NL7908870A - Werkwijze voor het hechten van urethanmengsels aan rubber. - Google Patents

Description

LS 4949-2 r \ P & c ♦

Werkwijze voor het hechten van urethanmengsels aan rubber.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het hechten van ongeharde urethanpreparaten aan substraten en in het bijzonder aan substraten van natuurlijke of synthetische rubber.

Het is reeds lang bekend, dat het gewenst is een maximale hechtsterkte 5 te bereiken tussen urethanmengsels en substraten van gevulkaniseerde rubber of synthetische rubber. De hechting van urethanmengsels aan substraten van gevulkaniseerde rubber of synthetische rubber was een van de moeilijkste problemen, die in de rubberindustrie voorkwam en ook bij de gebruikers van de rubberprodukten. Met de gebruikelijke toepassing van in de handel ver-10 krijgbare kleefmiddelen, grondlaagmiddelen, hechtmiddelen enz. was het niet mogelijk een hechting van urethan aan rubber te verschaffen, die in weg-treksterkte overeenkomt met een rubber-rubberhechting.

Bij laboratoriumproeven betreffende de hechting, waarbij gebruikelijke methoden worden toegepast, door grondlaagmiddelen of hechtmiddelen, bij-15 voorbeeld cyanoacrylaten, aan te brengen, deze te laten drogen en daarna een urethanpreparaat aan te brengen als vloeistof of pasta en dit te laten harden, wordt gewoonlijk een hechtsterkte verkregen van 0,18 - 5,30 N/mm.

Een gewenste hechtsterkte dient ten minste 14,1 N/mm te bedragen. Gevonden werd, dat als het ongeharde urethan direkt wordt aangebracht op een opper-20 vlak van natuurlijke of synthetische rubber, dat met kleefmiddel bevochtigd is, voordat het kleefmiddel gedroogd is, de na harding verkregen hechting tussen het urethan en het oppervlak van natuurlijke of synthetische rubber drie- of viermaal sterker is dan de maximale hechtsterkte, die verkregen werd bij bekende methoden, waarbij men het kleefmiddel liet drogen alvorens 25 het urethan op het oppervlak aan te brengen.

Er zijn vele toepassingen voor de onderhavige uitvinding, zoals het repareren van scheuren of slijtplekken in voorwerpen op rubberbasis, die onderhevig zijn aan aanzienlijke slijtage. Zo kan de werkwijze volgens de uitvinding bijvoorbeeld doelmatig worden toegepast voor het repareren van 30 transportbanden van natuurlijk of synthetisch rubbermateriaal, voor het plakken van in meerdere of mindere mate opengescheurde banden en zelfs voor het opnieuw van loopvlakken voorzien van banden.

Zoals duidelijk, bestaat er een grote economische behoefte aan een werkwijze, waarmee de gebruiker voordeel kan trekken van de grotere slijt-35 vastheid van gehard urethan en van de eigenschap van vele urethanmengsels om in de koude gehard te kunnen worden, wat tot aanzienlijke besparingen aan energie en geld leidt. De mogelijkheid voor een gebruiker om op een substraat van natuurlijke of synthetische rubber een koud hardend systeem 7908870 ï - 2 - 4 op te bouwen met een goede hechting biedt een groot traject van kostenbesparende industriële toepassingen.

De uitvinding verschaft een werkwijze voor het hechten van ongeharde urethanmengsels aan een gevulkaniseerd rubbersubstraat, waarbij men: 5 (a) Het oppervlak van het substraat reinigt; (b) het gereinigde substraatoppervlak bedekt met een vloeibaar cyanoacry-laat als kleefmiddel; (c) het met het cyanoacrylaat-kleefmiddel bevochtigde substraatoppervlak bedekt met een vloeibaar of pasteus urethanpreparaat, terwijl het kleef- 10 middel nog vochtig is; en (d) het urethanmengsel laat harden.

Het ongeharde urethan wordt in vloeibare of pasteuze vorm aangebracht tot het oppervlak tot de gewenste vorm of dikte is opgebouwd. Daarna laat men het urethan harden en nadat de harding voltooid is kan het gerepareerde 15 oppervlak naar wens geschuurd of gevormd worden en daarna gebruikt worden, waarbij het gerepareerde gedeelte het urethan bevat, dat een grotere slijt-vastheid verschaft dan het omringende basismateriaal van rubber.

Door de bovenstaande werkwijze te volgen is het mogelijk hechtsterk-ten te verkrijgen van meer dan 17,6 N/mm.

