DE862365C - Verfahren zum Vereinigen von vulkanisiertem Weichkautschuk mit anderen Werkstoffen - Google Patents

Verfahren zum Vereinigen von vulkanisiertem Weichkautschuk mit anderen Werkstoffen

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DE862365C
DE862365C DED7784A DED0007784A DE862365C DE 862365 C DE862365 C DE 862365C DE D7784 A DED7784 A DE D7784A DE D0007784 A DED0007784 A DE D0007784A DE 862365 C DE862365 C DE 862365C
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F J Tibenham
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Dunlop Rubber Co Ltd
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Dunlop Rubber Co Ltd
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    • C08J5/12Bonding of a preformed macromolecular material to the same or other solid material such as metal, glass, leather, e.g. using adhesives
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von zusammengesetzten Gegenständen aus vulkanisiertem Weichkautschuk und anderen Werkstoffen.
Zum Vereinigen der beiden Teile eines zusammengesetzten Gegenstandes ist es bekannt, eine Mischung von Polyvinylacetal und einem in der Hitze aushärtenden Aldehydharz als Bindemittel zu verwenden, wobei die beiden miteinander zu verbindenden Flächen mit dieser Mischung überzogen, aufeinandergelegt und dann unter Druck erhitzt werden, um das Harz auszuhärten und die Bindung zu bewirken. Dieses Verfahren wird zur Vereinigung von festen Werkstoffen, beispielsweise Holz, Metall und synthetischen Harzen verwendet, liefert jedoch nur unzulängliche Ergebnisse beim Verbinden von festen Werkstoffen mit vulkanisiertem Weichkautschuk, da bereits beim Auftreten geringer Scherkräfte die Bindung zwischen dem Vulkanisat und dem Bindemittel abreißt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von mit vulkanisiertem Weichkautschuk als dem einen Teil zusammengesetzten Gegenständen besteht darin, daß die Fläche des vulkanisierten Weichkautschuks einer chemischen Änderung durch Halogenieren oder Cyclisieren unterworfen, dann unter Zwischenlage eines Bindemittels aus einem Polyvinylacetal und einem härtbaren Aldehydharz auf den festen Werkstoff aufgelegt und die Vereinigung durch Erhitzen unter Preßdruck durchgeführt wird.
Auf diese Weise kann vulkanisierter Weichkautschuk mit Metallen, beispielsweise Stahl und Aluminium, mit Holz und Kunstharzstoffen, insbesondere Acrylharzen, wie Polyacrylaten und Polymethacrylaten, vereinigt werden. Beim Vereinigen mit Acrylharzen lassen sich dabei Bindungsfestigkeiten erzielen, deren Scher- - festigkeit über 20 kg/cm2 liegt, und in manchen Fällen ist die Bindungsfestigkeit größer als die Festigkeit des Harzes, so daß unter dem Einfluß von Scherkräften die Bindung hält, aber das Harz reißt. Bei der Bindung von Acrylharz an Weichkautschuk, der nicht der neuen Vorbehandlung unterworfen ist, ergibt sich eine Bindungsfestigkeit von nur etwa 3 kg/cm2.
Die chemische Änderung des vulkanisierten Weichkautschuks ist ein Halogenieren oder eine Cyclisierungsbehandlung. So kann die Oberfläche des Kautschuks mit einer Lösung von Brom oder Chlor in Wasser oder. Tetrachlorkohlenstoff, behandelt werden wodurch eine Halogenierung erreicht wird, oder die, Oberfläche des Vulkanisats wird mit konzentrierter Schwefelsäure oder einem Cyclisierungsmittel behandelt, um eine Oberflächencyclisation herbeizuführen. Diese Behandlung vermindert die Untersättigung des Kautschuks in der Oberflächenschicht und führt zu einer Oberflächenhärtung. Es muß jedoch darauf geachtet werden, daß diese Cyclisierung oder Halogenierung nicht über eine zu lange Zeitspanne durchgeführt wird, da der Kautschuk dann reist. So ist beispielsweise eine Behandlung von 1 bis 5 Minuten mit konzentrierter Schwefelsäure in der Kälte für die Cyclisierung ausreichend, während eine Halogenierung mit Chlorwasser von 12 bis 24 Stunden in der. Kälte genügt.
