WO2018046150A1 - Article, in particular a metal-rubber element for rail vehicles - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an article having a base body of a polymeric
- Material with elastic properties in particular a metal-rubber element for S rail vehicles.
- Rail vehicles have metal-rubber elements in various designs as suspension systems that are essential for the comfort and safety of
- the metal-rubber elements serve as elastic storage of
- Car body often in combination with an air spring bellows. They decouple it largely from the irregularities of the track system and reduce the transmission of structure-borne noise. At the same time they allow the turning of the bogie in Bogenfahrt.
- vulcanized rubber mixtures which are predominantly based on natural rubber (NR) and / or polyisoprene rubber (IR).
- NR natural rubber
- IR polyisoprene rubber
- Fire protection which is particularly evident in the stricter fire protection standard EN45545, results in an increased demand for fire protection-optimized polymer articles.
- additional outer layer comprising a vinyl acetate-containing thermoplastic polymer, a double bond-containing, unsaturated elastomer and at least one flame retardant to use.
- This additional outer layer must be vulcanized onto the component or onto the basic body of the component at comparatively high vulcanization temperatures via a specifically controlled vulcanization process.
- a vulcanization process must therefore be carried out twice in succession. This not only means a higher production-related effort, but the two-fold vulcanization can also lead to unwanted and harmful reversion processes in the already vulcanized polymer mixture located under the outer layer.
- Polymer blends based predominantly on NR and / or IR show significant reversion processes on overvulcanization.
- Coating usually has to be adhesively bonded to the base body and thus can not be removed or replaced without causing damage to the article.
- the object of the invention is now to provide an article, in particular a metal-rubber element, which is characterized by an optimized fire protection behavior to the more stringent requirements, in particular those in EN45545
- the present invention is also intended to simplify the production scale
- the article having a base body made of a polymeric material having elastic properties, in particular the metal-rubber element, an article surface which is completely or partially provided with at least one coating, wherein the coating of at least one rubber mixture is formed and wherein the rubber mixture of the coating at least one
- an interchangeable cover or an exchangeable sleeve is called, which protects something.
- the coating protects the underlying article from direct thermal radiation, so that the combination of coating and base body meets the requirements of EN45545, in particular the requirements of EN45545-2.
- the coating consists of at least one rubber mixture, the at least one Contains flame retardant or from a rubber mixture, which is fire-retardant by itself, ie due to a suitable choice for the individual
- Mixture ingredients does not require any additional flame retardants to meet the above requirements.
- the coating is fastened to the article at defined locations by means of a special connection arrangement such that it can be detached again at any time without damaging the article. This may, for example, be advantageous for a visual inspection of the article or else for a replacement of the coating in the event of damage.
- connection between the coating and the body, so that no additional fasteners are required. No tools are needed for this type of connection.
- it is also a screw connection and / or clamp connection alone or in combination conceivable, for. Eg via a hose clamp or a direct screw connection.
- the coating is in this case formed according to the specifications of the article, i. is adapted to the outer shape of the article.
- the cover is thus in no immediate connection with the article surface.
- an air layer which may optionally serve as an additional insulation layer in case of fire.
- the article and the cover are thus freely movable to each other and due to the lack of contact also no abrasion takes place.
- the geometry of the coating can be freely designed to better meet any space requirements.
- a connection between the coating and bogie component of the rail vehicle is conceivable, should the space be insufficient.
- the formation of such an air layer is covered with a coating, as in WO
- the inventive coating of at least one rubber mixture it is possible that the main body can continue to be built up from the previously used rubber compound and thus continue to take over the majority of the spring properties for which a mechanically highly stressed material is essential.
- the coating then takes over the fire protection, so to speak, and plays no or only a subordinate role for the wearing properties.
- the coating protects the surface of the metal-rubber part exposed in the installation area. For this purpose, the coating on the entire
- Articles extend so that the body is completely covered by the coating or the coating is only on certain exposed areas of the metal-rubber element, which are particularly at risk of fire.
- the coating may additionally be provided with a reflective and / or heat-insulating coating or with a flame-retardant flock. As a result, the thickness of the actual coating can be further reduced.
- the main body is constructed of a rubber mixture, which is preferred
- thermoplastic containing at least one rubber component and other Mischingingredienzien.
- rubber components may be mentioned in particular:
- EPM Ethylene-propylene rubber
- EPDM ethylene-propylene-diene rubber
- Nitrile rubber (partially) hydrogenated nitrile rubber (HNBR), fluoro rubber (FKM), chloroprene rubber (CR), natural rubber (NR), deproteinized natural rubber (DPNR), epoxidized natural rubber (ENR), styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber (IR), butyl rubber (HR), bromobutyl rubber (BIIR), chlorobutyl rubber (CUR), brominated copolymer of isobutylene and paramethylstyrene (BIMS),
- CSM Chlorosulfonated polyethylene
- the aforementioned types of rubber may be unblended.
- a blend in particular in conjunction with one of the aforementioned types of rubber, for example, a CR / NR blend, (A) CSM / NR blend, NR / IR blend, NR / BR blend or a BR / SBR blend , is possible.
- Rubber component used for a metal-rubber element Rubber component used for a metal-rubber element.
- the usual compounding ingredients include at least one crosslinker or crosslinker system (crosslinker and accelerator).
- Mixture ingredients are usually still at least one filler and / or at least one processing aid and / or at least one plasticizer and / or at least one aging inhibitor and optionally further additives (for example color pigments, reinforcing fibers).
- processing aid for example, acetylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, terpolymer, graft copolymer, graft copolymer, graft copolymer, graft copolymer, graft copolymer, graft copolymer, graft copolymer, graft copolymer graft copolymer, graft copolymer graft copolymer, graft copolymer graft copolymer, graft copolymer graft copolymer, graft copolymer graft copoly
- the coating consists of at least one rubber mixture which is preferably thermoplastic-free, containing at least one rubber component as well as further mixture ingredients.
