mit der Polyäthylenisolation gleichzeitig verbunden werden, oder diese Verbindung kann, falls gewünscht, anschließend ausgeführt werden.

Der Zusatz von Ruß zum Polyäthylen-Kautschuk-Gemisch, das an die Kautschukmischung angrenzt, vergrößert den Spielraum des Kautschuk-Polyäthylen-Verhältnisses in der Mischung unter Erhalt einer befriedigenden Bindung. Die Gegenwart von Ruß in einem Polyäthylen-Kautschuk-Gemisch ermöglicht es, mit einer vulkanisierbaren Kautschukmischung noch eine Bindung zu erreichen, wenn der Kautschukgehalt des Gemisches nur noch 30 Gewichtsprozent des Ganzen beträgt.

Wo also gegen Ruß vom elektrotechnischen Standpunkt aus nichts einzuwenden ist, kann er allen Polyäthylen-Kautsehufc-Gemischm oder nur dem an die Kautschukmischung angrenzenden Polyäthylen-Kautschuk-Gemisch zugesetzt werden; da die erforderliche Kautschukmenge in dem letzteren Polyäthylen-Kautschuk-Gemisch herabgesetzt werden kann, ist es auch gewünschtenfalls möglich, eine ausreichende Bindung mit nur zwei oder nur einer Zwischenmischung zwischen dem Polyäthylenkörper und dem vulkanisierbaren Kautschukkörper zu bewerstelligen.

Man erhält beste Ergebnisse, wenn, die verbindende Zwischenmischung aus 60 Gewichtsteilen Polyäthylen, 40 Gewichtsteilen Poly - 2 - Chlorbutadien und 10 Gewichtsteilen Ruß besteht. Eine gute Bindung kann mit Poly-2-Chlorbutadiengehalten zwischen 30 und 50 Gewichtsprozent der Gesamtmenge erhalten werden. Gute Bindungen werden erhalten, wenn - der Ruß in einer Menge zwischen 3 und 50 °/o und vorzugsweise zwischen 5 und 20⁰/o des Gesamtgewichtes vorhanden ist. Wie angedeutet, kanti die günstige Wirkung des Rußes in der Bindemischung nur mit einem bestimmten Ruß und einer bestimmten Zusammen-Setzung der Mischung erreicht werden. Es wurde gefunden, daß nur diejenigen Ruße eine Verbesserung der Bindung zwischen der vulkanisierbaren Kautschukmischung und der Bindemischung bewirken, die beim Auslaugen mit Wasser diesem inen sauren pH-Wert erteilen. Im allgemeinen sind aktive Gasruße, die sogenannten Kanalruße, saure Ruße.

Ruße, welche durch Cracken oder Verbrennen von Kohlenwasserstoffen im freien Raum hergestellt werden, sogenannte Flammruße oder t'her-

mische Ruße, verbessern die Bindekraft von Polyäthylen-Kautschuk-Gemischen nicht.

Obgleich eine Verbesserung der Bindung mit sauren Rußen ohne Rücksicht auf ihren Teilchendurchmesser erhalten wird, nimmt doch die Verbesserung der Bindung mit sinkendem Teilchendurchmesser zu. So erhält man eine spürbare Verbesserung der Bindung durch Zusatz eines Kanalrußes mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 bis 35 ταμ; eine größere Verbesserung wird mit einem Kanalruß von 10 bis 20 ναμ mittleren Teilehendurchmesser erhalten, und eine weit überlegene Verbesserung wird mit einem Kanalruß von ungefähr S τα,μ mittlerem Teilchendurchmesser erhalten.

Die Verbesserung der Bindung dank der Gegenwart von Ruß wird nicht erhalten, wenn der Ruß dem Poly-2-ChloPbutadie'n oder anderem Kautschuk eingewalzt wird, bevor er mit dem PoIyäthylen in Berührung kommt. Die volle günstige Wirkung wird erhalten, wenn der Ruß in das Polyäthylen eingearbeitet wird und das Polyäthylen-Ruß-Gemisch danach mit dem Kautschuk gemischt wird. Ein Teil der günstigen Wirkung wird erreicht, wenn der Ruß in eine Mischung von Polyäthylen und Kautschuk eingearbeitet wird. Die Wirkung geht völlig verloren, wenn der Ruß zuerst in den Kautschuk eingearbeitet wird und die Kautschuk-Ruß-Mischung danach mit dem PoIyäthylen gemischt wird.

