DE2418074A1

DE2418074A1 - Verfahren zur herstellung von durch ein metallisches netzwerk verstaerkten elastomeren polymeren

Info

Publication number: DE2418074A1
Application number: DE2418074A
Authority: DE
Inventors: John Henry Hay; Harold Rex Jury
Original assignee: Comalco J&S Pty Ltd
Current assignee: Comalco J&S Pty Ltd
Priority date: 1973-04-13
Filing date: 1974-04-13
Publication date: 1974-10-31
Also published as: ZA742263B; FR2225276A1; AU6750974A; GB1413778A; IT1007906B; FR2225276B1; AU478351B2; US3932249A; JPS5040685A; CA1009555A; DE2418074B2

Description

Patentanwalt 9 Δ 1 R O 7

Dipl.-Ing. Walter J jckl«ch * t ι w

7 Stuttgart N, Menzelstraße 40

Comalco (J. & S.) Pty. Limited A 34 221

den 10.4.1974

Verfahren zur Herstellung von durch ein metallisches Netzwerk verstärkten elastomeren Polymeren

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung von durch ein metallisches Netz- oder Gitterwerk verstärkten elastomeren Polymeren wie natürlicher oder künstlicher Gummi.

Seit einiger Zeit ist ein Bedarf an metallisch verstärkten Gummiwerkstoffen erkannt worden. In vielen Fällen wird das Metall zur Aussteifung in den Gummi eingebettet find in "bestimmten Fällen ist das Metall perforiert, so daß die "beidseitigen Oberflächenschich- ■ ten des Gummi auf der Metallfläche sowohl auf dieser haften bzw. kleben als auch durch die Perforationen hindurch miteinander verbunden sind. Es hat sich herausgestellt, daß es schwierig ist, eine sehr gute Haftung zwischen dem Gummi und dem Metall dann zu erreichen, wenn die Gummibeschichtung auf das Metall aufgelegt wird, so daß derartige verstärkte Gummiwerkstoffe in der Regel durch Formpressen des Gummi auf oder um das Metall unter hohem Druck hergestellt wurden.

Ein solches Vorgehen ist zur Beschichtung eines großflächigen Metallgitters oder Netzwerkes nicht praktikabel, weil das Gitter in der Pressform abgestützt werden muß und daher vom Gummi nicht voll eingeschlossen werden kann, so daß das Metall Säureangriffen und Verschleiß ausgesetzt ist, wenn die Platte oder Folie zur

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Auskleidung von Säurebehältern, Grubenrohrleitungen oder dgl. eingesetzt wird. Wenn andererseits der Gummi an einer Metallplatte oder-folie nur angeklebt ist, so "besteht die Gefahr, daß der Gummi wegen zu geringer Haftung weggerissen wird und das Metall chemischen Angriffen und Verschleiß ausgesetzt ist. Bekannte Klebstoffe führen nur zu einer etwa 4-O?£-igen Haftung, die oberhalb von etwa 70° C zu-dem abnimmt. ~

Auch eine mögliche Verwendung von Drahtgewebeh mit einer großen Anzahl von kleinen Öffnungen oder von Streckmetall für die Verstärkung- der Gummi platten oder -folien bereitet besondere Schwierigkeiten.. Drahtgewebe und Streckmetall weisen Vertiefungen auf, in welche der Gummi bei seiner Verformung nicht ohne weiteres eindringt, so daß selbst bei einer Anwendung von Pressformverfahren die Gefahr besteht, daß sich zwischen dem Metall und dem Gummi Lufttaschen ausbilden, welche zu einer ein Abreißen des Gummi begünstigenden Schwächung führen. Wenn eine perforierte Metallplatte oder -folie verwendet wird, auf welche eine entsprechende Gummi.schicht aufgelegt wird, so ist die Haftung zwischen dem Gummi und den unperforierten Stellen des Metalls in der Regel gering, und ist diejenige Fläche, in welcher der Gummi die Öffnungen durchdringt in der Regel nicht ausreichend, um eine ausreichende Haftung an einer Gegenschicht - so-weit überhaupt vorgesehen - zu gewährleisten, welche eine geringe Haftung am Metall ausgleichen könnte. Wenn die Perforationsöffnungen in einer Metallplatte oder· -folie in einem solchen Ausmaß vergrößert werden, daß die Haftung an der Gegenschicht ins Gewicht fällt, dann entsteht ein erheblicher Abfall an Metall bei der Herstellung der Perforationsöffnungen.