- Rubber components which may be mentioned in particular are: ethylene-propylene rubber (EPM), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), nitrile rubber (NBR), (partially) hydrogenated nitrile rubber (HNBR), fluorinated rubber (FKM), chloroprene rubber.
- CR Natural Rubber
- NR Natural Rubber
- DPNR Deproteinized Natural Rubber
- ERR Epoxidized Natural Rubber
- SBR Styrene Butadiene Rubber
- IR Isoprene Rubber
- HR Butyl Rubber
- BIIR Bromobutyl Rubber
- CUR Chlorobutyl Rubber
- CO, ECO, ETER and / or chlorinated polyethylene
- CSM chlorosulfonated polyethylene
- ACSM alkylated chlorosulfonated polyethylene
- MFQ fluorinated methyl silicone rubber
- FFPM perfluorinated propylene rubber
- FFKM perfluorocarbon rubber
- a blend in particular in conjunction with one of the aforementioned types of rubber, for example, a (A) CSM / NR blend, (A) CSM / CR blend, CR / NR blend, NR / IR blend, NR / BR - Cuttings or a BR / SBR blend is possible.
- EPDM and / or CSM and / or ACSM as rubber components for the coating.
- CSM inherently has excellent flame retardant properties and high resistance to environmental and aggressive media. When using CSM, it may be necessary to dispense with a flame retardant. In addition to the advantages of CSM, ACSM also has significantly improved cold flexibility. In addition to good ozone, aging and heat resistance, EPDM shows a favorable one
- the usual compounding ingredients include at least one crosslinker or crosslinker system (crosslinker and accelerator).
- Mixture ingredients are usually still a filler and / or a
- Color pigments, reinforcing fibers are used in this regard, reference is made to the general state of rubber mixing technology.
- reinforcing fibers preferably short fibers
- Such reinforcing fibers for.
- Example of PBO, aramid, POD, etc. can be fire-retardant by themselves and thus ensure additional flame retardancy or fire protection.
- the rubber mixture of the coating can according to the invention at least one
- a flame retardant is used, it is preferably a halogen-free flame retardant or one which has the lowest possible halogen content, so that the amount of toxic flue gases remains low in case of fire.
- a flame retardant all flame retardants known to those skilled in the art can be used.
- Stannates such as zinc stannate or zinc hydroxystannate
- hydroxides such as magnesium hydroxide or aluminum hydroxide
- cyanurates such as
- Resorcinoldiphosphat or aromatic polyphosphates nitrogen-containing components such as ammonium phosphate, Intumeszenzgemische, carbonates such as calcium carbonate or magnesium carbonate, antimony trioxide, hollow microspheres, preferably in unexpanded form, or expandable graphite in question.
- nitrogen-containing components such as ammonium phosphate, Intumeszenzgemische, carbonates such as calcium carbonate or magnesium carbonate, antimony trioxide, hollow microspheres, preferably in unexpanded form, or expandable graphite in question.
- Intumescent mixtures expand to foams. They are used to burn flammable
- minerals with flame retardant effect such as sepiolite and / or
- Hydrotalcite can be used as a flame retardant.
- the flame retardants can be used alone or in combination.
- Another object is to provide a method for producing an article, in particular a metal-rubber element, which is characterized by an optimized
- the coating is formed from at least one rubber mixture and wherein the rubber mixture of the Coating contains at least one flame retardant or on its own
- the article is preferably produced by injection molding (IM) or transfer molding (TM) or Injection Transfer Molding (I-TM) or
- CM Compression Molding
- I-CM Injection Transfer Molding
- the production of the coating is preferably carried out by means of transfer molding, but also the use of the injection molding is conceivable.
- the assembly of the two separately manufactured components, i. of the article and the coating is done by simply coating and optionally subsequent
- Fig. 1 shows a section through a metal-rubber element.
- the metal-rubber element has metal parts 3 at different positions.
- the polymeric base body 1 with elastic properties is constructed from a rubber mixture.
- Rubber mixture of the base body 1 is responsible for the actual function of the metal-rubber element, while the rubber mixture of the coating 2 additionally contains a flame retardant and, according to the present figure, only partially covers the base body. LIST OF REFERENCE NUMBERS
Abstract
The invention relates to an article comprising a main body of a polymer material with elastic properties, in particular a metal-rubber element for rail vehicles. To improve the fire-retarding properties, the article, in particular the metal-rubber element, has a main body of a polymeric material with elastic properties, wherein the main body has an article surface that is completely or partially provided with at least one coating, wherein the coating is formed by at least one rubber compound and wherein the rubber compound of the coating contains at least one flame retardant or is inherently flame-retarding.
Description
ContiTech Luftfedersysteme GmbH ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Beschreibung description
Artikel, insbesondere ein Metall-Gummi-Element für Schienenfahrzeuge Articles, in particular a metal-rubber element for rail vehicles
Die Erfindung betrifft einen Artikel mit einem Grundkörper aus einem polymeren The invention relates to an article having a base body of a polymeric
Werkstoff mit elastischen Eigenschaften, insbesondere ein Metall-Gummi-Element für S chienenfahrzeuge . Material with elastic properties, in particular a metal-rubber element for S rail vehicles.
Schienenfahrzeuge besitzen Metall-Gummi-Elemente in unterschiedlichen Ausführungen als Federungssysteme, die wesentlich zum Komfort und zur Sicherheit von Rail vehicles have metal-rubber elements in various designs as suspension systems that are essential for the comfort and safety of
Schienenfahrzeugen beitragen. Diese Federungssysteme haben nicht nur Federungs-, sondern auch Führungs- und Dämpfungsaufgaben. Sie finden sich u.a im Rail vehicles contribute. These suspension systems have not only suspension, but also leadership and damping tasks. You will find u.a im
Primärfederbereich zwischen Radsätzen und Drehgestell und übernehmen dort Primary spring area between wheelsets and bogies and take over there
überwiegend die Radsatzführung. Im Sekundärfederbereich zwischen Drehgestell und Wagenkasten dienen die Metall-Gummi-Elemente als elastische Lagerung des mainly the wheelset. In the secondary spring range between bogie and car body, the metal-rubber elements serve as elastic storage of
Wagenkastens, oftmals in Kombination mit einem Luftfederbalg. Sie entkoppeln ihn weitgehend von den Unregelmäßigkeiten der Gleisanlage und reduzieren die Übertragung von Körperschall. Zugleich ermöglichen sie das Ausdrehen des Drehgestells in Bogenfahrt. Car body, often in combination with an air spring bellows. They decouple it largely from the irregularities of the track system and reduce the transmission of structure-borne noise. At the same time they allow the turning of the bogie in Bogenfahrt.
