WO2025261567A1 - Roller cylinder having a cross-linked adhesion layer made of a cross-linked rubber for adhering a functional layer to the roller cylinder core - Google Patents
Roller cylinder having a cross-linked adhesion layer made of a cross-linked rubber for adhering a functional layer to the roller cylinder coreInfo
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Definitions
- Roller cylinder with a cross-linked adhesive layer made of cross-linked rubber for the adhesion of a functional layer to the roller cylinder core
- the present invention relates to a roller cylinder precursor according to one of claims 1 to 11, comprising a roller cylinder core with an adhesion layer arranged on its surface made of an uncrosslinked rubber composition and a functional layer arranged on the adhesion layer, as well as a roller cylinder according to one of claims 12 and 13 and a method for producing the roller cylinder according to claim 14, wherein the roller cylinder is obtainable by heat treatment of a roller cylinder precursor according to the invention.
- the challenge lies in bonding the differing material properties of the roller core and the functional coating with sufficient adhesion, as required, for example, in printing, laminating, painting, pressure, or conveying rollers.
- the production of rubber-metal bonds is complex and involves several steps. For rubber-coated rollers, for instance, good adhesion between the rubber and the roller core (made of metal or plastic) is crucial for functionality and service life. First, the metal surface is cleaned, and then any existing oxide layer is removed by sandblasting. In a two-layer process, a primer is then applied to the sandblasted surface, followed by an adhesion promoter.
- unvulcanized rubber compound is applied to the metal surface.
- the rubber-metal bond is formed during the vulcanization of the rubber compound.
- the core is typically cleaned with an organic solvent and then – analogous to metallic roller cores – an adhesion promoter and primer are applied in a two-layer process.
- An unvulcanized rubber compound is then applied and vulcanized.
- Conventional adhesion promoters often contain organic solvents and cause problems due to emissions. Therefore, the production of rollers coated with rubber compounds as functional mixtures is preferable with regard to...
- the manufacturing process, the associated complicated quality control, the high costs and the environmental impact make it a challenging task.
- the object of the present invention is therefore to produce an adhesion promoter between the functional layer and the roller core, which makes the production of a functional roller simpler, more cost-effective, more economical and more environmentally friendly.
- the present invention provides a roller cylinder precursor with a roller cylinder core having an adhesion layer arranged on its surface and a functional layer arranged on the adhesion layer, wherein the adhesion layer is an uncrosslinked rubber composition containing the following components:
- (C2) both an aromatic compound with at least one OH group or at least one alkylcarbonyloxy group and an aromatic or aliphatic formaldehyde resin; and wherein the functional layer comprises a crosslinkable or crosslinked rubber.
- an adhesive layer between the roller core and the functional layer ensures good adhesion to both. This allows for the simple application of the functional layer, tailored to the specific application, to the roller core. Furthermore, the two-layer process, which requires the application of a primer followed by an adhesion promoter, can be omitted. Since no adhesion promoter is necessary, there is also no need for organic solvents, which would cause emission problems. This multitude of advantages results in a significantly simplified manufacturing process that is cost-effective, economical, and environmentally friendly.
- the functional layer can consist of an uncrosslinked rubber and, after application of the adhesion layer and the functional layer to the roller core, The adhesive layer and the functional layer are vulcanized together. This joint vulcanization enables cross-linking at the interface between the two layers, significantly increasing their adhesion to each other.
- the adhesion mixture (whether uncrosslinked or subsequently crosslinked) has a different composition than the functional mixture.
- the surface of the roller cylinder core can comprise a metal, a polyamide, or a carbon fiber or glass fiber reinforced plastic.
- the surface of the roller cylinder core preferably the entire roller cylinder core, consists of the aforementioned materials.
- the uncrosslinked rubber in the adhesion mixture can be any type of rubber.
- the non-crosslinked rubber of the adhesion mixture is particularly preferred if it is based on ethylene propylene diene monomer rubber (EPDM), nitrile butadiene rubber (NBR), natural rubber (NR), butadiene rubber (BR), isoprene rubber (IR), isobutene isoprene rubber (HR), styrene butadiene rubber (SBR), ethylene acrylate rubber (AEM), ethylene vinyl acetate rubber (EVA or EVM), epichlorohydrin rubber (ECO), fluorocarbon rubber (FKM), hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber (H-NBR), carboxylated nitrile butadiene rubber (X-NBR), ethylene propylene rubber (EPM) or mixtures thereof.
