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Schichtkörper Die Erfindung bezieht sich auf Schichtkörper und insbesondere
auf solche aus Kautschuk oder kautschukähnlichen Stoffen und anderen Stoffen, wie
Metallen, Glas, Holz oder Papier, mit einer dazwischenliegenden Bindeschicht.
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Bisher sind verschiedene Verfahren zur Erzielung einer dauerhaften
Befestigung von Kautschuk an Metallen vorgeschlagen worden. Im allgemeinen beruhten
diese Verfahren auf der Verwendung einer bindenden Zwischenschicht zwischen dem
Kautschuk und dem Metall. Indessen hat sich keiner dieser Bindestoffe als völlig
zufriedenstellend erwiesen. Einige der Bindestoffe geben nur eine mittelmäßige Befestigung,
andere zeigen zwar eine ausreichende Bindung bei Zimmertemperatur, aber nicht bei
erhöhten Temperaturen, und manche der Bindestoffe sind teuer und nicht leicht erhältlich.
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Ein Ziel der Erfindung besteht daher darin; Schichtkörper herzustellen,
bei denen Kautschuk und Metalle fest miteinander verbunden sind.
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Gemäß der Erfindung besteht der verbesserte Schichtkörper aus einer
Schicht von Kautschuk oder kautschukartigem Stoff, einer Schicht aus Metall, Glas,
Holz oder Papier und einer dazwischenliegenden Bindeschicht aus einer Masse, die
im wesentlichen einen halogenhaltigen Kautschukabkömmling enthält, wobei ein Vulkanisiermittel,
wie Schwefel od. dgl., in der dazwischenliegenden Bindeschicht oder der Kautschukschicht
bzw. der Schicht aus kautschukartigem Material oder in beiden Schichten anwesend
ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die
Bindeschicht im wesentlichen aus einem Kautschukhydrohalogenid.
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Die Zusammensetzung des Bindestoffes kann in weiten Grenzen schwanken
von dem reinen nicht veränderten halogenhaltigen Kautschukderivat, vorzugsweise
einem Kautschukhydrohalogenid, bis zu einer Masse, in der das halogenhaltige Kautschukderivat
in großer, wenn auch nicht überwiegender Menge vorhanden ist. Die Kautschukhydrohalogenide
können kristallin oder amorph, löslich oder unlöslich, ungesättigt, teilweise gesättigt
oder teilweise thermisch zersetzt sein. In ähnlicher Weise können die Kautschukhalogenide
gesättigt oder teilweise gesättigt sein.
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Ein Festhaften des Kautschuks am Metall, das dem Festhaften von vulkanisiertem
Kautschuk unmittelbar am Metall überlegen ist,wird erzielt, indem man reines unverändertes
Kautschukhydrochlorid in fester Form oder in Lösung auf Metall aufbringt, hierüber
eine Schicht von vulkanisierbarem Kautschuk, der Schwefel und einen Beschleuniger
enthält, legt und den Schichtkörper in genügendem Maße Hitze und Druck aussetzt,
um den Kautschuk zu vulkanisieren. ..
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Ein besseres Festkleben des Kautschuks am Metall wird jedoch durch
Verwendung der folgenden Massen erzielt:
| Beispielsweise vorzuziehende Masse |
| Beste |
| Zusammen- Schwankungen |
| setzung |
| Kautschukhydrochlorid |
| (30 % Chlorgehalt) ... ioo zoo |
| Schwefel ............... 50 2o bis 8o |
| Butyraldehydanilin ..... 3 2 - =o |
| Dibutylphthalat ...... 75 25 - zoo |
| Magnesiumoxyd ...... 1o o - 20 |
| Bleioxyd . . . . . . . . . . . . . . 1o o - 20 |
Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die oben angegebenen Zahlen lediglich zur
Erläuterung für vorzugsweise Ausführungsformen der Erfindung dienen.
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Es kann sowohl harter als auch weicher Kautschuk verwendet werden.
Reine Kautschukmassen oder nicht veränderter Altkautschuk liefern gute Ergebnisse.
