DE19624235A1 - Polyether ketone reinforced elastomer composite, useful as compensator - Google Patents
Polyether ketone reinforced elastomer composite, useful as compensatorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff im wesentlichen bestehend aus einem Polyetherketon-Festigkeitsträger, der mit einer Haftvermittlersubstanz bedeckt ist und in einem unvernetzten elastomeren oder elastomerähnlichem Werkstoff eingebettet ist.The invention relates to a composite material substantially consisting of a Polyetherketon strength carrier, with a primer substance is covered and in one uncrosslinked elastomeric or elastomeric material is embedded.
Fasern aus aromatischen Polyetherketonen sind
Hochleistungswerkstoffe mit hervorragenden Eigenschaften. So
weisen sie eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, eine fast
unbegrenzte Beständigkeit in heißem Wasser und Wasserdampf,
eine hervorragende chemische Resistenz und
Schwerentflammbarkeit auf. Weiterhin zeigen sie ein gutes
Gleit- und Abriebverhalten. Im Hinblick auf ihr
Festigkeitsverhalten erreichen Fasern aus Polyetherketonen
Werte, die den Polyesterfasern entsprechen. Diese
ausgezeichneten Festigkeitseigenschaften bleiben bei
Polyetherketonfasern aber bis zu hohen Temperaturen erhalten.
Die hohe Wärmestandfestigkeit und Dauergebrauchstemperatur
wird ergänzt durch die außergewöhnlich gute hydrolytische
Beständigkeit, so daß in der Praxis vielfältige Möglichkeiten
für den Einsatz von Polyetherketonfasern offenstehen könnten.
Allerdings haben diese Fasern einen entscheidenden Nachteil:
Aufgrund der chemischen Struktur der Polyetherketonfasern ist
eine Einbettung in Gummi bisher nur unter großen Anstrengungen
möglich. Polyetherketonfasern wurden bisher wie üblich bei
textilen Festigkeitsträgern mit einem Resorcin-Formalde
hyd-Latex(Vinylpiridin)-Dip (RFL) versehen und mit einer
Kautschukplatte bedeckt. Um eine ausreichende Haftung zwischen
den Polyetherketonfasern und dem Gummi herzustellen, war eine
lange Vulkanisationszeit erforderlich. Des weiteren mußte der
Verbund in der Form unter Druck abgekühlt werden, damit
überhaupt eine einigermaßen annehmbare Haftung erfolgte.Aromatic polyetherketone fibers are high performance materials with excellent properties. Thus, they have excellent heat resistance, almost unlimited resistance to hot water and water vapor, excellent chemical resistance and low flammability. Furthermore, they show a good sliding and abrasion behavior. In terms of their strength behavior, polyether ketone fibers achieve values equivalent to the polyester fibers. However, these excellent strength properties are retained in polyether ketone fibers up to high temperatures. The high heat resistance and long-term use temperature is complemented by the exceptionally good hydrolytic resistance, so that in practice many possibilities for the use of polyether ketone fibers could be open. However, these fibers have a major disadvantage:
Due to the chemical structure of the polyether ketone fibers embedding in rubber is possible only with great effort. Polyether ketone fibers have hitherto been provided with a resorcinol-formaldehyde-latex (vinylpyridine) dip (RFL) as usual in textile reinforcements and covered with a rubber plate. In order to produce sufficient adhesion between the polyetherketone fibers and the rubber, a long cure time was required. Furthermore, the composite in the mold had to be cooled under pressure to give reasonably acceptable adhesion.