Diese Artikel, die zur Federung bspw. von Kraftfahrzeugen oder Schienenfahrzeugen eingesetzt werden und / oder der Schwingungsdämpfung dienen, werden unter These articles, which are used for suspension, for example, of motor vehicles or rail vehicles and / or serve vibration damping, are under
Verwendung elastomerer Mischungen, auch als Kautschukmischungen bezeichnet, hergestellt. Diese, für die grundlegenden Eigenschaften solcher Artikel üblicherweise verwendeten elastomeren Mischungen sind hinreichend bekannt. Artikel mit Use of elastomeric mixtures, also referred to as rubber compounds produced. These elastomeric blends commonly used for the basic properties of such articles are well known. Article with
herausragenden elastischen Eigenschaften, wie bspw. Metall-Gummi Elemente oder Schwingungsdämpfer, enthalten vorzugsweise vulkanisierte Kautschukmischungen, die überwiegend auf Naturkautschuk (NR) und / oder Polyisoprenkautschuk (IR) basieren. Allerdings zeigen Artikel mit diesen elastomeren Mischungen deutliche Nachteile im
Brandverhalten. Im Brandfall entstehen unter anderem dichte Rauchgase. Beim outstanding elastic properties, such as metal-rubber elements or vibration dampers, preferably contain vulcanized rubber mixtures which are predominantly based on natural rubber (NR) and / or polyisoprene rubber (IR). However, articles with these elastomeric blends show significant disadvantages in the art Fire behavior. In case of fire, dense flue gases are produced. At the
Verbrennungsprozess der genannten elastomeren Mischungen, die überwiegend auf NR und / oder IR basieren, ist die Wärmefreisetzungsrate besonders hoch. Combustion process of said elastomeric mixtures, which are based predominantly on NR and / or IR, the heat release rate is particularly high.
Aufgrund der in den letzten Jahren gestiegenen Anforderungen hinsichtlich des Due to the increased requirements in recent years regarding the
Brandschutzes, welche sich vor allem in der verschärften Brandschutznorm EN45545 zeigen, ergibt sich ein erhöhter Bedarf an brandschutzoptimierten Polymerartikeln. Diesen Brandschutzanforderungen können die elastomeren Mischungen, die überwiegend auf NR und / oder IR basieren, vor allem aufgrund der geforderten maximalen Fire protection, which is particularly evident in the stricter fire protection standard EN45545, results in an increased demand for fire protection-optimized polymer articles. These fire protection requirements, the elastomeric mixtures, which are mainly based on NR and / or IR, mainly due to the required maximum
Wärmefreisetzungsrate, nicht mehr gerecht werden. Somit erfüllen die Artikel, welche diese elastomeren Mischungen enthalten, die verschärften Anforderungen zumeist nicht mehr. Heat release rate, no longer meet. Thus, the articles containing these elastomeric blends usually no longer meet the stringent requirements.
Eine übliche Methode das Brandverhalten von Kautschukmischungen zu verbessern, ist das direkte Einmischen von brandhemmenden Substanzen. Allerdings führt diese A common method to improve the fire behavior of rubber compounds is the direct incorporation of fire-retardant substances. However, this leads
Maßnahme bei den betroffenen Artikeln in der Regel dazu, dass sich die physikalischen Eigenschaften, insbesondere die Federungs-, Setz- bzw. Schwingungseigenschaften signifikant verschlechtern. Measure in the affected articles usually to the fact that the physical properties, especially the suspension, setting or vibration characteristics worsen significantly.
In WO 2014/019008 AI wird zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen, eine In WO 2014/019008 AI is proposed to solve this problem, a
ausschließlich schwefelvernetzte zusätzliche äußere Lage, enthaltend ein Vinylacetat- haltiges thermoplastisches Polymer, ein Doppelbindungen-enthaltendes, ungesättigtes Elastomer und zumindest ein Flammschutzmittel, zu verwenden. Diese zusätzliche äußere Lage muss über ein gezielt gesteuertes Vulkanisationsverfahren auf das Bauteil bzw. auf den Grundkörper des Bauteils bei vergleichsweise hohen Vulkanisationstemperaturen aufvulkanisiert werden. In WO 2014/019008A1 muss somit gegebenenfalls zweimal hintereinander ein Vulkanisationsprozess durchgeführt werden. Dies bedeutet nicht nur einen produktionstechnisch höheren Aufwand, sondern die zweifache Vulkanisation kann auch zu unerwünschten und schädlichen Reversionsvorgängen in der unter der äußeren Lage befindlichen bereits vulkanisierten Polymermischung, führen. Besonders an exclusively sulfur-crosslinked additional outer layer comprising a vinyl acetate-containing thermoplastic polymer, a double bond-containing, unsaturated elastomer and at least one flame retardant to use. This additional outer layer must be vulcanized onto the component or onto the basic body of the component at comparatively high vulcanization temperatures via a specifically controlled vulcanization process. In WO 2014 / 019008A1, if necessary, a vulcanization process must therefore be carried out twice in succession. This not only means a higher production-related effort, but the two-fold vulcanization can also lead to unwanted and harmful reversion processes in the already vulcanized polymer mixture located under the outer layer. Especially on
Polymermischungen, die überwiegend auf NR und / oder IR basieren, zeigen sich bei einer Übervulkanisation signifikante Reversionsvorgänge. Polymer blends based predominantly on NR and / or IR show significant reversion processes on overvulcanization.