Aber manche Massen enthalten Öle und Füllstoffe, die die Klebkraft vermindern, so
daß bei ihrer Wahl sorgfältig vorgegangen werden muß und daß die Mengenverhältnisse
der Zusatzmittel zum Kautschukhydrohalogenid je nach der Art der in der Kautschukmasse
vorhandenen Plastifizierungs- und Füllstoffe geändert werden müssen. Im allgemeinen
kann irgendein vulkanisierbarer Kautschuk oder ein kautschukartiger Stoff verwendet
werden. Es ist auch möglich; vorvulkanisierten Kautschuk zu verwenden. Die Laufflächen
von z. B. Kautschukreifen können in ihrer Fähigkeit, am Metall festzuhaften, verbessert
werden, indem man sie mit Kautschukregenerat vermischt. Andere Vulkanisiermittel
als Schwefel können verwendet werden. Die Verwendung von Chlorschwefel, der unmittelbar
vor der Vereinigung des Kautschuks und des Metalls auf das Kautschukhydrochlorid
zur Einwirkung gebracht wird, führt zu dessen Kaltvulkanisation und in gewissem
Ausmaß auch der des anhaftenden Kautschuks.
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Andere Beschleuniger zur Vulkanisation von Kautschukhydrochlorid als
Butyraldehydanilin können verwendet werden. So gibt z. B. Piperidin-pentamethylen-dithiocarbamat
gute Resultate. Die Verwendung eines Beschleunigers ist nicht unbedingt notwendig.
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Die richtige Wahl eines Plastifizierungsmittels ist wichtig. Das Plastifizierungsmittel
selbst ist jedoch nicht wesentlich bei der bevorzugten Mischung, aber manche Plastifizierungsmittel
verbessern in starker Weise das Anhaften des Kautschukhydrochlorids am Metall und
dem Kautschuk. Indessen gibt es verschiedene Stoffe, die hervorragende Weichmachungs-und/oder
Plastifizierungsmittel für Kautschukhydrochlorid darstellen, die negative Ergebnisse
liefern oder tatsächlich für das Klebevermögen schädlich sind, insbesondere auf
das Haftvermögen des Kautschukhydrochlorids an Kautschuk. Dibutylphthalat wirkt
sowohl auf Kautschuk als auch auf das Kautschukhydrohalogenid, was 'zu einer besseren
Bindung des Kautschukhydrohalogenids an den Kautschuk führt. Andere Stoffe, die
in zufriedenstellender Weise an Stelle von Dibutylphthalat verwendet werden können,
obwohl sie nicht so gute Ergebnisse liefern, sind Butylstearat, Butyloleat, Butylricinoleat,
Estergummi, Maleinsäureanhydrid und trocknende Öle.
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Die Verwendung von Stoffen, die das Erzeugnis gegen den Einflüß von
Hitze unempfindlich machen, wie. Magnesiumoxyd, Magnesiumkarbonat und Dleioxyd,
ist bei der Wärmebehandlung und beim Mischen der Stoffe wertvoll, wenn die Mischung
durch Kneten erfolgt, obgleich darauf hingewiesen sei, daß ein Stabilisierungsmittel
gegen Hitzeeinflüsse nicht unbedingt notwendig ist.
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Das Vermahlen des Schwefels und der anderen festen Stoffe mit dem
Kautschukhydrohalogenid führt zu einer besseren Dispersion und scheint eine Masse
von besserem Bindevermögen zu liefern. Weiterhin löst sich die gemahlene Mischung
leichter in Benzol oder, anderen Lösungsmitteln und bildet eine Masse, die weniger
viskos ist als die nicht vermahlenen Erzeugnisse. Eine flüssige Überzugsmasse, die
aus einer innigen Dispeision der Stoffe nach der Tabelle in Benzol oder einem ähnlichen
flüchtigen Lösungsmittel besteht, wobei etwa eine 2o°/oige Lösung entsteht, ist
besonders zum Überziehen von Metall geeignet.