Aus DE-C-40 28 601 ist bekannt textiles Gewebe (Nylon) mit einer wäßrigen Dispersion aus Kunstharz und Latex (RFL) zu präparieren und auf diese getrocknete Schicht eine Haftvermittlersubstanz, die chlorsulfoniertes Polyethylen enthält, aufzubringen. Diese Variante eignet sich aber nicht für die Behandlung von Polyetherketonfasern, denn es treten auch hier die bereits beschriebenen Probleme mit dem RFL-Dip auf.From DE-C-40 28 601 is known textile fabric (nylon) with an aqueous dispersion of synthetic resin and latex (RFL) to Prepare and apply to this dried layer Adhesive substance, the chlorosulfonated polyethylene contains, to raise. This variant is not suitable for the treatment of polyether ketone fibers, because it will occur here too the problems with the RFL dip already described on.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine feste und dauerhafte Haftung von Polyetherketon-Festig keitsträgern an elastischen oder elastomerähnlichen Werkstoffen zu gewährleisten, die verfahrenstechnisch günstig hergestellt werden kann.The present invention is based on the object, a firm and permanent adhesion of Polyetherketon-Festig keitsträgern to elastic or elastomer-like To ensure materials that are technically favorable can be produced.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Haftvermittlersubstanz eine wäßrige Chlorbleichlösung ist, die einen Chlorgehalt von 8-15 g/l aufweist.This object is achieved according to the invention in that the Adhesive substance is an aqueous chlorine bleach solution, the has a chlorine content of 8-15 g / l.
Die Verwendung der Haftvermittlersubstanz (Chlorbleichlösung) für den Verbundwerkstoff ermöglicht es, auf Resorcin- Formaldehyd-Latex zu verzichten und die damit verbundenen Nachteile zu beseitigen. Es wird eine hervorragende Haftung, die sowohl dynamischen als auch thermischen Belastungen standhält, zwischen Polyetherketon-Festigkeitsträger und Elastomer erzielt, so daß der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff für vielerlei Zwecke verwendet werden kann. Durch den aktiven Chlorgehalt wird die Oberfläche des reaktionsträgen Polyetherketon-Festigkeitsträgers aktiviert, die dann in der Lage ist mit der Haftvermittlersubstanz zu vernetzen.The use of the adhesion promoter substance (chlorine bleach solution) for the composite it is possible to rely on resorcinol Renounce formaldehyde latex and related To eliminate disadvantages. It will be an excellent liability, the both dynamic and thermal loads withstands between polyether ketone strength carrier and Achieved elastomer, so that the inventive Composite material can be used for many purposes. Due to the active chlorine content, the surface of the reaction-resistant polyether ketone strength carrier activated, which is then able to with the adhesion promoter to network.
Die erfindungsgemäße Haftvermittlersubstanz (Chlorbleichlösung) wird auf einen Festigkeitsträger aus Polyetherketon (PEK, PEEKK, PEEK) aufgebracht (z. B. tauchen, sprühen). Dabei kann der Festigkeitsträger zum Beispiel aus einem Monofilament, einem Multifilament, einem Cord, einem Cordgewebe, einem Gelege oder aber auch einem Gewirke bestehen. Durch die Modifikation der Oberfläche des Polyetherketon-Festigkeitsträgers durch die erfindungsgemäße Haftvermittlersubstanz (Chlorbleichlösung) ist es sogar möglich, auf weitere zur Kautschukmischung haftungsunterstützende Beschichtungen des Festigkeitsträgers zu verzichten, insbesondere bei Einbettungen des Polyetherketon-Festigkeitsträgers in Chloropren- und Naturkautschuk. Das bringt natürlich Kosten- und Zeitvorteile mit sich.The adhesion promoter substance according to the invention (Chlorine bleach solution) is based on a strength carrier Polyether ketone (PEK, PEEKK, PEEK) (eg dipping, spray). In this case, the strength member, for example a monofilament, a multifilament, a cord, a Cord fabric, a clutch or even a knitted fabric consist. By modifying the surface of the Polyether ketone reinforcing agent by the inventive Adhesion substance (chlorine bleach solution) is it even possible, on further to the rubber mixture adhesion-promoting coatings of the reinforcement to dispense, especially in embedding the Polyether ketone strength carrier in chloroprene and Natural rubber. This of course brings cost and time advantages with himself.
