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Beschichtunßsverfahren. Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Beschichtung von ebenen
oder körperlichen Gegenständen,
insbesondere von Textilgewebebahnen mit Verschnitten aus Kautschuk und
Polyvinylohlorid. Verschnitte aus Kautschuk, und zwar Butadien-Acrylnitril-Kautschuk
(NBR), mit Polyvinylohlorid (PVC) sind bekannt. In der Kunststoffindustrie werden
beispielsweise zur Beschichtung von Gewebebahnen Plastisole verwendet, die als nichtflüchtigen
Polymer-Weichmacher zähflüssigen NBR enthalten. Die flüssige Form des NBR wird durch
einen niedrigen Polymerisationsgrad erreicht, wodurch eine Verarbeitung mit Plastisolen
ermöglicht wird, jedoch ergibt die niederpolymere Form des NBR wesentlich
schlechtere mechanische und Alterungs-Eigenschaften, als die in der Gummiindustrie
üblichen hochpolymeren, festen NBR-Sorten. In der Gummiindustrie ist bekannt,
dass durch einen Zusatz von PVC
zum NBR eine Verbesserung
der Ozonbeständigkeit, der Plammwidrigkeit und der Beständigkeit gegen Öle
und Kraftstoffe erreicht werden kann. Bei der Anwendung der üblichen Mischmethoden
bereitet jedoch die Er-zielung guter Eigenschaftswerte erhebliche Schwierigkeiten.
Unbefrie-
digende Eigenschaften ergeben sich insbesondere
bei Verwendung von
PVC-Sorten mit einem höheren K-Wert als 55 und
von Suspensionspolymerisaten. Es können also nur niedrigpolymere
PVC-Sorten und nur
Emulsionapolymerisate verwendet werden, bei denen bekanntlich
die
Wasseraufnahme wesentlich höher ist, als bei Suspensionspolymerisaten.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass während der Herstellung dar
Mischung
oder während der Vulkanisation die aeliertemperatur des PVC
erreicht
werden muss.
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Um diese Mischschwierigkeiten und die Gelierung zu vermeiden,
werden
von den Rohstofflieferanten vorgelierte NBR/PVC-Verschnitte geliefert.
Diese vorgelierten Verschnitte haben jedoch verschiedene Nachteile.
Durch
den PVC-Zusatz wird die Kältefestigkeit des NBR stark verschlechtert. Weichmacher
können nur schwer eingearbeitet werden, da bereits ausgeliertes PVC nur-sohwer Weichmacher
aufnimmt. Diese Verschnitte können deshalb überall da nicht verwendet werden, wo
eine gute Kälteflexibilität etforderlich ist, sodass der Einsatzbereich stark eingeschränkt
wird. Weiterhin ist die Herstellung von Streichlösungen mit den in der Gummiindustrie
verwendbaren Lösungsmitteln durch die Vorgelierung stark erschwert. Ein weiterer
Nachteil der vorgelierten NBR/PVC-Verschnitte für vulkanisierbare Kautschukmischungen
besteht darin, dass wegen det Verarbeitungsmöglichkeiten der PVC-Anteil höchstens
30-¢0 % betragen kann und als PVC nur niedermolekulares Emulsions-PVC mit einem
K-Wert von 55 verwendet werden kann. PVC mit einem so niedrigen K-Wert ergibt aber
gegenüber den in der Kunststoffindustrie üblicherweise verwendeten PVC-Sorten mit
einem K-Wert von 65-85 wesentlich schlechtere mechanische, chemische und Alterungs-Eigenschaften.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile
der bisherigen Beschiehtungsverfahren zu beseitigen.
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Erfindungsgemäss wird für die Beschichtung ein spezielles Organosol
verwendet. Es besteht aus einem Gemisch einer kolloidalen Dispersion eines Vinylehlorid-Polymerisats
oder -Mischpölymerisats in einem Weichmacher oder Weichmaohergemisch und einer Lösung
einer Kautschukmischung insbesondere auf der Basis von NBR oder einem anderen
Kautschuk, der sich mit PVC thermoplastisch verschweissen lässt.