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Der Erfindung liegt als wesentliche Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines widerstandsfähigen verstärkten elastomeren/bei geringen Kosten zu schaffen, "bei dem die Metallverstärkung vollständig vom Elastomer eingeschlossen ist, so daß das so/gewonnene Erzeugnis zur Auskleidung von Rohren herangezogen werden kann, welche beispielsweise in der Bergbauindustrie etwa als Schurren, als Schornsteinkästen, Säurebehälter od. dgl. verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines verstärkten elastomeren Polymers besteht im wesentlichen darin, daß eine Seite jeder der beiden Platten oder Folien aus elastomerem Material zur Erzielung einer Haft- oder Klebewirkung vorbereitet wird, daß ein verstärkendes G-itter- oder Netzwerk zwischen die beiden Platten oder Folien eingelegt wird, wobei die länge und die Breite jeder der Platten oder Folien die Länge bzw. die Breite des verstärkenden Gitter- oder Netzwerkes übersteigt, so daß die Platten oder Folien aus elatomerem Material an allen Seiten über das Gitter- ader Netzwerk hinausragen, und daß Luft aus dem Zwischenraum zwischen den Platten oder Folien gesaugt wird und dadurch deren Oberflächen gegeneinander gezogen werden und zwischen ihnen eine Haftwirkung erzeugt wird. Die Oberflächen der Platten oder Folien können auch am verstärkenden Metallgitter durch Haftung befestigt werden.

Im einzelnen besteht die Erfindung nach einer Ausführungsform in einem Verfahren zur Herstellung von verstärkten elastomeren Polymeren,¹ bei dem ein verstärkendes Gitter- oder Netzwerk mit sich in Längsrichtung erstreckenden Gliedern und mit diese Glieder verbinden-

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den Verbindungsgliedern erzeugt wird, welches sich, dadurch auszeichnet, daß eine Fläche jeder der beiden Platten oder Folien aus elastomerem Material zur Erzielung einer Haft- oder Klebewirkung "vorbereitet wird, wobei die Länge und die Breite jeder Platte oder Folie die Länge bzw. Breite des verstärkenden Gitter- oder Netzwerkes übersteigt, daß das verstärkende Gitteroder Netzwerk zwischen die beiden Platten oder Folien derart eingelegt wird, daß die Haftoberflächen der Platten oder Folien einander benachbart sind und daß die Bänder der Platten oder Folien über die Bänder des metallischen Gitter- oder Netzwerkes an allen Seiten hinausragen, daß Luft aus dem Zwischenraum zwischen den Platten oder Folien gesaugt und dadurch die Haftflächen am Umfang des metallischen Gitter- oder Netzwerkes und zwischen den sich in Längsrichtung erstreckenden Gliedern und den Verbindungsgliedern gegeneinander gezogen werden, und daß eine Haftverbindung zwischen den Haftoberflächen hergestellt wird.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrene kann ein kostengünstig herstellbares Metallgitter verwendet werden, welches entweder durch Verformung eines geschlitzten Strangpressproduktes oder durch Zusammenschweißen von Metallstangen hergestellt ist. Die Oberflächen der das Gitter- oder Netzwerk bildenden Glieder können auf einfache Weise eine Vielzahl von Kanälen zur Absaugung der Luft bilden, so daß eine Bildung von Lufttaschen vermieden ist. Die Dicke der elastomeren Platten oder Folien kann verschieden gewählt werden, wobei die Quersohnitteform der Bippen derart gewählt werden kann, dafi die dickere Platte im wesentlichen eben bleibt und die dünnere Folie sich der Oberflächenform des Ver-

