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WO2018046150A1 - Artikel, insbesondere ein metall-gummi-element für schienenfahrzeuge - Google Patents

Artikel, insbesondere ein metall-gummi-element für schienenfahrzeuge Download PDF

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WO2018046150A1
WO2018046150A1 PCT/EP2017/064240 EP2017064240W WO2018046150A1 WO 2018046150 A1 WO2018046150 A1 WO 2018046150A1 EP 2017064240 W EP2017064240 W EP 2017064240W WO 2018046150 A1 WO2018046150 A1 WO 2018046150A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rubber
coating
article
metal
flame retardant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/064240
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Zander
Hans-Harald Kielbasiewicz
Mark LINDENBERG
Thorsten Leethaus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Original Assignee
ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ContiTech Luftfedersysteme GmbH filed Critical ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Publication of WO2018046150A1 publication Critical patent/WO2018046150A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/10—Trains

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

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Artikel mit einem Grundkörper aus einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften, insbesondere ein Metall-Gummi-Element für Schienenfahrzeuge. Der Artikel, insbesondere das Metall-Gummi-Element, besitzt zur Verbesserung der brandhemmenden Eigenschaften einen Grundkörper aus einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften, wobei der Grundkörper der Grundkörper 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 Flammschutzmittel enthält oder von sich aus flammhemmend ist.