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Nachstehend soll eine bevorzugte Arbeitsweise bei der Herstellung
des Organosols und seine Anwendung für die Beschichtung von Gewebebahnen zur Erläuterung
der Erfindung näher beschrieben werden. Leicht lösli-cher NBR beliebigen
Acrylnitrilgehalts wird mit den für die Herstellung von Streichmischungen an sich
bekannten Zutaten (Füllstoffe, Verarbeitungsweichmaeher, gegebenenfalls Vulkanisationsmittel
usw.) mittels Mischwalze Oder Innenkneter zu einem Batch gemischt. Die Beigabe von
Alterungaschutzmitteln kann entfallen. Der Batch wird dann in beispielsweise Toluol
im Lösungskneter aufgelöst. Weiterhin wird aus einem verpastbaren Polymerisat oder
Mischpolymerisat des Vinylchlorids von beliebigem K-Wert und einem Weichmacher oder
Weichmachergemisch, unter Beifügung von Stabilisatoren und gegebenenfalls weiteren
Füllstoffen wie Farbpigmenten usw., nach an sich bekannten Arbeitstechniken eine
kolloidale Dispersion, nachstehend kurz Plastisol genannt, hergestellt.
Auswahl
der Weiehmaoher und Herstellung des Plastisols erfolgen zweokmässigerweise
so, dass eine niedrige Viskosität des Plastisols ' entsteht,
weil dadurch die Lösungamittelmenke für die Besohichtungslösung herabgesetzt wird.
Nach einer Reifezeit von etwa 12-24 Stunden oder länger wird das Plastisol
mit der Kautschuklösung zusammengerührt. Durch diese Herstellung der Besohiohtungalösung
wird eine ausgezeichnete Verteilung von NBR, PVC und Weichmacher und damit eine
Beschichtung mit hervorragenden mechanischen und Alterungs-Eigenschaften erzielt.
Durch die Reifung wird bewirkt, dass das PVC durch den Weich-
macher angequollen
wird und nicht durch das Lösungsmittel. Dadurch ergibt sich eine gute Verteilung
von PVC und Weichmacher und eine schnelle Gelierung. da bei diesem Verfahren nur
der Kautschukanteil gelöst wird und der PVC/Weichmacher-Anteil eine streichfähige
oder giessfähige Konsistenz besitzt, lassen sich Beschichtungalösungen
in Toluol mit einem hohen
Festkörperanteil von etwa 55-70 je nach Art
und Menge des NBR-Anteils herstellen. Während bei der üblichen Plastisol-Verarbeitung
für die Verfestigung der Beschichtung eine Wärmezuführung von mindestens etwa 1200
C erforderlich ist, bei der das Plastisol in den Gel-Zustand übergeht,
bildfit
das erfindungsgemässe Organosol wegen des NBR-Anteils bereits bei
Verdunstung des Lösungsmittels einen geschlossenen Film. Das Organosol lässt
sich deshalb in der Gummiindustrie mit den dort gebräuchlichen Streichmaschinen
auf Gewebebahnen verstreichen. Nach dem Beschichten der Gewebebahnen und dem Abdampfen
des Lösungsmittels in einer üblichen Streiehmasohine wird die Beschichtung durch
Wärmezuführung ausvulkanisiert. Nach den bekannten Verarbeitungsgrundsätzen für
Plastisole ist eine Geliertemperatur von etwa 1700 C erforderlich, um optimale
mechanische Eigenschaften zu erzielen. Bei PVC-Sorten mit hohem K-Wert, insbesondere
bei Suspensions-Polymerisaten, liegt die Geliertemperatur noch um etwa 10o C höher.
Wegen des Plastisolanteils in dem Organosol müsste also die Vulkanisation auch bei
1700 C durchgeführt werden. Überraschetlderweise ergeben jedoch optimale
Vulkanisationen bei beliebigen Temperaturen in dem weiten Bereich von etwa
1300 C bis etwa 1700 C. praktisch die gleichen Werte hinsichtlich
der mechanischen Eigenschaften und der chemischen und der Alterungs-Best.;;ndigkeit.
Diese überraschende Tatsache ist offensichtlich darauf
zurückzuführen,
dass das PVC und der Weichmacher durch die Verwendung einer kolloidalen 'Dispersion
im Kautschuk in feinst verteilter Form vorliegen und die PVC-Teilchen mit dem Kautschuk
beim Erwärmen der Mischung während der Vulkanisation oder der Mischungsherstellung
thermoplastisch verschweissen.
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Eine niedrige Vulkanisationatemperatur kann vorteilhaft sein, wenn
Gewebe beschichtet werden sollen, die sich bei höheren Temperaturen nachteilig verändern
und wenn Beschleuniger eingesetzt werden sollen, die bei höheren Temperaturen ein
schlechtes Plateau ergeben.