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Stärkungsgitters anpaßt. Zweckmäßig wird als elastomeres Material Gummi gewählt, welcher "bei einer Temperatur zwischen 145° C tud 165⁰C Vulkanisiert wird, nachdem die Luft aus dem Zwischenraum zwischen den Platten oder Folien abgesaugt ist; die Yulkanisiertemperatur kann unterschiedlichen Dicken oder Arten des verwendeten Gummi angepaßt werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung V'pm Ausführungsbeispiele»! anhand der Zeichnung. Es zeigt

in perspektivischer Ansicht ein durch Strangpressen eines extrudierbaren Werkstoffes hergestelltes Werkstück mit einer Mehrzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Rippen, welche durch Stege verbunden sind, deren Dicke geringer als die Dicke jeder der damit verbundenen Rippen ist;

Big. 2 das Werkstück gemäß Fig. 1 in Draufsicht, nachdem in jedem Steg durch Stanzen eine Reihe von Schlitzen bzw. länglichen Ausnehmungen hergestellt ist, welche gegenüber entsprechenden Ausnehmungen in einer Nachbarreihe versetzt überlappend angeordnet sind;

Fig. 5 in einer Ansicht gemäß Fig. 2 ein durch Verformung der Rippen des Werkstückes durch Auseinanderziehen des Werkstückes an seinen Seitenrändern hergestelltem. Metallgitter, wobei auch eine' der Platten oder Folien aus elastomerem Material dargestellt ist, welche über die Ränder des Metallgitters an allen Seiten hinausragt, und

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wobei schematisch. vereinfacht eine Säugpumpe mit ihrer Saugleitung dargestellt ist;

. 4 einen Schnitt gemäß Linie 4-4 gemäß Fig. 3, wobei jedoch die zweite Platte oder Folie aus Gummi dargestellt ist, welche weniger als halb so dick wie die erste Platte oder Folie aus Gummi ist und ■ an der anderen, oberen Oberfläche des Metallgitters anliegt;

Fig. 5 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch einen Teil der Anordnung zur Yeranschäulichung der Anpassung der Form der dünneren elastomeren Folie an das Metallgitter und ihrer Anlage an der dickeren Platte;

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform, bei der das Metallgitter durch Stangen kreisförmigen Querschnitts gebildet wird, welche durch Widerstandsschweißung miteinander verbunden sind.

Wie die Fig. 1 bis 5 zeigen, "wird gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Metallgitter dadurch hergestellt, daß zunächst Aluminium oder eine Aluminiumlegierung stranggepreßt wird und so ein Werkstück 10 von über die Länge konstanter Querschnittsausbildung entsteht, welches eine Mehrzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Rippen 11 aufweist, welche durch Stege 12 verbunden sind, wobei die Dicke jedes Steges 12 geringer als die Dicke der durch den Steg verbundenen Rippen ist.

Wie Fig. 2 veranschaulicht, wird in allen Stegen 12 eine Reihe von Schlitzen 14 hergestellt, welche gegenüber den Schlitzen 14 des benachbarten Steges 12 versetzt angeordnet sind und diese in Längsrichtung überlappen. Wie Fig« 3 verdeutlicht, wird hieraus ein Gitterwerk dadurch

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hergestellt, daß die Seitenränder des Werkstückes 10 auseinandergezogen werden, so daß die Rippen 11 zwischen den Seitenrändern gestreckt werden. Es können jedoch auch die Seitenränder selbst verformt werden, so daß die Rippen 11 weniger gestreckt als vielmehr einfach abgebogen werden. Eine dieser Möglichkeiten wird gewählt, je nach-dem, ob an jeder Seite des Gitterwerkes eine geradlinig verlaufende Rippe, wie sie Fig. 3 zeigt, erforderlich ist oder nicht,

Sodann wird jeweils eine Fläche zweier Platten oder Folien aus elastomerem Material zur Erzielung einer Haftuder Klebewirkung vorbereitet. Wie Fig. 4 zeigt, weist die untere Platte 16 mehr als die doppelte Dicke der oberen Folie 17 auf; die einander gegenüberliegenden Flächen bilden Haftflächen 18.