Aus WO 2016/045813 AI ist insbesondere für Luftfedern bekannt diese Nachteile durch einen Überzug aus einem Textil oder einer Schrumpffolie zu überwinden. Es wurde
allerdings festgestellt, dass ein derartiger textiler Überzug oder der Überzug aus einer Schrumpffolie zu einem deutlichem Mehraufwand in der Produktion führt, da diese zusätzlichen Materialien nicht nur zugekauft oder ggf. auch aufwendig selbst hergestellt werden müssen, sondern auch gelagert und verarbeitet werden müssen. Der textile From WO 2016/045813 AI is known in particular for air springs to overcome these disadvantages by a coating of a textile or a shrink film. It was However, found that such a textile coating or the coating of a shrink film leads to a significant overhead in production, since these additional materials not only purchased or possibly even costly self-made, but must also be stored and processed. The textile
Überzug muss in der Regel auch haftend mit dem Grundkörper verbunden sein und kann somit nicht ohne Schädigungen an dem Artikel hervorzurufen entfernt bzw. ausgetauscht werden. Coating usually has to be adhesively bonded to the base body and thus can not be removed or replaced without causing damage to the article.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen Artikel, insbesondere ein Metall- Gummi-Element bereitzustellen, der sich durch ein optimiertes Brandschutzverhalten auszeichnet, um die verschärften Anforderungen, insbesondere die in EN45545 The object of the invention is now to provide an article, in particular a metal-rubber element, which is characterized by an optimized fire protection behavior to the more stringent requirements, in particular those in EN45545
beschriebenen, zu erfüllen. Gleichzeitig sollen die notwendigen physikalischen described to fulfill. At the same time, the necessary physical
Eigenschaften des Artikels auf einem vergleichbaren Niveau verbleiben und die Properties of the article remain at a comparable level and the
Komplexität im Herstellprozess nicht nennenswert erhöht werden. Complexity in the manufacturing process can not be significantly increased.
Die vorliegende Erfindung soll zugleich eine im Produktionsmaßstab einfachere The present invention is also intended to simplify the production scale
Alternative, insbesondere für Metall-Gummi-Elemente, zu der in WO 2016/045813A1 beschriebenen Lösung bieten. Alternative, in particular for metal-rubber elements, to provide the solution described in WO 2016 / 045813A1.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass der Artikel mit einem Grundkörper aus einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften, insbesondere das Metall-Gummi- Element, eine Artikeloberfläche besitzt, die vollständig oder teilweise mit wenigstens einem Überzug versehen ist, wobei der Überzug aus wenigstens einer Kautschukmischung gebildet wird und wobei die Kautschukmischung des Überzugs wenigstens ein This object is achieved in that the article having a base body made of a polymeric material having elastic properties, in particular the metal-rubber element, an article surface which is completely or partially provided with at least one coating, wherein the coating of at least one rubber mixture is formed and wherein the rubber mixture of the coating at least one
Flammschutzmittel enthält oder von sich aus flammhemmend ist . Contains flame retardant or is flame retardant by itself.
Als Überzug wird gemäß Duden ein auswechselbarer Bezug bzw. eine auswechselbare Hülle bezeichnet, die etwas schützt. As a cover, according to Duden an interchangeable cover or an exchangeable sleeve is called, which protects something.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung schützt der Überzug den darunterliegenden Artikel vor direkter Wärmestrahlung, so dass die Kombination aus Überzug und Grundkörper den Anforderungen der EN45545, insbesondere den Anforderungen der EN45545-2, genügt. Der Überzug besteht hierbei aus wenigstens einer Kautschukmischung, die wenigstens ein
Flammschutzmittel enthält oder aus einer Kautschukmischung, die von sich aus brandhemmend ist, d.h. die aufgrund einer geeigneten Auswahl für die einzelnen In the context of the present invention, the coating protects the underlying article from direct thermal radiation, so that the combination of coating and base body meets the requirements of EN45545, in particular the requirements of EN45545-2. The coating consists of at least one rubber mixture, the at least one Contains flame retardant or from a rubber mixture, which is fire-retardant by itself, ie due to a suitable choice for the individual
Mischungsbestandteile keine zusätzlichen Flammschutzmittel benötigt um die obigen Anforderungen zu erfüllen . Mixture ingredients does not require any additional flame retardants to meet the above requirements.
Teilweise bedeutet in diesem Zusammenhang, dass lediglich bestimmte, definierte Bereiche bzw. Abschnitte der Artikeloberfläche des Gesamtartikels mit einem Überzug versehen sind. Partially means in this context that only certain, defined areas or sections of the article surface of the entire article are provided with a coating.
Um ein Abrutschen des Überzugs zu verhindern, wird der Überzug an definierten Stellen mittels einer speziellen Verbindungsanordnung an dem Artikel derart befestigt, dass er jederzeit wieder ablösbar ist ohne den Artikel zu beschädigen. Dies kann bspw. für eine Sichtprüfung des Artikels oder aber bei einem Austausch des Überzugs bei Beschädigung vorteilhaft sein. In order to prevent the coating from slipping off, the coating is fastened to the article at defined locations by means of a special connection arrangement such that it can be detached again at any time without damaging the article. This may, for example, be advantageous for a visual inspection of the article or else for a replacement of the coating in the event of damage.
In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich eine lösbare formschlüssige In a preferred embodiment, there is a releasable form-fitting
Verbindung zwischen dem Überzug und dem Grundkörper, so dass keine zusätzlichen Verbindungselemente erforderlich sind. Für diese Art der Verbindung werden keine Werkzeuge benötigt. Insbesondere für Hochgeschwindigkeitsanwendungen ist es aber auch eine Schraub Verbindung und / oder Klemmverbindung alleine oder in Kombination denkbar, z. Bsp. über eine Schlauchschelle oder eine direkte Verschraubung. Connection between the coating and the body, so that no additional fasteners are required. No tools are needed for this type of connection. In particular, for high-speed applications but it is also a screw connection and / or clamp connection alone or in combination conceivable, for. Eg via a hose clamp or a direct screw connection.