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Eine weitere überraschende Tatsache, die ebenfalls auf die ausgezeichnete
Dispersion des PVC im Kautschuk zurückzuführen ist, besteht darin, dass die verstärkende
Wirkung des PVC so gross ist, dass auf die Verwendung hochaktiver Füllstoffe, wie
sie für NBR im allgemeinen erforderlich sind, .verzichtet werdenkann. Man wird deshalb
im allgemeinen, insbesondere bei überwiegendem PVC-Anteil im NBR/PVC-Yerschnitt,
allenfalls inaktive Füllstoffe wie Kreide oder Kaolin zur Preisverbilligung oder
Erzielung eines trockenen Griffs der Oberfläche einsetzen.
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Für die Verbesserung der Haftung der Beschichtung am Gewebe können
die an sich bekannten Haftvermittler für die Gummi/Gewebe-Bindung verwendet
werden.
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Ein Nachteil der bisher bekannten gummierten Stoffe besteht darin,
dass sie bei der Herstellung von Planen oder aufblasbaren Hohlkörpern nur verklebt
werden können, während thermoplastische Stoffbeschichtungen durch eine einfache
thermoplastische Verschweissung verbunden werden können. Um diesen Vorteil der Weiterverarbeitung
durch Verschweissen auch für gummierte Stoffe erreichen zu können, wird in einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung auf die beschriebene Beschichtung mit dem NBR/PVC-Organosol
ein thermoplastischer Deckstrich aufgebracht, beispielsweise mittels eines NBR/PVC-Organosols,
in dem die Vulkanisationamittel fortgelassen sind, oder eines üblichen Plastisols,
oder einer Lösung eines thermoplastischen Kunststoffs, beispielsweise aus thermoplastischem
Polyurethan. Bei der Heizung der Beschichtung bleibt dieser Deckstrich thermoplastisch
und kann thermoplastisch verschweisst werden. Da dieser thermoplastische Deckstrich
dünn sein kann im Ver= gleich zur übrigen Beschichtung, bleibt der gummielastische
Charakter der Beschichtung praktisch gleich. Der Abrieb ist wie bei dem Vulka-
Cnisat
sehr gering, verschlechtert sich jedoch wegen der Thermoplasti-%zität
mit steigender Temperatur. In der hervorragenden Ozonbeständig- .
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keit besteht gegenüber dem Vulkanisat kein Unterschied.
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Für die Erzielung optimaler Digenaohaften
der Besohiohtung ist es
erforderlich, dass entweder
der Kautschukanteil vernetzt oder der
Plastiaolanteil geliert wird:
Bei einer vulkanisierbaren Beschichtung
mit einer thermoplastiaohen
Deokeohicht muss also bei der Heizung die
verhältnismässig hohe Geliertemperatur
von mindestens 1700 C erreicht
werden. Es besteht jedoch
die Möglichkeit, die Geliertemperatur durch
die Verwendung von
Nisohporymerisaten des Vinylohlorids allein oder
im Verschnitt
mit Reinpolymerisaten und von gut gelierenden Weiohmaohern
mit niedriger Lösetemperatur für PVC um etwa 20-30o C herabzusetzen.
Die chemische Beständigkeit der thermoplastischen Beaohiohtung
ist trotz des' nicht vulkanisierten NBR-Anteils überraschend gut
infolge
der Versohweissung der PVC-Teilchen mit dem NB8 im NBBIPTC-Yersahnitt
und der geringen Löslichkeit des PVC in vielen Lösungs-
mitteln.
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Thefmoplastische Beschichtungen haben bekanntlich den
Nachteil, dass
Verbindungen dieser Beschichtungen miteinander durch
Kleben oder
Schweissen mit steigender Temperatur mehr und mehr ihre
Festigkeit
verlieren. Yärmestandfeste Zwei-Komponenten-Kleber
können hier keine
Abhilfe schaffen, wenn die Besohiohtung
selbst thermoplastisch ist.
In einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung wird dieser Nachteil
dadurch behoben, dass
die thermoplastische Beaohiohtung an der Ver-
bindungsstelle durch
eine Vernetinxag des äautaohukanteils der thermoplastischen Besohiohtung
wärmestandfest gemacht wird..Diea kann bei-,@spielaweiae dadurch geschehen,
dann in der thermoplastiaohen Deeksohioht Zinkoxyd und Schwefel vorgesehen
und vor dem Verschweissen auf die Verbindungsstellen eine Ultra-Beachleuniger-Lösung
aufgetragen wird, die in die Beaohiohtung eindiffundiert. Nach dem
Verdunsten des Lösungsmittels kann verachweiast werden.. Die Vulkanisa,tion
er-
folgt je nach Art und Menge des Beschleunigers
bei Raumtemperatur in einigen Stunden oder Tagen.