Die Erzielung einer Haft- oder Klebewirkung an den einander gegenüberliegenden Oberflächen kann auf verschiedene Weise erfolgen. So können etwa die Platten oder Folien mit einem lösungsmittel auf Kohlenwasstrstoffbasis wie Terpentinersatz oder einem anderen lösungsmittel behandelt werden, wobei das lösungsmittel Benzol, Toluol oder Xylol ist, wodurch die Oberfläche klebrig wird. Statdessen können die Platten oder Folien auch mit einer Gummilösung behandelt werden.

Das Metallgitter wird dann gesäubert; wenn das Gitter aus Aluminium besteht, wie dies im Falle des ersten Ausführungsbeispieles vorgesehen ist, wird diese Reinigung zweckmäßig durch kurzes Eintauchen des Gitters in ein Hatrium-Hydroxydbad, anschließendes Spülen und gutfetten bewerkstelligt. Das Gitter wird anschließend mit einer chemischen Grundierung versehen, wobei ein solches

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Grundanstrichmaterial unter dem Handelsnamen CHEMLOK von Hughson Chemicals, Lord Corporation, Erie, Pennsylvania, U.S.A., vertrieben wird. Eine der Eigenschaften dieses Grundanstriches "besteht darin, daß die Oberflächen nicht klebrig sind, so daß das Gitter mit den Gummiplatten oder-folien leichter zu handhaben ist.

Das Gitter wird sodann zwischen die Haftoberflächen des gummi eingelegt, wie dies in Pig. 4 veranschaulicht ist. Eine Saugpumpe 20 wird über eine Saugleitung 21 mit dem Raum zwischen den Platten oder Folien 16 und 17 verbunden, so daß zwischen den Platten oder Folien ein Unterdruck erzeugt wird, welcher die beiden Platten oder Folien in gegenseitige Berührung und auf die benachbarten Oberflächen des Gitters zieht.

Wie Fig. 5 im einzelnen zeigt, weisen die Rippen 11 jeweils eine ebene Grundfläche und geneigte Seitenwände auf, welche in Richtung von der Grundfläche weg konvergieren. Die ebene Grundfläche liegt an der dickeren Platte 16 an, wodurch deren Verformung aus ihrer Ebene vermieden wird, während die konvergierenden Seitenwände eine Anpassung der dünneren Folie 17 an die Form dee Gitters bei der Erzeugung des UnterdruckeB erleichtern.

Da die Dicke der Stege 12 geringer als diejenige der Rippen 11 ist, bilden sich im Raum zwischen benachbarten Rippen bu Anfang der Luftabsaugung Kanäle aus, wodurch die Gefahr einer Erzeugung von Lufttaschen im Endpro dukt vermindert ist. Es is^t wichtig, daß derartige Lufttaechen vermieden werden, da diese Schwächungsstellen im Endprodukt bilden.

Bei der Aueführungsform gemäß Fig« 6 ist insofern eine

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Abweiellung vom Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 Ms 5 vorgesehen, als das Gitter nicht durch Streckmetall, sondern, wie dies an sich bekannt ist, durch Verbindung von Stangen mittels Widerstandsschweißung her-gestellt ist. Die Stangen sind mit 23 "bezeichnet; wie Pig. 6 veranschaulicht, wird die Schweißung beendet, bevor die Längs- und Querstangen in eine gemeinsame Ebene gelangen, so daß wiederum Kanäle für die Absaugung der Luft gebildet werden. Es ist wichtig, sicherzustellen, daß die Oberflächen der Verbindungsglieder derart mit Abstand von den gemeinsamen Tangentialebenen der Oberflächen der benachbarten Längsglieder angeordnet sind, daß Kanäle für den Luftabfluß ,gebildet werden.