- EPDM ethylene propylene diene monomer rubber
- NBR nitrile butadiene rubber
- NR natural rubber
- BR
- the rubber is present in the uncrosslinked rubber composition in an amount in the range of 25 wt.% to 70 wt.%, more preferably in the range of 32 wt.% to 60 wt.% and most preferably in the range of 35 wt.% to 50 wt.%.
- Natural rubber is a homopolymer of isoprene, exhibiting almost exclusively 1,4-cis linkages. Typically, its weight-average molecular weight (Mw) ranges from 500,000 to 2,000,000 g/mol.
- Butadiene rubber (BR) is a synthetic rubber based on 1,3-butadiene, which is usually obtained by coordinative chain polymerization using stereospecific Ziegler-Natta catalysts and has a high proportion of 1,4-cis units.
- Isoprene rubber is the synthetically produced variant of natural rubber. It differs from natural rubber primarily in its somewhat lower chemical purity. This is because the catalysts used for polymerization are less effective than naturally occurring enzymes. The purity of natural rubber is preferably greater than 99.9%, whereas that of synthetically produced IR – depending on the catalyst used – only reaches approximately 92% to 97%.
- HR butyl rubber
- isobutene-isoprene rubber is also called isobutene-isoprene rubber. From the group of elastomers, HR is classified as a synthetic rubber. HR is a copolymer of isobutene and isoprene, with isobutene preferably present in an amount of 95 to 99 mol% and isoprene in an amount of 1 to 5 mol%, based on the total molecular weight.
- Styrene-butadiene rubber is a copolymer of styrene and 1,3-butadiene, wherein the styrene content should typically be below 25% (relative to the butadiene content), since at higher styrene contents the rubber assumes thermoplastic properties.
- SBRs to be used according to the invention are known and commercially available under the trade names Kralex® and Europrene® SBR.
- Nitrile butadiene rubber is a copolymer of acrylonitrile (ACN) and 1,3-butadiene. Due to their double bonds, NBRs can be crosslinked using both peroxides and sulfur. Examples of NBRs used according to the invention are known and commercially available under the trade names Perbunan®, Krynac®, Buna® N, or Europrene® N.
- H-NBR Hydrogenated nitrile butadiene rubber
- H-NBR Hydrogenated nitrile butadiene rubber
- Examples of H-NBR to be used according to the invention are known and commercially available under the trade names Therban® (Lanxess) and Therban® AT (Lanxess).
- X-NBR is a nitrile butadiene rubber whose butadiene segment contains at least some carboxyl groups. Like H-NBR, X-NBR can also be crosslinked by peroxides.
- Ethylene propylene diene monomer (EPDM) rubber is a terpolymeric, synthetic rubber.
- EPDM belongs to the group of statistical copolymers with a saturated polymer backbone and double bonds in the side chain, which can be used to crosslink the EPDM rubber in the rubber compound using a vulcanization system.
- EPDM is preferably produced using metallocene or Ziegler-Natta catalysts based on vanadium compounds and aluminum alkyl chlorides. Unconjugated dienes are used, of which only one double bond participates in polymer chain formation, leaving additional double bonds outside the immediate backbone and allowing them to be crosslinked with sulfur or peroxides.
- DCP Dicyclopentadiene
- ENB ethylidene norbornene
- the dienes differ in their crosslinking rates.
- DCP has the lowest reactivity, ENB the highest.
- EPDM can be crosslinked with peroxides or sulfur, with sulfur preferably being used as the crosslinking agent.
- EPM Ethylene-propylene rubber
- EPM is a statistical copolymer of ethylene and propylene, typically obtained by polymerization of ethylene and propylene in the presence of Ziegler-Natta or metallocene catalysts.
- the ratio of ethylene and propylene monomers and the choice of polymerization conditions yield various EPM polymers with sometimes significantly different crystallinities, ranging from amorphous to semi-crystalline.
- EVM Ethylene-vinyl acetate copolymers
- EVMs are copolymers of ethylene and vinyl acetate.
- EVMs are commercially available, for example, under the trade names Levapren® or Levamelt® from Lanxess GmbH.
- Suitable ethylene-vinyl acetate copolymers are Levamelt® 400 (40 ⁇ 1.5 wt% vinyl acetate), Levamelt® 450 (45 ⁇ 1.5 wt% vinyl acetate), and Levamelt® 452 (45 ⁇ 1.5 wt% vinyl acetate).