Der Überzug ist hierbei gemäß den Vorgaben des Artikels ausgeformt, d.h. ist der äußeren Form des Artikels angepasst. The coating is in this case formed according to the specifications of the article, i. is adapted to the outer shape of the article.
Der Überzug steht somit mit der Artikeloberfläche in keiner unmittelbaren Verbindung. Mit Ausnahme der Verbindungsstellen befindet sich zwischen dem Überzug und der Artikeloberfläche eine Luftschicht, die gegebenenfalls als zusätzliche Isolationsschicht im Brandfall dienen kann. The cover is thus in no immediate connection with the article surface. With the exception of the joints between the coating and the article surface is an air layer, which may optionally serve as an additional insulation layer in case of fire.
Der Artikel und der Überzug sind somit frei zueinander beweglich und aufgrund des fehlenden Kontaktes findet auch kein Abrieb statt. The article and the cover are thus freely movable to each other and due to the lack of contact also no abrasion takes place.
Die Geometrie des Überzugs ist frei gestaltbar, um etwaigen Bauraumvorgaben besser gerecht werden zu können. So ist beispielsweise auch eine Verbindung zwischen Überzug und Drehgestellkomponente des Schienenfahrzeugs vorstellbar, sollte der Bauraum nicht ausreichen.
Die Ausbildung einer derartigen Luftschicht ist mit einem Überzug, wie er in WO The geometry of the coating can be freely designed to better meet any space requirements. Thus, for example, a connection between the coating and bogie component of the rail vehicle is conceivable, should the space be insufficient. The formation of such an air layer is covered with a coating, as in WO
2016/045813 AI beschrieben wird, selbst ohne Haftverbund zwischen dem dort beschriebenen Überzug und der Artikeloberfläche, nicht möglich. 2016/045813 AI is described, even without adhesive bond between the coating described there and the article surface, not possible.
Durch den erfindungsgemäßen Überzug aus wenigstens einer Kautschukmischung ist es möglich, dass der Grundkörper weiterhin aus der bisher verwendeten Kautschukmischung aufgebaut werden kann und somit weiterhin den Großteil der Federeigenschaften, für die ein mechanisch hoch beanspruchter Werkstoff unerlässlich ist, übernimmt. Der Überzug übernimmt dann sozusagen den Brandschutz und spielt für die Trageigenschaften keine oder nur eine untergeordnete Rolle. Der Überzug schützt die im Einbaufall exponierte Oberfläche des Metall-Gummi-Teils. Hierzu kann sich der Überzug auf den gesamtenThe inventive coating of at least one rubber mixture, it is possible that the main body can continue to be built up from the previously used rubber compound and thus continue to take over the majority of the spring properties for which a mechanically highly stressed material is essential. The coating then takes over the fire protection, so to speak, and plays no or only a subordinate role for the wearing properties. The coating protects the surface of the metal-rubber part exposed in the installation area. For this purpose, the coating on the entire
Artikel erstrecken, so dass der Grundkörper vollständig von dem Überzug bedeckt ist oder aber der Überzug befindet sich lediglich an bestimmten, exponierten Bereichen des Metall- Gummi-Elements, die besonders brandgefährdet sind. Articles extend so that the body is completely covered by the coating or the coating is only on certain exposed areas of the metal-rubber element, which are particularly at risk of fire.
Gemäß §4.3.4 der EN45545-2:2016 ist es möglich, dass kleine, ungeschützte Bereiche bis 0,2m2 unter gewissen Umständen zulässig sind. According to §4.3.4 of EN45545-2: 2016 it is possible that small, unprotected areas up to 0.2m 2 are permissible under certain circumstances.
Der Überzug kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung zusätzlich mit einer reflektierenden und / oder wärmedämmenden Beschichtung oder mit einem flammwidrigen Flock versehen sein. Hierdurch kann die Dicke des eigentlichen Überzugs weiter reduziert werden. In an advantageous embodiment, the coating may additionally be provided with a reflective and / or heat-insulating coating or with a flame-retardant flock. As a result, the thickness of the actual coating can be further reduced.
Der Grundkörper ist aus einer Kautschukmischung aufgebaut, die bevorzugt The main body is constructed of a rubber mixture, which is preferred
thermoplastfrei ist, enthaltend wenigstens eine Kautschukkomponente sowie weitere Mischungsingredienzien. Als Kautschukkomponenten sind insbesondere zu nennen: is thermoplastic, containing at least one rubber component and other Mischingingredienzien. As rubber components may be mentioned in particular:
Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM),Ethylene-propylene rubber (EPM), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM),
Nitrilkautschuk (NBR), (teil)hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR), Fluor-Kautschuk (FKM), Chloropren-Kautschuk (CR), Naturkautschuk (NR), deproteinierter Naturkautschuk (DPNR), epoxidierter Naturkautschuk (ENR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Isopren- Kautschuk (IR), Butylkautschuk (HR), Brombutylkautschuk (BIIR), Chlorbutylkautschuk (CUR), Bromiertes Copolymer aus Isobutylen und Paramethylstyrol (BIMS), Nitrile rubber (NBR), (partially) hydrogenated nitrile rubber (HNBR), fluoro rubber (FKM), chloroprene rubber (CR), natural rubber (NR), deproteinized natural rubber (DPNR), epoxidized natural rubber (ENR), styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber (IR), butyl rubber (HR), bromobutyl rubber (BIIR), chlorobutyl rubber (CUR), brominated copolymer of isobutylene and paramethylstyrene (BIMS),
Polyepichlorhydrinkautschuke (CO, ECO, ETER), Butadien-Kautschuk (BR), Chloriertes
Polyethylen (CM) Alkyliertes Chlorsulfoniertes Polyethylen (ACSM), und / oder Polyepichlorohydrin rubbers (CO, ECO, ETER), butadiene rubber (BR), chlorinated Polyethylene (CM) Alkylated Chlorosulfonated Polyethylene (ACSM), and / or
Chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM). Chlorosulfonated polyethylene (CSM).