Das elastomere Material ist vorzugsweise ein Butadien, Chloropren , Polyisopren (natürlicher Gummi) oder synthetischer Gummi, der für eine spezielle Anwendung ausgewählt ist. Ein geeigneter Stoff zur Erzielung der Haft- oder Klebewirkung an den Oberflächen läßt sich aus der einschlägigen Literatur oder durch einfache Vergleichsversuche leicht ermitteln.

Nachdem die Platten oder Folien aus Gummi gegeneinander gezogen sind und eine Anfangshaftung erreicht ist, wird die Saugleitung 21 weggenommen und das Produkt in eine& Autoklaven auf eine Temperatur zwischen 145⁰G und 165⁰C erhitzt; in manehen Einzelfällen kann die Gummizusammensetzung oder Gummidicke eine Anwendung anderer Temperaturen erfordern, welche der einschlägigen Literatur oder Anleitungen der Hersteller entnommen werden kann.

Das auf die erläuterte Weise hergestellte verstärkte elastomere Polymer zeigt eine hervorragende Widerstands-

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fähigkeit gegen Verschleiß oder Angriff durch Säuren od.dgl., so daß dieses Erzeugnis zur Auskleidung von Rohren, Schurren, Behältern, Schornsteinen oder in anderen Fällen eingesetzt werden kann, bei denen Widerstandsfähigkeit gegen mechanischen Verschleiß zu fordern ist oder ein Eindringen von Chemikalien oder Feuchtigkeit in das Verstärkungsmaterial vermieden werden muß. Wie Fig. 5 veranschaulicht, ist eine Oberfläche des Erzeugnisses im wesentlichen- glatt und eben ohne Vorsprünge, welche erhöhtem lokalem Verschleiß des Gummi ausgesetzt wären. Weiterhin ist das Gitter biegsam und formbar, so daß das Erzeugnis nach seiner Vulkanisierung oder einer entsprechenden Endbehandlung in eine gewünschte Form gebracht · werden kann.

Das Erzeugnis kann im Bedarfisfalle mit Schaumgummi oder einem anderen elastischen polymerem Material gepolstert werden, und anstelle einer langsam durch Hitzeeinwirkung durchgeführten Endbehandlung kann diese Endbehandlung auch durch Anwendung von Außendruck durchgeführt werden beispielsweise durch Durchlauf des Erzeugnisses zwischen Walzen, oder auf beide Arten. Wenn Druckwalzen benützt werden, sollte wenigstens eine der Druckwalzen mit einer zylindrischen Schicht aus elastischem Material versehen sein, damit der Druck auch in den Vertiefungen an der Oberfläche der dünnen Gummifolie aufgebracht werden kann.

Wie Fig, 6 zeigt, sind die dort mit 26 und 27 bezeichneten Platten oder Folien aus Gummi von gleicher Dicke, so daß das Erzeugnis im wesentlichen symmetrisch zu seiner mit 28 bezeichneten Mittelebene ausgebildet ist.

Das erfindungsgemäß hergestellte Erzeugnis kann selbst-

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tragend ausgebildet sein, so daß es durch Befestigungselemente in seiner Lage gehalten werden kann, ohne daß hierfür Klebstoffe od.dgl. erforderlich sind. Beispielsweise kann das Erzeugnis durch Schrauben lagegesichert werden, ohne daß dadurch das Metallgitter freigelegt wird. Eine solche Befestigungsart führt zu einer erheblichen Arbeitsverminderung.