- Levamelt® 456 (45 ⁇ 1.5 wt% vinyl acetate), Levamelt® 500 (50 ⁇ 1.5 wt% vinyl acetate), Levamelt® 600 (60 ⁇ 1.5 wt% vinyl acetate), Levamelt® 700 (70 ⁇ 1.5 wt% vinyl acetate), Levamelt® 800 (80 ⁇ 2 wt% vinyl acetate) and Levamelt® 900 (90 ⁇ 2 wt% vinyl acetate), or the corresponding Levapren® types.
- an ethylene-vinyl acetate copolymer can be used as a component; however, it is also possible to use mixtures of two or more ethylene-vinyl acetate copolymers.
- Ethylene acrylate rubber is a copolymer of ethylene and methyl acrylate. It is commercially available, for example, as Vamac® from DuPont.
- Epichlorohydrin rubber is produced by ring-opening polymerization of epichlorohydrin, optionally in the presence of other comonomers.
- epichlorohydrin rubber is available, for example, under the trade name HydrinECO® from Zeon.
- a semi-crystalline, oil-reinforced EPDM e.g., one with the trade name Keltan 3973 from Arlanxeo
- an amorphous EPDM with a medium EN B content e.g., one with the trade name Keltan 2650 from Arlanxeo
- a highly crystalline EPDM with a medium ENB content e.g., with the trade name Keltan 8570 C from Arlanxeo
- an acrylonitrile/butadiene copolymer e.g., with the trade name Europrene N 19.45GRN from Eni Chem
- the crosslinking component is selected from the group consisting of a sulfur-containing crosslinking agent, a peroxide-containing crosslinking agent, and a combination of a sulfur-containing crosslinking agent and a peroxide-containing crosslinking agent.
- the sulfur-containing crosslinking agent is preferably selected when the functional layer also contains a sulfur-crosslinkable or -crosslinked rubber.
- the peroxide-containing crosslinking agent is selected according to the invention when the functional layer contains a peroxide-crosslinkable or -crosslinked rubber. The reason for this is that rubbers that are crosslinked or crosslinked with the same crosslinking agent, exhibit better adhesion to each other.
- Suitable peroxide-containing crosslinking agents are known to experts. Examples include organic peroxides, e.g., alkyl and aryl peroxides, alkyl peric acid esters, aryl peric acid esters, diacyl peroxides, polyvalent peroxides such as 2,5-dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexyne-3 (e.g., Trigonox® 145-E85 or Trigonox® 145-45 B), di-tert-butyl peroxide (e.g., Trigonox® B), 2,5-dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexyne (e.g., Trigonox® 101), tert-butylcumyl peroxide (e.g., Trigonox® T), di-tert-butylperoxyisopropyl(benzene) (e.g., Perkadox® 14-40), dicumyl
- sulfur is preferably used as a crosslinking agent, preferably on a carrier material such as an elastomer.
- a carrier material such as an elastomer.
- Rhenogran® S 80 from RheinChemie which has sulfur supported on an elastomer, can be mentioned as an example.
- the rubber composition can contain other components such as cover crosslinkers, crosslinking accelerators or crosslinking inhibitors.
- cover crosslinkers include, for example, triallyl cyanocyanurate (TAIC) (e.g., DIAKTM-7 from DuPont), N,N'-m-phenylenedimaleimide (e.g., HVATM-2® from DuPont Dow), triallyl cyanurate (TAC), liquid polybutadiene (e.g., Ricon® D153 from Ricon Resins), p-quinodixone, p,p'-dibenzoylquinodioxine, N-methyl-N,N-dinitrosoaniline, nitrobenzene, diphenylguanidine, trimethylolpropane-N,N'-m-phenylenedimaleimide, N-methyl-N,N'-m-phen
- cover-linking agents for peroxide-containing crosslinking agents are trimethylolpropane trimethacrylate (TRIM), triallyl isocyanurate (TAIC), N,N'-m-phenylenedimaleimide, triallyl cyanurate (TAC), and liquid polybutadiene.
- TAM trimethylolpropane trimethacrylate
- TAIC triallyl isocyanurate
- TAC triallyl cyanurate
- TAC triallyl cyanurate
- liquid polybutadiene Trimethylolpropane trimethacrylate
- a suitable accelerator depends on the crosslinking agent used and the rubber to be crosslinked. Those skilled in the art generally know which crosslinking agents synergize with which accelerators and for which rubbers they are suitable. Accelerators are primarily used in crosslinking with sulfur (vulcanization), but suitable accelerators can also be used in crosslinking with peroxides.