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Das Erzeugnis, welches mit Kautschuk überzogen werden soll, beispielsweise
eine Stahlplatte, wird von Fett und Rost beispielsweise mit Hilfe eines Sandstrahlgebläses
gereinigt. Der Gegenstand erhält dann einen gleichmäßigen Überzug der oben beschriebenen
Masse. Der Überzug kann dann getrocknet werden, um einen Film zu liefern. Indessen
kann gemäß einer anderen Ausführungsform eine fertige Schicht aus einer Kautschukhydrochloridmasse
ohne Lösungsmittel auf das Metall aufgebracht werden. Eine
derartige
fertige Schicht kann erhalten werden, indem man die Masse mahlt und in Blattform
auswalzt. Eine Schicht aus vulkanisierbarem Kautschuk wird dann über das Kautschukhydrochlorid
und das Metall gelegt, und der Schichtkörper wird unter Druck in einer geheizten
Form oder in einem Vulkanisator vulkanisiert, der Dampf oder heißes unter Druck
stehendes Wasser enthält. Die Temperatur und Dauer der Vulkanisation kann innerhalb
weiter Grenzen schwanken. Sie ist notwendigerweise für einige Arten von Rohstoffen
größer als für andere. Eine Temperatur von 1q3° und eine Zeitdauer von 2o Minuten
hat sich für die Mischungen nach der Tabelle bei Verwendung einer reinen Kautschukmasse
als günstig erwiesen. Bei dieser beispielsweise gewählten Temperatur und Zeitdauer
wird sowohl der Kautschuk als auch das Kautschukhydrochlorid vulkanisiert, und beide
erhalten die Eigenschaft, unter dem Einfluß von Hitze verhältnismäßig wenig plastisch
zu werden. Die Vulkanisierung des Kautschukhydrochlorids verbessert seine Klebeeigenschaften
insbesondere bei erhöhten Temperaturen. Auf diese Weise wird es möglich, den vulkanisierten
Schichtkörper aus einer heißen Form unter entsprechender Ersparnis an Arbeitszeit
und Kosten zu entfernen. Die Bindung aus vulkanisiertem Kautschukhydrochlorid ist
auch gegen Lösungsmittel, Schmieröle u. dgl. beständiger als nicht vulkanisiertes
Kautschukhydrochlorid.
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Kautschuk, der durch die oben beschriebene Weise an Metall festgeklebt
ist, sitzt an diesem so fest, daß er nicht losgerissen werden kann. Die Festigkeit
der Bindung übersteigt die Festigkeit des Kautschuks. Die in den obigen Beispielen
gegebenen Mengenverhältnisse müssen jedoch in manchen Fällen abgeändert werden,
um dieses Ergebnis bei allen Arten von Kautschukmassen zu erreichen. Die Anwendung
eines Zuges von 13,6 kg auf einen 2,54 cm dicken Streifen von Kautschukregenerat,
das im wesentlichen von öligen Stoffen frei und mit der oben in der Tabelle beschriebenen
besten Mischung geklebt war, führte zu einem Zerreißen und Zersprengen des Kautschuks,
während die Kautschukhydrochloridmasse fest am Metall und dem angrenzenden Kautschuk
klebenblieb. Reine Kautschukmassen lieferten ähnliche Ergebnisse. Indessen wurden
die besten Ergebnisse mit einem Kautschukregenerat oder einem Kautschuk von geringer
Plastizität erzielt.
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Obwohl die Erfindung so beschrieben ist, als ob sie mit nicht vulkanisiertem
Kautschuk durchgeführt wird, kann sie auch mit Vorteil mit vorvulkanisierte3h Kautschuk
durchgeführt werden. Ein Schichtkörper aus Metall, Kautschukhydrohalogenid, der
Schwefel und einen Beschleuniger enthält, und vulkanisiertem Kautschuk kann durch
Vulkanisation in kürzerer Zeit miteinander vereinigt werden, als sie zum Vulkanisieren
von Schichtkörpern notwendig ist, welche nicht vulkanisierten Kautschuk enthalten.