Als weiterhin haftungsunterstützend hat sich eine organische Lösung bewährt, die zumindest chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM) und Epoxidharz enthält. Der Festigkeitsträger aus Polyetherketon wird zuerst mit der Chlorbleichlösung behandelt (z. B. tauchen, sprühen), einem Trocknungsprozeß unterzogen und danach mit der organischen Lösung aus CSM und Epoxidharz bedeckt. Nach anschließender Trocknung kann die Kautschukplatte auf den Festtgkeitsträger aufgelegt werden. Das Aufbringen der wäßrigen Chlorbleichlösung in Verbindung mit der organischen Lösung aus CSM und Epoxidharz hat sich überraschenderweise besonders günstig auf die Haftung zu Ethylen-Propylen-Dien-Copolymere und Ethylen-Propylen-Co polymere ausgewirkt. Da diese Elastomere aufgrund ihrer Struktur ein schlechtes Haftungsverhalten zu vielen textilen Festigkeitsträgern aufweisen, war es besonders überraschend, eine sehr gute Haftung zu Polyetherketon-Festigkeitsträgern herzustellen. Natürlich können aber auch andere Elastomere auf den Polyetherketonfestigkeitsträger der mit der Chlorbleichlösung und der organischen Lösung aus CSM und Epoxidharz behandelt wurde, aufgebracht werden.As a further liability supporting has an organic Solution proven, the at least chlorosulfonated polyethylene (CSM) and epoxy resin. The strength carrier off Polyether ketone is first treated with the chlorine bleach solution (eg dipping, spraying), subjected to a drying process and then with the organic solution of CSM and epoxy resin covered. After subsequent drying, the Rubber plate to be placed on the Festtgivitätsträger. The application of the aqueous chlorine bleach solution in conjunction with the organic solution of CSM and epoxy resin has become surprisingly particularly favorable to the liability too Ethylene-propylene-diene copolymers and ethylene-propylene-co impacted polymers. Because these elastomers due to their Structure a bad adhesion to many textiles Reinforcements, it was particularly surprising a very good adhesion to polyether ketone reinforcements manufacture. Of course, other elastomers can be added the Polyetherketonfestigkeitsträger with the Bleach solution and the organic solution of CSM and Epoxy resin was treated, applied.
Die Chlorbleichlösung und/oder die organische Lösung aus CSM und Epoxidharz kann für sämtliche Gummiprodukte, die Festigkeitsträger aus Polyetherketon enthalten, verwendet werden, z. B. Luftfedern, Fördergurte oder Membranen, so daß nun die hervorragenden Eigenschaften von Polyetherketonfasern ausgenutzt werden können. Insbesondere die Kombination EPDM/EPM und Polyetherketon-Festigkeitsträger eröffnet neue Wege in der Herstellung von Verbundwerkstoffen, da EPDM/EPM und Polyetherketon-Festigkeitsträger eine hohe mechanische und chemische Resistenz aufweisen. Besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Polyetherketonfasern in Kompensatoren erwiesen. So kann nun als Verbindungsstück zwischen zwei Rohren, durch die heiße und aggressive Medien fließen, Kompensatoren verwendet werden, die Polyetherketon-Festig keitsträger enthalten. Diese bringen insbesondere bei Kompensatoren den Vorteil mit sich, daß wenn aggressive Stoffe durch die Elastomerschicht diffundieren, diese nicht den Festigkeitsträger beschädigen, da Polyetherketon chemisch sehr beständig ist. The chlorine bleach solution and / or the organic solution of CSM and epoxy resin can be used for all rubber products, the Reinforcement made of polyether ketone contained used be, for. As air springs, conveyor belts or membranes, so that now the outstanding properties of polyetherketone fibers can be exploited. In particular, the combination EPDM / EPM and Polyether Ketone Reinforcements Open New Pathways in the production of composites, as EPDM / EPM and polyether ketone strength carrier high mechanical and have chemical resistance. Particularly advantageous has the use of polyetherketone fibers in compensators proved. So now as a connector between two Pipes through which hot and aggressive media flows Compensators are used, the Polyetherketon-Festig contain carrier. These contribute in particular Compensators have the advantage that when aggressive substances through the elastomer layer diffuse, this not the Damage strength carrier, since polyether ketone chemically very is stable.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand einer
schematischen Zeichnung näher erläutert werden:
Es zeigen:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a schematic drawing:
Show it:
Fig. 1 Querschnitt eines behandelten Polyetherketon-Festig keitsträgers Fig. 1 Cross-section of a treated polyether ketone Festig keitsträgers
Fig. 2 Aufbau eines Kompensators im Längsschnitt. Fig. 2 Structure of a compensator in longitudinal section.