- Suitable accelerators include, for example, sulfenamides, thiazoles, thiurams, dithiocarbamates, guanidines, thioureas, aldehyde-amine condensates, amines, xanthates, dithiophosphates, or triazines.
- Such compounds are generally known to those skilled in the art and are listed, for example, in "Engels H., Weidenhaupt H., Pieroth M., Hofmann W., Meting K.-H., Mergenhagen T., et al. Rubber, 9. Chemicals and Additives; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH &Co; 2011", to which full reference is expressly made here.
- the thiazoles typically used in rubber crosslinking are 2-mercaptobenzothiazole and its derivatives.
- the most common thiazoles are 2-mercaptobenzothiazole (MBT), dibenzothiazole disulfide (MBTS), and the zinc salt of 2-mercaptobenzothiazole (ZMBT).
- thiurams tetramethylthiuram disulfide (TMTD), tetramethylthiuram monosulfide (TMTM), tetraethylthiuram disulfide (TETD), dipentamethylenethiuram tetrasulfide (DPTT) and tetrabenzylthiuram disulfide (TBzTD) are primarily used for crosslinking rubber.
- TMTD tetramethylthiuram disulfide
- TMTM tetramethylthiuram monosulfide
- TETD tetraethylthiuram disulfide
- DPTT dipentamethylenethiuram tetrasulfide
- TBzTD tetrabenzylthiuram disulfide
- Dithiocarbamates are among the most powerful accelerators in sulfur-based vulcanization.
- the best-known representatives of this class of substances include zinc N-diethyldithiocarbamate (ZDEC), zinc N-dimethyldithiocarbamate (ZDMC), zinc N-dibutyldithiocarbamate (ZDBC), zinc ethylphenyldithiocarbamate (ZEPC), zinc pentamethylenedithiocarbamate (Z5MC), and zinc dibenzyldithiocarbamate (ZBEC).
- ZDEC zinc N-diethyldithiocarbamate
- ZDMC zinc N-dimethyldithiocarbamate
- ZDBC zinc N-dibutyldithiocarbamate
- ZPC zinc ethylphenyldithiocarbamate
- Z5MC zinc pentamethylenedithiocarbamate
- ZBEC zinc dibenzyldithi
- thioureas predominantly used are ethylenethiourea (ETU; 2-mercaptoimidazoline) and diethylenethiourea (DETU), although the use of thioureas is steadily declining due to their teratogenic properties.
- ETU ethylenethiourea
- DETU diethylenethiourea
- Amines are often used primarily as secondary accelerators in combination with other accelerators. Cyclohexylethylamine, as well as diethanolamines and triethanolamines, are examples of industrially used amine-based accelerators.
- Dithiophosphates are primarily used in the crosslinking of EPDM rubber with sulfur in combination with thiazoles, sulfenamides, or dithiocarbamates, but can also be used for other rubbers.
- the most common dithiophosphates include zinc dialkyldithiophosphates (ZDTP), copper dialkyldithiophosphates, and zinc amine dithiophosphates.
- accelerators mentioned above there are other accelerators known to those skilled in the art, which are often referred to as activators depending on the source. Such accelerators are preferably used in crosslinking to increase the activity of another accelerator.
- the rubber composition as a crosslinking component, includes both a sulfur-containing crosslinking agent and It contains a peroxide-based crosslinking agent.
- This has the advantage that the same adhesion layer can be used for all conceivable functional layers, i.e., on the one hand for functional layers that are sulfur-crosslinked or crosslinkable, and on the other hand for functional layers that are peroxide-crosslinked or crosslinkable, since an adhesion layer with both crosslinking agents offers good adhesion for all conceivable functional layers.
- the weight ratio of rubber to peroxide is in the range of 100:15 to 100:0.5, more preferably in the range of 100:10 to 100:2, and most preferably in the range of 100:8 to 100:4.
- the weight ratio of rubber to sulfur is in the range of 100:5 to 100:0.1, more preferably in the range of 100:2 to 100:0.2, and most preferably in the range of 100:1 to 100:0.3.
- the rubber composition preferably comprises both component (C1) and component (C2).
- Component (C1) ensures good adhesion to metal, in particular aluminum or stainless steel, while component (C2) ensures good adhesion to a polyamide or a carbon fiber or glass fiber reinforced plastic.
- the rubber composition contains the component (O2).
- the rubber composition contains the two components (C1) and (O2), it can be used for surfaces of roller cylinder cores that have a metal, as well as for surfaces of roller cylinder cores that have a polyamide or a carbon fiber or glass fiber reinforced plastic can be used.