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Bei einem Verkleben mittels eines Zwei-Komponenten-Klebers
mit Vulkanisationsmitteln als Härter, kann die Vulkanisation
der Klebestelle
durch den Beschleuniger des Klebers bewirkt werden, wenn
in der
,thermoplastischen Deckschicht Zinkoxyd und Schwefel vorgesehen
werden.
Bei Verwendung eines Zwei-Komponenten-Klebers, bei dem
die Vernetzung durch Diisoeyanate erfolgt, kann die Beimischung von Zinkoxyd und
Sehwe,tel in der thermoplastischen Deckschicht entfallen. Die Vernet-zung
des Kautschukanteils in der Deckschicht kann dann durch das Diisooyanat des Klebers
bewirkt werden. In entsprechender Weise kann für eine wärmestandfeste thermoplastische
Verschweissung die Vernetzung des Kautschuks durch Auftragen einer Diisooyanat-Lösung
auf die zu verschweissenden Stellen bewirkt werden.
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Zur Herstellung von Beschichtungen nach dem beschriebenen Verfahren
eignen eich in erster Linie Kautschukarten, die sich mit PVC versohwei-Ben lassen,
insbesondere NBR, chlorsulfoniertes Polyäthylen und Polyurethan, weil in diesen
Kautschukarten feinstverteiltes PVC eine verstärkende Wirkung ausübt. Andere nicht
veraehweisabare, aber verträgliohe Kautschukarten, beispielsweise Butadien-Styrol-Kautschuk
oder Chloropren können beigemischt werden. Ferner können andere thermoplastische
Kunststoffe, die mit dem Kautschuk oder PVC verschweissbar sind, z.B. thermoplastisches
Polyurethan oder Äthylen-Yinylaeetat-Copolymer, beigemischt werden.
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Durch den Zusatz an sich bekannter Treibmittel ist es auch möglich,
ähnlich wie bei reinen Kautschuk- oder Kunststoff-Beschichtungen, geschäumte Beschichtungen
herzustellen.
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Nach dem beschriebenen Verfahren lassen sich Gewebebeschichtungen
mit hervorragenden, bisher nicht erreichbaren Gebrauchseigenschaften her-stellen.
Sie können hochglänzend, beliebig hellfarbig und mit glatter schmutzabweisender
Oberfläche hergestellt werden und zeigen damit das ansprechende Äussere von Kunststoffbeschichtungen,
haben aber gegenüber diesen die Vorteile von Vulkanisaten hinsichtlich ihrer mechanieohen
Zigensehaften und chemischen Beständigkeit, insbesondere den Vorteil einer gammiartigen
Flexibilität und Weichheit auch bei tiefe-ren Gebrauchtemperaturen.
Weiterhin haben sie eine praktisch völlige Ozonbeständigkeit, zeigen selbst
unter eytremen Witterungsbedingungen keine Alterungsrisse und besitzen eine
ausgezeichnete Beständigkeit gegen Öle, Fette und aliphatisehe Kohlenwasserstoffs.
Eine weitere hervortretende Eigenschaft ist eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit,
insbesondere bei Verwendung von PVC-Sorten mit hohem K-Wert, die in der Grössenordnung
der hochabriebfesten Polyurethane liegt. Durch die Kombination einer vulkanisierten
Schicht mit einer thermoplastischen
Deckschicht können die Stoffgummierungen
auch thermoplastisch verschweissbax gemacht werden, wobei durch eine Vernetzung
der Schweissstelle der Nachteil der geringen Wärmestandfestigkeit.der üblichen thermoplastischen
Versohweissungen vermieden werden kann.
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Das erfindungsgemässe Besohichtungsverfahren ist nicht nur auf die
Beschichtung von Gewebebahnen beschränkt. Es kann vielmehr sinngemäss auch für die
Beschichtung anderer flächiger Gegenstände, beispielsweise von Blechen, oder körperlicher
Gegenstände, z.B. aus Metall oder Textilien, und als gorrosionsaohutz für die Auskleidung
von Behältern angewendet verden. Das Auftragen des Organösols auf das Trägermaterial
kann ausser nach dem oben geschilderten Streichverfahren auch durch beliebige andere
Auftragsarten erfolgen, beispielsweise im Tauchverfahren oder mittels Spritzpistole
oder Pinsel.