Description

ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Beschreibung
Artikel, insbesondere ein Metall-Gummi-Element für Schienenfahrzeuge
Die Erfindung betrifft einen Artikel mit einem Grundkörper aus einem polymeren
Werkstoff mit elastischen Eigenschaften, insbesondere ein Metall-Gummi-Element für S chienenfahrzeuge .
Schienenfahrzeuge besitzen Metall-Gummi-Elemente in unterschiedlichen Ausführungen als Federungssysteme, die wesentlich zum Komfort und zur Sicherheit von
Schienenfahrzeugen beitragen. Diese Federungssysteme haben nicht nur Federungs-, sondern auch Führungs- und Dämpfungsaufgaben. Sie finden sich u.a im
Primärfederbereich zwischen Radsätzen und Drehgestell und übernehmen dort
überwiegend die Radsatzführung. Im Sekundärfederbereich zwischen Drehgestell und Wagenkasten dienen die Metall-Gummi-Elemente als elastische Lagerung des
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.
Diese Artikel, die zur Federung bspw. von Kraftfahrzeugen oder Schienenfahrzeugen eingesetzt werden und / oder der Schwingungsdämpfung dienen, werden unter
Verwendung elastomerer Mischungen, auch als Kautschukmischungen bezeichnet, hergestellt. Diese, für die grundlegenden Eigenschaften solcher Artikel üblicherweise verwendeten elastomeren Mischungen sind hinreichend bekannt. Artikel mit
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
Verbrennungsprozess der genannten elastomeren Mischungen, die überwiegend auf NR und / oder IR basieren, ist die Wärmefreisetzungsrate besonders hoch.
Aufgrund der in den letzten Jahren gestiegenen Anforderungen hinsichtlich des
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
Wärmefreisetzungsrate, nicht mehr gerecht werden. Somit erfüllen die Artikel, welche diese elastomeren Mischungen enthalten, die verschärften Anforderungen zumeist nicht mehr.
Eine übliche Methode das Brandverhalten von Kautschukmischungen zu verbessern, ist das direkte Einmischen von brandhemmenden Substanzen. Allerdings führt diese
Maßnahme bei den betroffenen Artikeln in der Regel dazu, dass sich die physikalischen Eigenschaften, insbesondere die Federungs-, Setz- bzw. Schwingungseigenschaften signifikant verschlechtern.
In WO 2014/019008 AI wird zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen, eine
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
Polymermischungen, die überwiegend auf NR und / oder IR basieren, zeigen sich bei einer Übervulkanisation signifikante Reversionsvorgänge.
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
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.
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
beschriebenen, zu erfüllen. Gleichzeitig sollen die notwendigen physikalischen
Eigenschaften des Artikels auf einem vergleichbaren Niveau verbleiben und die
Komplexität im Herstellprozess nicht nennenswert erhöht werden.
Die vorliegende Erfindung soll zugleich eine im Produktionsmaßstab einfachere
Alternative, insbesondere für Metall-Gummi-Elemente, zu der in WO 2016/045813A1 beschriebenen Lösung bieten.
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
Flammschutzmittel enthält oder von sich aus flammhemmend ist .
Als Überzug wird gemäß Duden ein auswechselbarer Bezug bzw. eine auswechselbare Hülle bezeichnet, die etwas schützt.
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
Mischungsbestandteile keine zusätzlichen Flammschutzmittel benötigt um die obigen Anforderungen zu erfüllen .
Teilweise bedeutet in diesem Zusammenhang, dass lediglich bestimmte, definierte Bereiche bzw. Abschnitte der Artikeloberfläche des Gesamtartikels mit einem Überzug versehen sind.
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 einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich eine lösbare formschlüssige
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.
Der Überzug ist hierbei gemäß den Vorgaben des Artikels ausgeformt, d.h. ist der äußeren Form des Artikels angepasst.
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.
Der Artikel und der Überzug sind somit frei zueinander beweglich und aufgrund des fehlenden Kontaktes findet auch kein Abrieb statt.
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
2016/045813 AI beschrieben wird, selbst ohne Haftverbund zwischen dem dort beschriebenen Überzug und der Artikeloberfläche, nicht möglich.
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 gesamten
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.
Gemäß §4.3.4 der EN45545-2:2016 ist es möglich, dass kleine, ungeschützte Bereiche bis 0,2m2 unter gewissen Umständen zulässig sind.
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.
Der Grundkörper ist aus einer Kautschukmischung aufgebaut, 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),
Polyepichlorhydrinkautschuke (CO, ECO, ETER), Butadien-Kautschuk (BR), Chloriertes Polyethylen (CM) Alkyliertes Chlorsulfoniertes Polyethylen (ACSM), und / oder
Chlorsulfoniertes Polyethylen (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.
Aus den bereits eingangs genannten Gründen wird bevorzugt NR und / oder IR als
Kautschukkomponente für ein Metall-Gummi-Element verwendet.
Die üblichen Mischungsingredienzien umfassen wenigstens einen Vernetzer oder ein Vernetzersystem (Vernetzungsmittel und Beschleuniger). Zusätzliche
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
Kautschukmischungstechnologie verwiesen.
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.
Bevorzugt wird allerdings als Kautschukkomponenten für den Überzug EPDM und / oder CSM und / oder ACSM verwendet.
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
Verarbeitungsverhalten, ist kostengünstig und stabil gegenüber vielen polaren
Lösungsmitteln.
Die üblichen Mischungsingredienzien umfassen wenigstens einen Vernetzer oder ein Vernetzersystem (Vernetzungsmittel und Beschleuniger). Zusätzliche
Mischungsingredienzien sind zumeist noch ein Füllstoff und/oder ein
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.
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.
Die Kautschukmischung des Überzugs kann erfindungsgemäß wenigstens ein
Flammschutzmittel enthalten oder von sich aus flammhemmend sein.
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.
Es kommen hierbei insbesondere Stannate, wie Zinkstannat oder Zinkhydroxystannat, Hydroxide, wie Magnesiumhydroxid oder Aluminiumhydroxid, Cyanurate, wie
Melamincyanurat, Borate, wie Zinkborat, phosphorhaltige Komponenten, wie
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.
Intumeszenzgemische blähen zu Schäumen auf. Sie werden benutzt, um brennbare
Materialien wie Kunststoffe oder Holz, aber auch Stahl, der bei erhöhter Temperatur seine
Festigkeit einbüßt, gegen die Einwirkung von Wärme und Feuer zu schützen.
Auch Minerale mit flammhemmender Wirkung, wie bspw. Sepiolith und / oder
Hydrotalcit, können als Flammschutzmittel eingesetzt werden.
Die Flammschutzmittel können alleine oder in Kombination verwendet werden.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels, insbesondere eines Metall-Gummi-Elements bereitzustellen, der sich durch ein optimiertes
Brandschutzverhalten auszeichnet, um die verschärften Anforderungen, insbesondere die in EN-45545 beschriebenen, zu erfüllen. Gleichzeitig sollen die notwendigen
physikalischen Eigenschaften des Artikels auf einem vergleichbaren Niveau verbleiben und die Komplexität im Herstellverfahren nicht nennenswert erhöht werden.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass das Verfahren zur Herstellung des Artikels, insbesondere des Metall-Gummi-Elements, durch wenigstens folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:
- Herstellen und Vulkanisieren des Artikels mit einem Grundkörper aus einem
polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften und
- 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
- Zusammenfügen des vulkanisierten Artikels und des vulkanisierten Überzugs.
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
Formpressverfahren (engl. Compression Moulding, CM- Verfahren und Injection Transfer Moulding, I-CM- Verfahren).
Das Herstellen des Überzugs erfolgt bevorzugt mittels Transferpressverfahren, aber auch die Verwendung des Spritzgießverfahrens ist denkbar.
Das Zusammenfügen der beiden separat hergestellten Bauteile, d.h. des Artikels und des Überzugs, erfolgt durch einfaches Überziehen und gegebenenfalls anschließendes
Herstellen einer wie bereits weiter oben beschriebenen Verbindung.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung erläutert.
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
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
(Teil der Beschreibung)
1 Kautschukmischung der Grundkörpers 1
2 Brandgeschützte Kautschukmischung des Überzugs 2
3 Metallteile

Claims

Patentansprüche
1. Artikel mit einem Grundkörper aus einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper 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 Flammschutzmittel enthält oder von sich aus
flammhemmend ist.
2. Artikel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das die
Kautschukmischung des Grundkörpers als Kautschukkomponente NR und / oder IR enthält.
3. Artikel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kautschukmischung des Überzugs als Kautschukkomponente EPDM und / oder CSM und / oder ACSM enthält.
4. Artikel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Überzug zusätzlich mit einer reflektierenden und / oder wärmedämmenden Beschichtung oder mit einem flammwidrigen Flock versehen ist.
5. Artikel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Artikel ein Metall-Gummi-Element ist.
6. Verfahren zur Herstellung eines Artikel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5
gekennzeichnet durch wenigstens folgende Verfahrensschritte:
- Herstellen und Vulkanisieren des Artikels mit einem Grundkörper aus einem
polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften und
- 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
- Zusammenfügen des vulkanisierten Artikels und des vulkanisierten Überzugs.
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