DE896262C

DE896262C - Schichtkoerper

Info

Publication number: DE896262C
Application number: DEM950D
Authority: DE
Inventors: Eugene W Moffett; Herbert A Winkelmann
Original assignee: MARBON CORP
Current assignee: MARBON CORP
Priority date: 1939-02-02
Filing date: 1939-02-02
Publication date: 1953-11-09

Description

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.
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.
Ein Ziel der Erfindung besteht daher darin; Schichtkörper herzustellen, bei denen Kautschuk und Metalle fest miteinander verbunden sind.
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.
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.
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. ..

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.

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Schichtkörper, bestehend aus einer Schicht von Kautschuk oder kautschukähnlichem Stoff, einer Schicht von z. B. Metall, Glas, Holz oder Papier sowie einer dazwischenliegenden Bindeschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der Bindeschicht in der Hauptsache aus einem halogenhaltigen Kautschukderivat besteht, wobei ein Vulkanisator, wie Schwefel, und ein Vulkanisationsbeschleuniger,wie Butyialdehydanilin, entweder nur in der Bindeschicht oder sowohl in dieser als auch in der Schicht von Kautschuk oder kautschukähnlichem Stoff enthalten sind.
2. Schichtkörper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der Bindeschicht in der Hauptsache aus einem Kautschukhydrohalogenid besteht.
3. Schichtkörper nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindeschicht ein Plastifizierungsmittel für das Bindemittel enthält. q..
Schichtkörper nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindeschicht aus Kautschukhydrochlorid, Dibutylphthalat und Schwefel besteht.
5. Schichtkörper nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daB die Zwischenschichf, die Kautschuk- oder kautschukähnliche Schicht oder beide vulkanisiert sind.
6. Schichtkörper nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindeschicht ein. Mittel wie Magnesiumoxyd, Magnesiumcarbonat oder Bleioxyd enthält, welches die Masse gegen Hitze beständig macht. '
7. Schichtkörper nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kautschuk-oder kautschukähnlichen Schicht und der bindenden Zwischenschicht eine weitere Zwischenschicht vorgesehen ist.
8. Schichtkörper nach Anspruch i, 3, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das halogenhaltige Kautschukderivat aus Chlorkautschuk besteht. g. Schichtkörper nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als kautschukähnlicher Stoff polymerisiertes 2-Chlorbutadien dient.