Für die Herstellung des in der Fig. 1 dargestellten
beschichteten PEEK-Festigkeitsträgers 3a wird dieser durch
eine erste Tauchbadanlage gezogen. In dieser Tauchbadanlage
befindet sich eine Chlorbleichlösung, die folgende
Zusammensetzung aufweist:
8-16 Volumenprozent Natriumhypochloridlösung (NaOCl × 5
H₂O)
4-8 Volumenprozent Salzsäure (32%ig)
76-78 Volumenprozent Wasser.For the production of the coated PEEK reinforcement 3 a shown in FIG. 1 this is pulled through a first Tauchbadanlage. In this immersion bath is a chlorine bleach solution, which has the following composition:
8-16 volume percent sodium hypochlorite solution (NaOCl × 5 H₂O)
4-8% by volume hydrochloric acid (32%)
76-78 volume percent water.
Der aktive Chlorgehalt der Lösung liegt somit zwischen 8 und
15 g/l. Der PEEK-Festigkeitsträger 3a wird durch die
Tauchbadanlage so transportiert, daß die Verweilzeit des
Festigkeitsträgers 3a zwei bis fünf Minuten in der
Chlorbleichlösung beträgt. Der PEEK-Festigkeitsträger 3a wird
in diesem Schritt mit der Schicht 4a versehen. Anschließend
wird der PEEK-Festigkeitsträger 3a durch eine Trocknungsanlage
transportiert und dort bei 90-100°C und einer Zeit von 2-5
Minuten getrocknet. Anschließend durchläuft der PEEK-Festig
keitsträger 3a eine weitere Tauchbadanlage, in der sich
eine organische Lösung aus zumindest CSM und Epoxidharz
befindet. Diese Lösung weist folgende Zusammensetzung auf:
10 Gewichtsteile CSM
5 Gewichtsteile Epoxidharz (Ethoxylinharz)
1 Gewichtsteil Härter (Polyamin Typ)
4 Gewichtsteile Magnesiumoxid
2 Gewichtsteile Ruß
78 Gewichtsteile Toluen.The active chlorine content of the solution is thus between 8 and 15 g / l. The PEEK reinforcement 3 a is transported by the dip bath system so that the residence time of the reinforcing agent 3 a is two to five minutes in the chlorine bleach solution. The PEEK reinforcement 3 a is provided in this step with the layer 4 a. Subsequently, the PEEK reinforcement 3 a is transported through a drying plant and dried there at 90-100 ° C and a time of 2-5 minutes. Subsequently, the PEEK Festig keitsträger 3 a passes through a further dip bath system, in which there is an organic solution of at least CSM and epoxy resin. This solution has the following composition:
10 parts by weight CSM
5 parts by weight of epoxy resin (ethoxyline resin)
1 part by weight hardener (polyamine type)
4 parts by weight of magnesium oxide
2 parts by weight of carbon black
78 parts by weight toluene.
Auf die wäßrige Chlorbleichschicht 4a wird somit die organische Schicht 4b appliziert.The organic layer b 4 is thus applied to the aqueous chlorine bleaching layer 4a.
Nach einem weiteren Trocknungsprozeß bei 80-100°C und einer Dauer von 3-5 Minuten können von beiden Seiten z. B. extrudierte EPDM-Kautschukplatten auf den vorbehandelten PEEK-Festigkeitsträger 3a aufgebracht werden, so daß der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff hergestellt werden kann.After another drying process at 80-100 ° C and a duration of 3-5 minutes can be from both sides z. B. extruded EPDM rubber sheets are applied to the pretreated PEEK strength support 3 a, so that the composite material according to the invention can be produced.