Die vorgenannten Kautschuktypen können unverschnitten sein. Auch der Einsatz eines Verschnittes, insbesondere in Verbindung mit einem der vorgenannten Kautschuktypen, beispielsweise ein CR/NR- Verschnitt, (A)CSM/NR- Verschnitt, NR/IR- Verschnitt, NR/BR- Verschnitt oder ein BR/SBR- Verschnitt, ist möglich. The aforementioned types of rubber may be unblended. The use of a blend, in particular in conjunction with one of the aforementioned types of rubber, for example, a CR / NR blend, (A) CSM / NR blend, NR / IR blend, NR / BR blend or a BR / SBR blend , is possible.
Aus den bereits eingangs genannten Gründen wird bevorzugt NR und / oder IR als For the reasons already mentioned, preference is given to NR and / or IR as
Kautschukkomponente für ein Metall-Gummi-Element verwendet. Rubber component used for a metal-rubber element.
Die üblichen Mischungsingredienzien umfassen wenigstens einen Vernetzer oder ein Vernetzersystem (Vernetzungsmittel und Beschleuniger). Zusätzliche The usual compounding ingredients include at least one crosslinker or crosslinker system (crosslinker and accelerator). additional
Mischungsingredienzien sind zumeist noch wenigstens ein Füllstoff und/oder wenigstens ein Verarbeitungshilfsmittel und/oder wenigstens ein Weichmacher und/oder wenigstens ein Alterungsschutzmittel sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe (z.B. Farbpigmente, Verstärkungsfasern). Diesbezüglich wird auf den allgemeinen Stand der Mixture ingredients are usually still at least one filler and / or at least one processing aid and / or at least one plasticizer and / or at least one aging inhibitor and optionally further additives (for example color pigments, reinforcing fibers). In this regard, the general state of the
Kautschukmischungstechnologie verwiesen. Rubber mixing technology.
Der Überzug besteht erfindungsgemäß aus wenigstens einer Kautschukmischung, die bevorzugt thermoplastfrei ist, enthaltend wenigstens eine Kautschukkomponente sowie weitere Mischungsingredienzien. Als Kautschukkomponenten sind insbesondere zu nennen: Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Nitrilkautschuk (NBR), (teil)hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR), Fluor-Kautschuk (FKM), Chloropren-Kautschuk (CR), Naturkautschuk (NR), deproteinierter Naturkautschuk (DPNR), epoxidierter Naturkautschuk (ENR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Isopren- Kautschuk (IR), Butylkautschuk (HR), Brombutylkautschuk (BIIR), Chlorbutylkautschuk (CUR), Bromiertes Copolymer aus Isobutylen und Paramethylstyrol (BIMS), Butadien- Kautschuk (BR), Polyepichlorhydrinkautschuke (CO, ECO, ETER) und / oder Chloriertes Polyethylen (CM) und / oder Chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM) und / oder Alkyliertes Chlorsulfoniertes Polyethylen (ACSM) und /oder Silikonkautschuk (MQ, VMQ, PVMQ, FVMQ) und / oder fluorierter Methylsilikonkautschuk (MFQ) und / oder perfluorinierter Propylen- Kautschuk (FFPM) und/ oder Perfluorcarbon-Kautschuk (FFKM) und / oder Polyurethan (PU).
Die vorgenannten Kautschuktypen können unverschnitten sein. Auch der Einsatz eines Verschnittes, insbesondere in Verbindung mit einem der vorgenannten Kautschuktypen, beispielsweise ein (A)CSM/NR- Verschnitt, (A)CSM/CR- Verschnitt, CR/NR- Verschnitt, NR/IR- Verschnitt, NR/BR- Verschnitt oder ein BR/SBR- Verschnitt, ist möglich. According to the invention, the coating consists of at least one rubber mixture which is preferably thermoplastic-free, containing at least one rubber component as well as further mixture ingredients. Rubber components which may be mentioned in particular are: ethylene-propylene rubber (EPM), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), nitrile rubber (NBR), (partially) hydrogenated nitrile rubber (HNBR), fluorinated rubber (FKM), chloroprene rubber. Rubber (CR), Natural Rubber (NR), Deproteinized Natural Rubber (DPNR), Epoxidized Natural Rubber (ENR), Styrene Butadiene Rubber (SBR), Isoprene Rubber (IR), Butyl Rubber (HR), Bromobutyl Rubber (BIIR), Chlorobutyl Rubber ( CUR), brominated copolymer of isobutylene and paramethylstyrene (BIMS), butadiene rubber (BR), polyepichlorohydrin rubbers (CO, ECO, ETER) and / or chlorinated polyethylene (CM) and / or chlorosulfonated polyethylene (CSM) and / or alkylated chlorosulfonated polyethylene (ACSM) and / or silicone rubber (MQ, VMQ, PVMQ, FVMQ) and / or fluorinated methyl silicone rubber (MFQ) and / or perfluorinated propylene rubber (FFPM) and / or perfluorocarbon rubber (FFKM) and / or polyurethane (PU) , The aforementioned types of rubber may be unblended. The use of a blend, in particular in conjunction with one of the aforementioned types of rubber, for example, a (A) CSM / NR blend, (A) CSM / CR blend, CR / NR blend, NR / IR blend, NR / BR - Cuttings or a BR / SBR blend is possible.
Bevorzugt wird allerdings als Kautschukkomponenten für den Überzug EPDM und / oder CSM und / oder ACSM verwendet. However, preference is given to using EPDM and / or CSM and / or ACSM as rubber components for the coating.
CSM bietet von sich aus hervorragende flammhemmende Eigenschaften und weist eine hohe Beständigkeit gegenüber Umgebungseinflüssen und aggressiven Medien auf. Bei der Verwendung von CSM kann ggf. auf ein Flammschutzmittel verzichtet werden. ACSM hat zusätzlich zu den Vorteilen von CSM noch eine deutlich verbesserte Kälteflexibilität. EPDM zeigt neben guter Ozon-, Alterungs- und Hitzebeständigkeit, ein günstiges CSM inherently has excellent flame retardant properties and high resistance to environmental and aggressive media. When using CSM, it may be necessary to dispense with a flame retardant. In addition to the advantages of CSM, ACSM also has significantly improved cold flexibility. In addition to good ozone, aging and heat resistance, EPDM shows a favorable one
Verarbeitungsverhalten, ist kostengünstig und stabil gegenüber vielen polaren Processing behavior, is inexpensive and stable against many polar
Lösungsmitteln. Solvents.