20 Een bijzondere toepassing van de uitvinding, die van groot commercieel belang lijkt te zijn, is de toepassing voor het opnieuw van een loopvlak voorzien van banden. Bij de gebruikelijke methode voor het opnieuw van loopvlakken voorzien van banden wordt een band afgeschuurd om het versleten loopvlak te verwijderen, waarna men een kleefmiddel op het geschuurde 25 gedeelte aanbrengt. Als het kleefmiddel niet meer vochtig is, wordt een ongevulkaniseerde rubber over het kleefmiddel aangebracht. Daarna plaatst men de band met de daarop aangebrachte rubber in een stalen vorm, waar de rubber onder toepassing van warmte gevulkaniseerd wordt en bij deze werkwijze wordt tevens de rubber aan de band gehecht. Het gebruikelijke proces 30 voor het opnieuw aanbrengen van een loopvlak vereist het verbruik van een aanzienlijke hoeveelheid energie.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding voor het van een nieuwe laag voorzien van banden wordt de band geschuurd en al het afgeschuurde materiaal wordt van de band verwijderd. De schone band wordt daarna bevochtigd 35 met een kleefmiddel van cyanoacrylaat en voordat dit kleefmiddel gedroogd is wordt direkt een laag ongehard urethan in vloeistof- of pastavorm op het bevochtigde oppervlak aangebracht. Voordat het urethan de gelegenheid heeft gehad te harden wordt de band met het vloeibare of pasteuze urethan daarop in een vorm geplaatst en er wordt een verdere hoeveelheid ongehard 7908870

V

- 3 - ·* urethan in de vormholte gepompt, ten einde het proces van het opbouwen van de gewenste dikte van het loopvlakmateriaal op het buitenoppervlak van de band te voltooien. Daarna laat men het urethan harden en met snel hardende urethanmengsels kan de band in circa 15 minuten uit de vorm verwijderd 5 worden. De tijd van verwijdering uit de vorm kan gevarieerd worden in afhankelijkheid van de hardingssnelheid van het gekozen urethanpreparaat.

Het verdient de voorkeur, dat de exotherme reactie van de harding van het urethan mild is, wat het mogelijk maakt een grotere verscheidenheid van materialen toe te passen voor de vervaardiging van de vorm.

10 Een voorkeursmethode is om de geschuurde en gereinigde band op een doorn aan te brengen, zodat hij in een vertikaal vlak kan roteren. Tijdens het roteren wordt het kleefmiddel op de band gesproeid en terwijl het roteren van de band wordt voortgezet, wordt het ongeharde, vloeibare of pasteu-ze urethanmateriaal op het met kleefmiddel bevochtigde oppervlak van de 15 band aangebracht. Het tijdselement is kritisch, aangezien men ervan verzekerd moet zijn, dat het urethan op het oppervlak wordt aangerbacht, terwijl het kleefmiddel nog vochtig is. Bij voorkeur bedraagt de geschikte tijd circa 5 seconden met de meeste urethanpreparaten, die voor praktische toepassing in aanmerking komen. De tijd kan verkort worden door een uittree-20 mondstuk voor urethan dichter bij het punt te brengen, waar een ander mondstuk het kleefmiddel op de band sproeit of door eenvoudig de band sneller te laten roteren. Al deze methoden en variaties liggen binnen het bereik van de deskundige, mits men het concept van de uitvinding toepast om het aanvankelijk ongeharde urethan op de band aan te brengen, terwijl het 25 kleefmiddel nog vochtig is.

Wegens de milde exotherme reactie, die door de harding van verschillende urethanpreparaten teweeg wordt gebracht, kan de band met de eerste deklaag van urethan in een van kunststof vervaardigde vorm geplaatst worden in plaats van de gewoonlijk gebruikte metalen vormen.

30 Bij voorkeur houdt de kunststofvorm het karkas van de band in verti- kale positie en maken een of meer inlaten naar het inwendige van de vorm het mogelijk een verdere hoeveelheid ongehard urethanmateriaal in de vormholte te pompen tot deze volledig gevuld is met ongehard urethan. Een luchtuitlaat bevindt zich bovenin de vorm, zodat tijdens het binnentreden 35 van het ongeharde urethan in het inwendige van de vorm opgesloten lucht naar buiten wordt geperst via de luchtuitlaat bovenin de vorm. De lucht-uitlaat kan ook als indicator gebruikt worden om aan te geven, wanneer de vorm gevuld is, omdat het eerste optreden van urethanmateriaal in de lucht-uitlaatopening een aanwijzing vormt, dat de vorm gevuld is.

7908870 5 j - 4 -

Bij het gebruikelijke opnieuw aanbrengen van een laag op een band loopt de tijdsduur in de vorm uiteen met de grootte van dè behandelde band. Bij toenemende grootte van de band en toenemende dikte van het loopvlak neemt ook de tijd toe voordat de band uit de vorm gehaald kan worden. Het 5 omgekeerde geldt voor banden, die van een urethanlaag voorzien worden. Hoe groter de urethanmassa, des te sneller zal deze reageren. Zodoende vergen kleine en grote banden ongeveer dezelfde verblijfsduur in de vorm.

Omdat urethan een aanzienlijk betere slijtvastheid bezit dan rubber, is het mogelijk een bandkarkas opnieuw te bekleden met een dunnere laag 10 urethan dan rubber en toch dezelfde nuttige levensduur te verkrijgen als met een van een nieuw loopvlak voorziene band met een veel dikkere laag rubbermateriaal. Er wordt geschat, dat wanneer men de werkwijze van de uitvinding toepast voor het opnieuw van een loopvlak voorzien van autobanden met urethanmateriaal, het mogelijk is een levensduur van circa 15 128.000 - 160.000 km te verkrijgen tegen circa 40.000 - 64.000 km voor rubberbanden.