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Claims

2A1807A A 34 221 den'10.Apri!197£ Ansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung von durch ein metallisches Gitter- oder Netzwerk verstärkten elastomeren Polymeren, bei dem das verstärkende Metallgitter aus sich in Längsrichtung erstreckenden Gliedern und aus diese . Glieder verbindenden VerbindungsJ.iedern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche jeder der beiden Platten oder Folien aus elastomerem· '. . Material zur Erzeugung einer Haft- oder Klebewirkung vorbereitet wird, wobei die Länge und die Breite jeder Platte oder Folie die Länge bzw. Breite des Verstärkungsgitters "übersteigt, daß das Verstärkungsgitter zwischen die beiden Platten oder Folien derart eingelegt wird, daß die Haftoberflächen der Platten oder Folien am Gitter anliegen und die Ränder der Platten oder Folien an allen Seiten über die Ränder des Metallgitters hinausragen, daß Luft aus dem Zwischenraum zwischen den Platten oder Folien gesaugt wird und dadurch die Haftoberflächen entlang des Umfanges des MetallgitterB und zwischen den sich in Längsrichtung erstreckenden Gliedern und den Verbindungsgliedern des Metallgittere gegeneinander gezogen werden, und daß eine Haftung zwischen den Klebeoberflächen erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des Gitters die Oberflächen der Verbindungsglieder so ia Abstand von den gemeinsamen Tangentialebenen der Oberflächen benachbarter Lftngs-.glieder angeordnet werden, daß Luftführungskanäle zwischen den Längsgliedern entstehen, wenn das Ver-

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Stärkungsgitter zwischen die Platten oder "Folien eingelegt wird, und daß die Luftführungskanäle zur Absaugung der Luft herangezogen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgitter durch Strangpressen eines extrudierbaren Metalles hergestellt wird, wobei ein Werkstück von über die Länge konstanter Querschnittsausbildung mit einer Mehrzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Rippen (11) entsteht, die untereinander durch Stege (12) verbunden sind, deren Dicke jeweils geringer als die Dicke der durch sie verbundenen Rippen ist, daß eine Reihe von Schlitzen in jedem Steg erzeugt wird, welche gegenüber den Schlitzen in jeder benachbarten Reihe versetzt und in Längsrichtung des Werkstückes überlappend angeordnet sind, und daß die Rippen durch Auseinanderziehen des Werkstückes an seinen Seitenrändern verformt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Querschnitt jeder Rippe (11) eine flache Grundfläche und geneigte Seitenwände aufweist, welche in Richtung von der Grundfläche weg konvergieren.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das extrudierbare Metall Aluminium oder eine Aluminiumlegierung 1st.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- · net, daß das Metallgitter aus durch Widerstandsschweißung miteinander verbundenen Stangen (23) hergestellt ist, wobei die gemeinsamen Tangentialebenen der sich in Längsrichtung erstreckenden Glieder nicht mit den gemeinsamen !Tangentialebenen der sich in Querrichtung

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erstreckenden Glieder zusammenfallen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als elastomeres Material Gummi verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß"das Metallgitter gereinigt wird und daß auf die Oberfläche des Metallgitters vor dem Einlegen des Metallgitters zwischen die Platten öder Folien aus Gummi eine chemische Grundierung aufgebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummi bis auf eine Vulkanisierungstempera tur erhitzt wird, nachdem die Luft aus dem Zwischenraum zwischen den Platten oder Folien abgesaugt ist und die Haftoberflächen der Platten oder'Folien aneinanderliegen.

10. Verfahren nach Anspruch 9,.dadurch gekennzeichnet, daß die Endbehandlung des Gummi bei einer Temperatur zwischen 145 C und 165 C vorgenommen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch 'gekennzeichnet, daß die Dicke einer der Platten (16) oder Folien wenigstens doppelt so groß ist wie die Dicke der anderen Platte oder Folie (17).

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