Die üblichen Mischungsingredienzien umfassen wenigstens einen Vernetzer oder ein Vernetzersystem (Vernetzungsmittel und Beschleuniger). Zusätzliche The usual compounding ingredients include at least one crosslinker or crosslinker system (crosslinker and accelerator). additional
Mischungsingredienzien sind zumeist noch ein Füllstoff und/oder ein Mixture ingredients are usually still a filler and / or a
Verarbeitungshilfsmittel und/oder ein Weichmacher und/oder ein Alterungsschutzmittel sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe, wie z.B. Farbpigmente, Verstärkungsfasern. Diesbezüglich wird auf den allgemeinen Stand der Kautschukmischungstechnologie verwiesen. Processing aids and / or a plasticizer and / or an aging inhibitor and optionally further additives, such. Color pigments, reinforcing fibers. In this regard, reference is made to the general state of rubber mixing technology.
Insbesondere die Verwendung von Verstärkungsfasern, bevorzugt Kurzfasern, hat sich als vorteilhaft erwiesen. Derartige Verstärkungsfasern, z. Bsp. aus PBO, Aramid, POD, etc. können von sich aus brandhemmend sein und somit einen zusätzlichen Flammschutz bzw. Brandschutz gewährleisten. In particular, the use of reinforcing fibers, preferably short fibers, has proved to be advantageous. Such reinforcing fibers, for. Example of PBO, aramid, POD, etc. can be fire-retardant by themselves and thus ensure additional flame retardancy or fire protection.
Die Kautschukmischung des Überzugs kann erfindungsgemäß wenigstens ein The rubber mixture of the coating can according to the invention at least one
Flammschutzmittel enthalten oder von sich aus flammhemmend sein. Contain flame retardants or be flame retardant by itself.
Wird ein Flammschutzmittel verwendet, so handelt es sich bevorzugt um ein halogenfreies Flammschutzmittel oder um eines, was einen möglichst niedrigen Halogenanteil besitzt, damit im Brandfall die Menge an toxischen Rauchgasen niedrig verbleibt.
Als Flammschutzmittel können alle der fachkundigen Person bekannten Flammschutzmittel verwendet werden. If a flame retardant is used, it is preferably a halogen-free flame retardant or one which has the lowest possible halogen content, so that the amount of toxic flue gases remains low in case of fire. As a flame retardant all flame retardants known to those skilled in the art can be used.
Es kommen hierbei insbesondere Stannate, wie Zinkstannat oder Zinkhydroxystannat, Hydroxide, wie Magnesiumhydroxid oder Aluminiumhydroxid, Cyanurate, wie Stannates, such as zinc stannate or zinc hydroxystannate, hydroxides, such as magnesium hydroxide or aluminum hydroxide, cyanurates, such as
Melamincyanurat, Borate, wie Zinkborat, phosphorhaltige Komponenten, wie Melamine cyanurate, borates, such as zinc borate, phosphorus-containing components, such as
Resorcinoldiphosphat oder aromatische Polyphosphate, stickstoffhaltige Komponenten, wie Ammoniumphosphat, Intumeszenzgemische, Carbonate, wie Calciumcarbonat oder Magnesiumcarbonat, Antimontrioxid, Mikrohohlkugeln, bevorzugt in nicht-expandierter Form, oder Blähgraphit in Frage. Resorcinoldiphosphat or aromatic polyphosphates, nitrogen-containing components such as ammonium phosphate, Intumeszenzgemische, carbonates such as calcium carbonate or magnesium carbonate, antimony trioxide, hollow microspheres, preferably in unexpanded form, or expandable graphite in question.
Intumeszenzgemische blähen zu Schäumen auf. Sie werden benutzt, um brennbare Intumescent mixtures expand to foams. They are used to burn flammable
Materialien wie Kunststoffe oder Holz, aber auch Stahl, der bei erhöhter Temperatur seineMaterials such as plastics or wood, but also steel, which at elevated temperature its
Festigkeit einbüßt, gegen die Einwirkung von Wärme und Feuer zu schützen. Loss of strength, to protect against the action of heat and fire.
Auch Minerale mit flammhemmender Wirkung, wie bspw. Sepiolith und / oder Also minerals with flame retardant effect, such as sepiolite and / or
Hydrotalcit, können als Flammschutzmittel eingesetzt werden. Hydrotalcite, can be used as a flame retardant.
Die Flammschutzmittel können alleine oder in Kombination verwendet werden. The flame retardants can be used alone or in combination.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels, insbesondere eines Metall-Gummi-Elements bereitzustellen, der sich durch ein optimiertes Another object is to provide a method for producing an article, in particular a metal-rubber element, which is characterized by an optimized
Brandschutzverhalten auszeichnet, um die verschärften Anforderungen, insbesondere die in EN-45545 beschriebenen, zu erfüllen. Gleichzeitig sollen die notwendigen Fire safety performance in order to meet the more stringent requirements, in particular those described in EN-45545. At the same time, the necessary
physikalischen Eigenschaften des Artikels auf einem vergleichbaren Niveau verbleiben und die Komplexität im Herstellverfahren nicht nennenswert erhöht werden. physical properties of the article remain at a comparable level and the complexity in the manufacturing process is not significantly increased.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass das Verfahren zur Herstellung des Artikels, insbesondere des Metall-Gummi-Elements, durch wenigstens folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: This object is achieved in that the method for producing the article, in particular the metal-rubber element, characterized by at least the following process steps:
- Herstellen und Vulkanisieren des Artikels mit einem Grundkörper aus einem Manufacture and vulcanize the article with a base of one
polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften und polymeric material with elastic properties and
- Herstellen und Vulkanisieren des Überzugs, wobei der Überzug aus wenigstens einer Kautschukmischung gebildet wird und wobei die Kautschukmischung des
Überzugs wenigstens ein Flammschutzmittel enthält oder von sich aus Preparing and vulcanising the coating, wherein the coating is formed from at least one rubber mixture and wherein the rubber mixture of the Coating contains at least one flame retardant or on its own
flammhemmend ist und is flame-retardant and
- Zusammenfügen des vulkanisierten Artikels und des vulkanisierten Überzugs. - Assembly of the vulcanized article and the vulcanized coating.