Preparaten van de urethanmaterialen, die bij de werkwijze volgens de uitvinding gebruikt kunnen worden, kunnen gemakkelijk op bekende wijzen voor de bereiding van urethanen verkregen worden. Een nadere beschrijving 20 van de mengsels en beschikbare handelsbronnen voor urethanen, die bij de werkwijze volgens de uitvinding kunnen worden toegepast, vindt men in Hoofdstuk 17 van de publikatie "Rubber Technology", onder redactie van Maurice Morton, gepubliceerd door Van Nostrand Reinhold Company. Men kan, zoals op zichzelf bekend, watervrije vulmiddelen aan het urethanmateriaal 25 toevoegen om eigenschappen van hardheid, slijtvastheid, scheursterkte en pigmentering te verschaffen. Voorbeelden van dergelijke watervrije vulmiddelen zijn verschillende talksoorten, gehydrateerde aluminiumoxidesoorten, calciumcarbnnaat, diatomeeënaarde, SiO^-"smoke", gasroet, glasvezels, titaandioxide, zinkoxide, bentoniet en andere vulmiddelen, die gewoonlijk in de 30 urethantechniek worden toegepast. De vulmiddelen worden toegepast in hoeveelheden, waarbij de gewenste eigenschappen van het urethanmateriaal verkregen worden.

Het cyanoacrylaat-kleef middel, dat bij de werkwijze volgens de uitvinding de voorkeur verdient, is een materiaal, dat alkylesters van cyanoacryl-35 zuur bevat, zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 2.794.788. Dergelijke kleefmiddelen kunnen verschillende viscositeiten bezitten. Het is gebleken, dat een middelmatige viscositeit van 0,10 - 0,12 Pa.s in een Brookfield-viscosiemeter bij 25°C de voorkeur verdient om een overmatige doordringing van het kleefmiddel in het rubbersubstraat te voorkomen en 7908870 - 5 - -v een doelmatige "verwerkingstijd" te verschaffen, ten einde de deklaag van polyurethan te kunnen aanbrengen, terwijl het kleefmiddel nog vochtig is.

Verdere gegevens over cyanoacrylaat-kleefmiddelen vindt men in het artikel "Cyanoacrylate Adhesives" op blz. 569-580 in de tweede editie van 5 "Handbook of Adhesives", gepubliceerd door Van Nostrand Reinhold Company.

Onder " natuurlijke en synthetische rubber" wordt hier niet mede verstaan polysiloxanrubber.

7908870

Claims (5)

1. Werkwijze voor het hechten van ongeharde urethanmaterialen aan een gehard rubbersubstraat, met het kenmerk, dat men: (a) Het oppervlak van het substraat reinigt; 5 (b) het gereinigde substraatoppervlak bekleedt met een vloeibaar cyano- acrylaat-kleefmiddel; (c) het met het kleefmiddel van cyanoacrylaat bevochtigde oppervlak van het substraat met een vloeibaar of pasteus urethanpreparaat bekleedt, terwijl het kleefmiddel nog vochtig is; en 10 (d) het urethanmateriaal laat drogen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men het urethanmateriaal op het met het kleefmiddel van cyanoacrylaat bevochtigde oppervlak van het substraat als eerste deklaag aanbrengt en verdere hoeveelheden urethan aanbrengt voordat de aanvankelijke urethandeklaag gehard is tot het 15 gewenste volume van het urethan aanwezig is.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het volume van het urethan door een vormbewerking in de gewenste vorm wordt gebracht.

4. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het volume van het urethan door schuren of slijpen in de uiteindelijke vorm wordt gebracht. 20

5. Werkwijze voor het opnieuw voorzien van een rubberband met een dek laag van urethanmateriaal, met het kenmerk, dat men: (a) Het karkasoppervlak van de band afschuurt om het oude loopvlak te verwijderen en het oppervlak reinigt van vreemde materialen; (b) het afgeschuurde karkasoppervlak van de band bedekt met een vloei- 25 baar kleefmiddel van cyanoacrylaat, ten einde het oppervlak met kleefmiddel te bevochtigen; (c) een eerste vloeibare of pasteuze deklaag van een ongehard urethanmateriaal op het oppervlak aanbrengt, terwijl dit oppervlak nog vochtig is van het cyanoacrylaat-kleefmiddel; 30 (d) de band in een vorm plaatst met een inwendige configuratie overeen komend met de gewenste vorm van het opnieuw van een deklaag voorziene deel van de band; (e) een verdere hoeveelheid vloeibaar of pasteus urethanmateriaal in de vorm injecteert doordat de eerste urethanlaag gehard is en hiermee 35 de inwendige holte van de vorm vult; (f) de van een nieuwe laag voorzien band uit de vorm verwijdert, zodra het urethanmateriaal vast geworden is; en (g) het urethanpreparaat laat harden. 7908870