In der folgenden Tabelle sind Vergleichsmessungen dargestellt, die aufgrund von Haftungsmessungen von mit RFL-Dip/CSM-Epoxid harzlösung behandelten und mit Chlorbleichlösung/CSM-Epoxid harz-Lösung behandelten Polyetherketon-Festigkeits trägern an CR bzw. EPDM-Gummi erhalten wurden:The following table shows comparative measurements, due to adhesion measurements with RFL dip / CSM epoxy Resin solution treated with chlorine bleach / CSM epoxide Resin solution treated polyether ketone strength carriers were obtained on CR or EPDM rubber:
Die Ergebnisse belegen, daß der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff im vulkanisierten Zustand eine eindeutig verbesserte Haftung aufweist. Durch die relativ einfache Aufbringung der Beschichtung des Polyetherketon-Festigkeits trägers kann verfahrenstechnisch günstig ein in seinen Eigenschaften hervorragender Verbundwerkstoff hergestellt werden.The results prove that the inventive Composite in the vulcanized state a unique improved adhesion. By the relatively simple Application of Polyetherketone Strength coating carrier can be technically favorable in its properties excellent composite material getting produced.
In der Fig. 2 ist ein Beispiel für die Verwendung des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes dargestellt. Der Verbundwerkstoff wird für die Konfektionierung eines Kompensatorrohlings eingesetzt. FIG. 2 shows an example of the use of the composite material according to the invention. The composite material is used for the assembly of a compensator blank.
Nach der Vulkanisation des Kompensatorrohlings bei 160°C und einer Dauer von 12 Minuten wird ein Kompensator erhalten, der den in der Fig. 2 dargestellten Aufbau aufweist.After vulcanization of the Kompensatorrohlings at 160 ° C and a duration of 12 minutes, a compensator is obtained, which has the structure shown in FIG. 2.
Der Kompensator besteht im wesentlichen aus einem in seinem mittleren Bereich ausgebauchten Balgkörper, dessen Wandung aus einem Innengummi 1 (z. B. EPDM, CR, NR), einem Außengummi 2 und mindestens einer dazwischen angeordneten Verstärkungslage aus Polyetherketoncordgewebe 3. Der Innengummi 1 und der Außengummi 2 können aus gleichen oder verschiedenen Elastomeren bestehen. Das Polyetherketoncordgewebe 3 ist umhüllt mit einer Haftschicht 4, die vor der Vulkanisation ein System aus Chlorbleichlösung 4a und einer organischen Lösung aus CSM und Epoxidharz 4b umfaßt. Die Verstärkungseinlagen können in üblicher Weise um Ringkerne 5 herumgeführt sein, die in abgewinkelten Endwülsten 6 angeordnet sein können. Die Stirnflächen 7 der abgewinkelten Endwülste 6 weisen Mittel zur Montage des Kompensators an anzuschließenden Rohrenden auf.The compensator consists essentially of a bellows body bulged in its central region, the wall of which consists of an inner rubber 1 (eg EPDM, CR, NR), an outer rubber 2 and at least one reinforcing layer of polyether ketone cord fabric 3 arranged between them. The inner liner 1 and the outer liner 2 may be made of the same or different elastomers. The Polyetherketoncordgewebe 3 is coated with an adhesive layer 4 , which includes a system of chlorine bleach solution 4 a and an organic solution of CSM and epoxy resin 4 b prior to vulcanization. The reinforcing inserts can be guided in the usual way around toroidal cores 5 , which can be arranged in angled Endwülsten 6 . The end faces 7 of the angled Endwülste 6 have means for mounting the compensator on to be connected pipe ends.
Es wird erfindungsgemäß ein Kompensator erhalten, der unkompliziert hergestellt werden kann und der hohen mechanischen, chemischen und thermischen Belastungen standhält.It is inventively obtained a compensator, the Can be produced easily and the high mechanical, chemical and thermal loads withstand.
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Citations (4)
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| DE3043426A1 (en) * | 1980-11-18 | 1982-07-08 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | METHOD FOR IMPREGNATING TEXTILE CORDS |
| DE4028601C2 (en) * | 1990-09-08 | 1992-10-15 | Continental Aktiengesellschaft, 3000 Hannover, De | |
| EP0571884A1 (en) * | 1992-05-27 | 1993-12-01 | Hoechst Aktiengesellschaft | Composite materials containing polyether ketone filaments |
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1996
- 1996-06-18 DE DE19624235A patent/DE19624235C2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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