Zweckmäßig besteht das Bindemittel aus einem Polyvinylacetat etwa Polyvinylbutyral, das mit einem Phenolformaldehydharz gemischt ist, welches sich lediglich unter Hitzeanwendung verfestigt, wie auch das Polyvinylacetal mit einem Phenolformaldehydharz gemischt sein kann, das beim Erhitzen mit Formaldehyd aushärtet, wie beispielsweise Paraformaldehyd oder Hexamethylentetramin, wobei die erforderliche Menge an Formaldehyd mit dem Harz und dem Acetal gemischt wird. Die Mischung kann ferner noch einen Härtungskatalysator enthalten. Vorteilhaft enthält das Bindemittel 80 bis 140 Gewichtsteile Harz für je 100 Gewichtsteile Acetal. Das Bindemittel wird auf die zu vereinigenden Flächen als Lösung oder Suspension des Harzes und des Acetals in einem flüchtigen Mittel, etwa Methylalkohol, Aceton, Monochlorbenzol, Toluol oder einem Gemisch dieser Mittel aufgetragen, wobei diese Lösung oder Suspension gegebenenfalls . auch den Katalysator und die Formaldehydzugabe enthält. Das Zusammenlegen und Zusammenpressen der Flächen erfolgt, solange das Bindemittel zufolge der Anwesenheit des Lösungsmittels noch klebrig ist. Die Lösung oder Suspension enthält zweckmäßig 15 bis 50 Gewichtsprozent des Bindemittels.
Das Aushärten des Harzes kann bei Zimmertemperatur erfolgen, in welchem Falle eine Woche oder mehr notwendig sind, um die Verbindung zu bewirken. Vorteilhaft erfolgt jedoch das Vereinigen unter Hitzeanwendung, etwa durch Erwärmung auf 45 bis 75 °, um das Harz auszuhärten. In diesem Falle erfolgt die Verbindung in wesentlich kürzerer Zeit, und es genügen ι bis 3 Tage, um eine feste Verbindung zu erreichen.
Das neue Verfahren ist nachstehend an Hand einiger Anwendungsbeispiele näher erläutert.
Beispiel 1 yo
Ein Streifen vulkanisierten Weichkautschuks wird für 5 Minuten in kalte konzentrierte Schwefelsäure getaucht, dann in Wasser gespült und getrocknet. Die beiden Seiten des so vorbehandelten Kautschukstreifens und je eine Seite zweier Kunstharzplatten eines Polyacrylharzes werden dann mit einem Bindemittel folgender Zusammensetzung überzogen:
Polyvinylbutyral............. 9,9 Teile
in der Hitze aushärtendes
Phenolformaldehydharz ..... 10,5 -
Methylalkohol 79,6
Bei noch klebrigem Überzug werden die Platten unter Zwischenlage des Kautschukstreifens zusammengelegt und in einer Klammer unter leichtem Preßdruck bei 50° für 3 Tage zusammengehalten, während welcher Zeit der Kautschukstreifen an die beiden Kunstharzplatten gebunden wurde.
Aus einer dieser Probeplatten wurden sechs Stücke . hinsichtlich der Scherfestigkeit geprüft. Es ergab sich ein Mittelwert von 50 kg/cm2, wobei bei drei dieser Probeplatten die Kunstharzplätten rissen.
In gleicher Weise wurden Probeplatten mit nicht vorbehandeltem Kautschuk hergestellt, wobei die Bindung durch Erwärmen auf 700 für 3 Tage bewirkt wurde. Die Festigkeitsprüfung von sechs dieser Probeplatten ergab einen Mittelwert von 3 kg/cm2.
Beispiel 2
Ein vulkanisierter Weichkautschukstreifen wird für 16 Stunden in kaltes gesättigtes Chlorwasser getaucht, dann mit Wasser abgewaschen und getrocknet. Der vorbehandelte Kautschukstreifen wird dann mit zwei Kunstharzplatten nach dem Beispiel 1 vereinigt. Eine Festigkeitsprüfung ergab eine Scherfestigkeit zwischen dem Kautschuk und. den Kunstharzplatten von 25 kg/cm2.
Beispiel 3
r °
Ein vulkanisierter Weichkautschukstreifen wird für 5 Minuten in kalte konzentrierte Schwefelsäure getaucht, gewaschen und getrocknet. Die beiden Seiten dieses Kautschukstreifens und je eine Seite zweier Kunstharzplatten nach dem Beispiel 1 werden mit einem Bindemittel folgender Zusammensetzung überzogen."