Die Schichten können durch Druck miteinander vereinigt werden. Es ist jedoch ratsam,
die Masse einer Erwärmung zu unterwerfen, die mindestens ausreicht, um das Kautschukhydrohalogenid
plastisch zu machen, und die vorzugsweise genügt, um es zu vulkanisieren. Falls
es sich um gewisse Kautschukmassen handelt, wie beispielsweise Laufflächen von Kautschukreifen,
die große Mengen von Ruß enthalten, ist es ratsam, eine Zwischenschicht zu verwenden.
Die Kautschukhydrohalogenidmasse wird auf das Metall aufgebracht. Dann wird eine
Zwischenschicht, die beispielsweise aus Zoo Gewichtsteilen Laufflächenmischung und
Zoo Gewichtsteilen Kautschukregenerat besteht, auf das Kautschukhydrohalogenid aufgebracht.
Die Laufflächenmischung wird dann auf diese Zwischenschicht gelegt und die ganze
Masse genügender Hitze und genügendem Druck unterworfen, um den Kautschuk und das
Kautschukhydrohalogenid zu vulkanisieren. Einige Massen, wie hochrußhaltige Laufflächen
und gewisse Arten Kautschukregenerat, -scheinen besser an der Zwischenschicht als
an der Kautschukhydrohalogenidmasse zu haften. Die Kautschukhydrohalogenidmassen
scheinen andererseits besser am Metall zu haften als die Zwischenschicht und geben
auch eine feste Bindung mit der Zwischenschicht.
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Die Verwendung von Kautschukhydrobromid an Stelle von Kautschukhydrochlorid
liegt im Rahmen der Erfindung. Halogenierte Kautschukhydrohalogenidverbindungen
und Kautschukhalogenide können auch in gewissem Ausmaße verwendet werden, aber in
manchen wichtigen Dingen verhalten sie sich gänzlich anders als die Halogenwasserstoffverbindungen,
beispielsweise was ihre Unbeständigkeit, insbesondere unter dem Einfluß von Hitze
anlangt. Es wurde gefunden, daß die Kautschukhydrohalogenidverbindungen solche Eigenschaften
besitzen, daß sie selbst und in Verbindung mit anderen Stoffen eine bessere Verbindung
des Kautschuks mit Metall liefern.
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Indessen sind die Kautschukhalogenide brauchbar, und die Kautschukhalogenidmassen,
welche Schwefel enthalten, wirken in ähnlicher Weise wie die Kautschukhydrohalogenidmassen.
Chlorkautschuk kann beispielsweise an Stelle von Kautschukhydrochlorid in der Zusammensetzung
nach der Tabelle gesetzt werden. Die Masse wird zwischen den Kautschuk und das Metall
gebracht, und das Ganze wird Hitze und Druck ausgesetzt, um die Masse zu vulkanisieren,
ebenso wie das Vulkanisieren des Kautschukhydrohalogenids erfolgt.
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Es ist anzunehmen, daß der schwefelhaltige Chlorkautschuk in Gegenwart
eines Beschleunigers ebenfalls vulkanisiert wird, obwohl die Wirkung offensichtlich
geringer ist als diejenige bei Kautschukhydrohalogenid. Unabhängig von dieser Wirkung
verbessert jedenfalls der Zusatz von Schwefel zu Chlorkautschuk das Haftvermögen
des Metalls an dem Kautschukbindemittel.
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Obwohl die Erfindung oben nur unter Verwendung von Stahl und Kautschuk
beschrieben ist, ist das Verfahren auch anwendbar, um Kautschuk und kautschukartige
Stoffe, wie polymerisiertes 2-Chlorbutadien, plastische Massen aus Polymethylen-Polysulfid,
mit anderen Stoffen ganz allgemein einschließlich Eisen und Stahl, Kupfer, Messing,
Aluminium, Porzellan, Glas, Holz, Papier usw. zu verbinden.
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Das Verfahren kann abgeändert werden, die genauen Mengenverhältnisse
der verwendeten Stoffe können
verschieden gewählt werden, und andere
Stoffe, die entsprechende Eigenschaften besitzen, können angewendet werden, ohne
vom Wesen der Erfindung abzuweichen.