In der vorstehenden Beschreibung ist die Polyäthylen-Kautschuk-Bindung ohne Ruß als mit Naturgummi durchgeführt beschrieben und die unter Verwendung von Ruß vorgenommene Bindung als mit Poly-2-Chlorbutadien durchgeführt beschrieben. Indessen können beide Bindungstypen mit jedem vulkanisierbaren natürlichen oder synthetischen Kautschuk bewirkt werden, z. B. Poly-2-Chlorbutadien, i, 3-Butadien-Styrol-Mischpolymerisat oder 1, 3-Butadien-Acrylsäurenitril-Mischpolymerisat. Obgleich es vorzuziehen ist, daß der in der Polyäthylen-Kautschuk-Bindemischung verwendete Kautschuk (mit oder ohne Ruß) derselbe ist wie die in der Kautschukmischung verwendete Sorte, ist dies nicht wesentlich. Befriedigende Bindungen mit jeder vulkanisierbaren Kautschukmischung können durch Verwendung jeder Kautschukart in der Bindemischunig erhalten werden. Die vorstehend beschriebenen spezifischen Ausführungsformen bedeuten keine Begrenzung des Umfangs der Erfindung.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zur Herstellung einer starken, dauerhaften, wasserbeständigen Verbindung zwischen einem Polyäthylenkörper und einem vulkanisierbaren Kautschukkörper, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 3 und 50 Gewichtsteile eines sauren Rußes inaig mit zwischen 30 und 50 Gewichtsteilen Polyäthylen gemischt werden und dann zwischen 30 und 70 Gewichtsteile Kautschuk zur Mischung gegeben werden, worauf die Mischung in Kontakt zwischen den Polyäthylenkörper und den vulkanisierbaren Kautschukkörper gebracht und das Ganze erhitzt wird, bis der vulkanisierbare Kautschukkörper vulkanisiert ist und eine vulkanisierte Bindung mit der Mischung eingegangen ist und der Polyäthylenkörper eine autogene Verbindung mit der Mischung gebildet hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschuk des an die Mischung angrenzenden vulkanisierbarem Kautschukkörpers Poly-2-Ghktfbutaidiein ist und daß die Mischung gewidhtsmälSig 601 Teile Polyäthylen, ao Teile eines sauren Rußes mit einem mittleren Teikthendurchmesser von dar Größenordnung 5 ταμ und 40 Teile Poly-2-GMorbutadien enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, jedoch gegebenenfalls ohne Rußzusatz, dadurch gekennzeichnet, daß ein Körper aus einer vulkanisierbaren Kautschukmischung in Kontakt mit einer Bindemischung gebracht wird, die aus Polyäthylen und wenigstens 55 Gewichtsprozent Kautschuk besteht, worauf wenigstens zwei zusätzliche Bindemischungen aus Polyäthylen und Kautschuk in aufeinanderfolgender Anordnung aufgebracht wenden und wobei die an den Polyäthylenkörper angrenzende Bindemischung wenigstens 50 Gewichtsprozent Polyäthylen enthält und jede nächste Bindemischung einen Polyäthylen- und Kautschukgehalt hat, der sich von dem der vorhergehenden damit in Kontakt stehenden Bindemischung um nicht mehr als 15 % unterscheidet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschuk des vulkanisierbaren Kautschukkörpers und der Bindemischung natürlicher Kautschuk ist und daß wenigstens vier verbindende Mischungen zwischen dem Kautschukkörper und dem Polyäthylenkörper angeordnet werden, 'deren diesbezügliche Gewichtsbestandtei,le in der Reihenfolge vom Kautschukkörper zum iPolyäthylenkörper in der Bindemischung 60 °/o Naturkautschuk und 40% Polyäthylen, 50% Naturkautschuk und 50 °/o Polyäthylen, 40 °/o Naturkautschuk und 60 % Polyäthylen und no 30% Naturkautschuk und 7»% Polyäthylen sind.

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