- Component (02) comprises both an aromatic compound with at least one OH group or at least one alkylcarbonyloxy group and an aromatic or aliphatic formaldehyde resin.
- the aromatic compound is preferably one with 6 to 12 aromatic carbon atoms, preferably phenol or a phenol derivative, or resorcinol (1,3-dihydroxybenzene) or a resorcinol derivative.
- the alkylcarbonyloxy group is preferably a C1,3-alkylcarbonyloxy group, more preferably a C1,3-alkylcarbonyloxy group, and most preferably an acetoxy group.
- the aromatic compound 1,3-diacetoxybenzene as available, for example, under the trade name Cohedur® RK from RheinChemie, is particularly preferred.
- the aromatic or aliphatic formaldehyde resin is preferably one produced by the acid-catalyzed reaction of an aromatic compound or an aliphatic alcohol with formaldehyde. More preferably, the formaldehyde resin is an aromatic formaldehyde resin, such as toluene-formaldehyde resin or xylene-formaldehyde resin, preferably a xylene-formaldehyde resin.
- a suitable xylene-formaldehyde resin is available, for example, under the trade name Deotack 70 DL from DOG (Deutsche ⁇ lfabrik Deutschen für chemische Erzeugnisse mbH & Co. KG). It was found that the reaction product of the two components of component (C2) increases the affinity of the adhesion layer to roller cylinder cores whose surface has a polyamide or a carbon fiber or glass fiber reinforced plastic.
- component (01) i.e., the zinc salt of the alkenecarboxylic acid
- the ratio of uncrosslinked rubber to component (C1) is in the range of 100:5 to 100:50, more preferably in the range of 100:7 to 100:45, and most preferably in the range of 100:10 to 100:40. Too low an amount does not ensure sufficient adhesion to metal surfaces, while too high an amount is detrimental to the desired mechanical properties.
- the ratio of uncrosslinked rubber to the aromatic compound with at least one OH group or at least one alkylcarbonyloxy group is in the range of 100:0.1 to 100:10, more preferably in the range of 100:0.5 to 100:8, and most preferably in the range of 100:1 to 100:5.
- the ratio of uncrosslinked rubber to the formaldehyde resin is in the range of 100:0.5 to 100:10, more preferably in the range of 100:1 to 100:7, and most preferably in the range of 100:2 to 100:5.
- the uncrosslinked rubber compound usable according to the invention can also be or contain several of the following substances: plasticizers, fillers, tackifiers, color pigments, processing aids, antioxidants and stabilizers.
- Suitable plasticizers are generally known to those skilled in the art.
- Suitable plasticizers for polar elastomers include, for example, ester plasticizers such as phthalic acid esters, for instance dioctyl phthalate, diisooctyl phthalate, dinonyl phthalate, or diisodecyl phthalate; aliphatic esters such as dioctyl esters, diethylhexyl adipate, or dioctyl sebacic acid ester; phosphoric acid esters such as tricresyl phosphoric acid esters, diphenylcresylic acid esters, or trioctyl phosphate; and polyesters such as polyphthalic acid esters, polyadepic acid esters, or polyester ethers.
- ester plasticizers such as phthalic acid esters, for instance dioctyl phthalate, diisooctyl phthalate, dinonyl phthalate,
- alkyl esters of di-, tri-, and higher polycarboxylic acids are also used as plasticizers.
- examples include adipic acid di-2-ethylhexyl ester and tributyl O-acetyl citrate.
- carboxylic acid esters of mono- and/or polyalkylene glycols can also be used as plasticizers, such as ethylene glycol adipate.
- Suitable plasticizers can also be mixtures of the described substance classes.
- Suitable fillers include, for example, carbon black, chalk (calcium carbonate), kaolin, kaolinite, calcined kaolin (e.g., Pole-star® 200 P), silicon dioxide, silica, quartz, talc (magnesium silicate), aluminum oxide, aluminum oxide hydrate, aluminum trihydrate, aluminum silicate, calcium oxide, alkali or alkaline earth carbonates such as sodium carbonate or calcium carbonate, calcium silicate, magnesium oxide, magnesium hydroxide, magnesium carbonate, magnesium silicate, barium sulfate, zinc carbonate, titanium dioxide, silanized kaolins, silanized silica, coated chalk, treated kaolins, pyrogenic silica, hydrophobized pyrogenic silica (e.g., Aerosil® 972), synthetic amorphous precipitated silica (silica), nanoscale fillers such as carbon nanofibrils, platelet-shaped nanoparticles, or nanoscale silicon dioxide hydrates and minerals.