Das Herstellen des Artikels erfolgt hierbei bevorzugt mittels Spritzgießverfahren (engl. Injection Moulding, IM- Verfahren) oder Transferpressverfahren (engl. Transfer Moulding, TM- Verfahren und engl. Injection Transfer Moulding, I-TM- Verfahren) oder The article is preferably produced by injection molding (IM) or transfer molding (TM) or Injection Transfer Molding (I-TM) or
Formpressverfahren (engl. Compression Moulding, CM- Verfahren und Injection Transfer Moulding, I-CM- Verfahren). Compression Molding (CM) and Injection Transfer Molding (I-CM).
Das Herstellen des Überzugs erfolgt bevorzugt mittels Transferpressverfahren, aber auch die Verwendung des Spritzgießverfahrens ist denkbar. The production of the coating is preferably carried out by means of transfer molding, but also the use of the injection molding is conceivable.
Das Zusammenfügen der beiden separat hergestellten Bauteile, d.h. des Artikels und des Überzugs, erfolgt durch einfaches Überziehen und gegebenenfalls anschließendes The assembly of the two separately manufactured components, i. of the article and the coating is done by simply coating and optionally subsequent
Herstellen einer wie bereits weiter oben beschriebenen Verbindung. Producing a connection as already described above.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung erläutert. The invention will now be explained by means of embodiments with reference to a schematic drawing.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Metall-Gummi-Element. Das Metall-Gummi-Element weist an unterschiedlichen Positionen Metallteile 3 auf. Der polymere Grundkörper 1 mit elastischen Eigenschaften ist aus einer Kautschukmischung aufgebaut. Die Fig. 1 shows a section through a metal-rubber element. The metal-rubber element has metal parts 3 at different positions. The polymeric base body 1 with elastic properties is constructed from a rubber mixture. The
Kautschukmischung des Grundkörpers 1 ist hierbei im Wesentlichen für die eigentliche Funktion des Metall-Gummi-Elementes verantwortlich, während die Kautschukmischung des Überzugs 2 zusätzlich ein Flammschutzmittel enthält und gemäß vorliegender Figur den Grundkörper beispielhaft nur teilweise bedeckt.
Bezugszeichenliste Rubber mixture of the base body 1 is responsible for the actual function of the metal-rubber element, while the rubber mixture of the coating 2 additionally contains a flame retardant and, according to the present figure, only partially covers the base body. LIST OF REFERENCE NUMBERS
(Teil der Beschreibung) (Part of the description)
1 Kautschukmischung der Grundkörpers 1 1 rubber mixture of the main body 1
2 Brandgeschützte Kautschukmischung des Überzugs 2 2 Fire-protected rubber mixture of the coating 2
3 Metallteile
3 metal parts
Claims
1. Artikel mit einem Grundkörper aus einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper eine 1. article having a base body made of a polymeric material having elastic properties, characterized in that the base body a
Artikeloberfläche besitzt, die vollständig oder teilweise mit wenigstens einem Überzug versehen ist, wobei der Überzug aus wenigstens einer Having article surface which is wholly or partially provided with at least one coating, wherein the coating of at least one
Kautschukmischung gebildet wird und wobei die Kautschukmischung des Rubber mixture is formed and wherein the rubber mixture of the
Überzugs wenigstens ein Flammschutzmittel enthält oder von sich aus Coating contains at least one flame retardant or on its own
flammhemmend ist. flame retardant.
2. Artikel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das die 2. Article according to claim 1, characterized in that the
Kautschukmischung des Grundkörpers als Kautschukkomponente NR und / oder IR enthält. Rubber mixture of the main body contains as a rubber component NR and / or IR.
3. Artikel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die 3. Article according to claim 1 or 2, characterized in that the
Kautschukmischung des Überzugs als Kautschukkomponente EPDM und / oder CSM und / oder ACSM enthält. Rubber mixture of the coating as a rubber component EPDM and / or CSM and / or ACSM contains.
4. Artikel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der4. Article according to one of claims 1 to 3, characterized in that the
Überzug zusätzlich mit einer reflektierenden und / oder wärmedämmenden Beschichtung oder mit einem flammwidrigen Flock versehen ist. Coating is additionally provided with a reflective and / or heat-insulating coating or with a flame-retardant flock.
5. Artikel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der5. Article according to one of claims 1 to 3, characterized in that the
Artikel ein Metall-Gummi-Element ist. Article is a metal-rubber element.
6. Verfahren zur Herstellung eines Artikel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 6. A method for producing an article according to any one of claims 1 to 5
gekennzeichnet durch wenigstens folgende Verfahrensschritte: characterized by at least the following method steps:
- Herstellen und Vulkanisieren des Artikels mit einem Grundkörper aus einem Manufacture and vulcanize the article with a base of one
polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften und polymeric material with elastic properties and
- Herstellen und Vulkanisieren des Überzugs, wobei der Überzug aus wenigstens einer Kautschukmischung gebildet wird und wobei die Kautschukmischung des
Überzugs wenigstens ein Flammschutzmittel enthält oder von sich aus flammhemmend ist und Preparing and vulcanising the coating, wherein the coating is formed from at least one rubber mixture and wherein the rubber mixture of the Coating contains at least one flame retardant or is flame retardant by itself and
- Zusammenfügen des vulkanisierten Artikels und des vulkanisierten Überzugs.
- Assembly of the vulcanized article and the vulcanized coating.
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