Polyvinylbutyral 7,82 Teile
ein unter Zugabe von Formaldehyd aushärtendes Phenolformaldehydharz. 8,33 -
Hexamethylentetramin 0,83 -
Methylalkohol 83,00 -
Die Teile werden bei noch klebrigem Überzug aufeinandergelegt mit dem Kautschukstreifen als
Mittelschicht, in einer Klammer unter leichtem Druck zusammengehalten und für 3 Tage auf 500 erwärmt.
Eine Prüfung der auf diese Weise hergestellten sechs
Probeplatten ergab eine Scherfestigkeit von etwa 35 kg/cm2 im Mittel. Bei drei dieser Probeplatten gingen dabei die Kunstharztäfelchen zu Bruch.
Beispiel 4
Ein vulkanisierter Weichkautschukstreifen wird für 5 Minuten in kalte konzentrierte Schwefelsäure getaucht, gewaschen und getrocknet. Er wird dann als Mittelschicht zwischen zwei Kunstharzplatten nach dem Beispiel 3 eingeklebt unter Verwendung eines Bindemittels folgender Zusammensetzung:
Polyvinylacetal 15,6 Teile
ein in der Hitze aushärtendes
Phenolformaldehydharz 16,6 -
Methylalkohol 67,8 -
Bei sechs hiernach hergestellten Probeplatten ergab sich eine mittlere Scherfestigkeit von 25 kg/cm2.
Beispiel 5
25
Ein vulkanisierter Weichkautschukstreifen wird für 5 Minuten in kalte konzentrierte Schwefelsäure getaucht, gewaschen und getrocknet. Er wird dann als Mittelschicht mit zwei Kunstharzplatten nach dem Beispiel 3 vereinigt unter Verwendung eines Bindemittels folgender Zusammensetzung:
Polyvinylbutyral 9,6 Teile
ein in der Hitze aushärtendes
Phenolformaldehydharz 10,2 -
Methylalkohol 60,7 -
Toluol 19,5 -
Die Prüfung von sechs dieser Probeplatten ergab eine mittlere Scherfestigkeit von 45 kg/cm2. Bei der Prüfung gingen bei fünf Platten die Kunstharzschichten zu Bruch.
Beispiel 6
Ein vulkanisierter Weichkautschukstreifen wird für 5 Minuten in kalte konzentrierte Schwefelsäure getaucht, gewaschen und getrocknet. Die beiden Flächen des Kautschukstreifens und je eine Seite von zwei Stahlplättchen, die mit Schmirgelleinen leicht aufgerauht sind, werden dann mit einem Bindemittel folgender Zusammensetzung überzogen:
Polyvinylbutyral 9 Teile
ein in der Hitze aushärtendes
Phenolformaldehydharz 10 -
Methylalkohol 27 -
Methyläthylketon 40 -
Bei noch klebrigem Überzug werden die Teile mit dem Kautschuk als Mittelschicht aufeinandergelegt und durch eine Klammer unter leichtem !Druck zusammengehalten. Sie bleiben 3 Stunden bei Zimmertemperatur stehen und werden dann für 1 Stunde auf 120° erhitzt.
Aus einer Reihe dieser Probeplättchen wurden sechs ausgewählt und auf Scherfestigkeit der Bindung geprüft. Es ergab sich eine mittlere Festigkeit von etwa kg/cm2.

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Vereinigen von vulkanisiertem Weichkautschuk mit anderen Werkstoffen unter Verwendung eines Bindemittels aus einem Polyvinylacetal und einem härtbaren Aldehydharz, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichkautschuk einer chemischen Oberflächenänderung durch Cyclisierung oder Halogenisation unterzogen, unter Zwischenlage des Bindemittels auf den die andere Schicht bildenden festen Werkstoff aufgelegt und das Harz des Bindemittels unter Anwendung eines Preßdruckes auf die zu vereinigenden Teile ausgehärtet wird.
2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Vereinigen von vulkanisiertem Weichkautschuk mit Acrylkunstharzen.
3. Verfahren nach Anspruch.i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vulkanisierte Weichkautschuk einer cyclisierenden Oberflächenbehandlung mit Schwefelsäure unterzogen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines ein in der Hitze aushärtendes Phenolformaldehydharz enthaltenden Bindemittels.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Bindemittels, das 80 bis 140 Gewichtsteile eines in der Hitze aushärtenden Phenolformaldehydharzes auf je 100 Gewichtsteile Polyvinylacetat enthält.
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