- carbon black chalk
- chalk calcium carbon
- Any color pigment that does not adversely affect the desired properties of the rubber composition can be used as a color pigment.
- Suitable pigments and dyes include, for example, titanium dioxide, lithophone, iron oxide, ultramarine blue, and antimony sulfite.
- a white color pigment that can be used according to the invention is, for example, titanium(IV) oxide, which is available, for instance, under the trade name KA 100 from Ter Hell & Co.
- stabilizers include polycarbodiimides (e.g., Rhenogran®, PCD-50), substituted bisphenols, dihydroquinolines, diphenylamines, phenylnaphthylamines, paraphenylenediamines, benzimidazoles, p-dicumyldiphenylamine (e.g., Naugard® 445), styrenized diphenylamine (e.g., Vulcanox® DDA), zinc salt of methylmercaptobenzimidazole (e.g., Vulcanox® ZMB2), polymerized 1,2-dihydro-2,2,4-trimethylquinoline (e.g., Vulcanox® HS), thiodiethylene bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy)hydrocinamate, and thiodiethylene bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate] (e.g.
- the crosslinking component (B) comprises a sulfur-containing crosslinking agent.
- the adhesive layer is applied directly to the surface of the roller cylinder core. It is also preferred that the functional layer is applied directly to the adhesive layer.
- the mixture obtained from the first step, the crosslinking agent, and the aromatic compound with at least one OH group or at least one alkylcarbonyloxy group (if used) are preferably mixed together in a rubber kneader up to a mass temperature in the range of 80°C to 100°C, preferably approximately 90°C, and then cooled.
- the mixture thus obtained is then calendered into a layer of a specific thickness.
- the present invention relates to a roller cylinder obtained by treating a roller cylinder precursor according to the invention at a temperature in the range of 120°C to 200°C, more preferably in the range of 140°C to 180°C.
- the temperature treatment is preferably carried out by treating the roller cylinder precursor in an autoclave.
- the temperature treatment is preferably carried out for a period of 4 to 24 hours, more preferably 6 to 12 hours.
- the uncrosslinked rubber composition is crosslinked, thereby increasing its adhesion to the roller core and bonding to the functional layer. If the functional layer is a sulfur- or peroxide-crosslinkable rubber, it is also crosslinked during the temperature treatment.
- the adhesion layer and the functional layer can be chemically bonded together, especially when the The functional layer is not yet networked.
- the present invention also relates to a method for manufacturing a roller cylinder, in which a roller cylinder precursor according to the invention is treated at a temperature in the range of 120°C to 200°C, more preferably in the range of 140°C to 180°C. All features relating to the roller cylinder according to the invention also apply to the method according to the invention for manufacturing the roller cylinder.
- Metal cylinder cores are coated with a layer of an adhesive compound from Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2. Subsequently, approximately 12 mm thick layers of a functional compound are applied to the adhesive compound layer.
- the functional layer is an EPDM-containing rubber composition with a sulfur-containing crosslinking system.
- roller cylinder precursors with the adhesion mixtures of examples 1 to 7 and comparison examples 1 and 2 are temperature-treated in an autoclave for 3 h at 145°C and 4 bar to crosslink the adhesion mixture and the functional mixture.
- the roller cylinder is subjected to a load test by rotating it at 150 rpm with a starting force of 10 N.
- the force gradient is 10 N/24h.
- the coating of the roller cylinder according to the invention withstands 500 min at 80 N and 150 rpm. Only after this time does the structure of the functional mixture break down.
- Strips measuring 12.5 cm in length, 2.5 cm in width, and 6 mm in thickness are produced from the uncrosslinked adhesion compounds of Examples 2 to 4 and 7, as well as Comparative Examples 1 and 2.
- a 2.5 cm x 2.5 cm area is vulcanized onto a steel, aluminum, brass, stainless steel, or galvanized steel plate by bringing the surfaces into contact and heat-treating them for 15 minutes at 170 °C in a heat press. The contacted surfaces then adhere to each other.
- One end of the strip and the metal plate are Each sample was clamped in a tensile testing machine and pulled apart at a tensile speed of 50 mm/min until the cross-linked adhesion compound ruptured or detached from the metal plate.
- the adhesion values given in Tables 5 and 6 indicate the point of rupture or detachment.
- the adhesion to the functional compounds listed in Table 5 is determined in a similar manner. This is done analogously to the determination of adhesion to the metal, with the difference that a functional compound is applied above the surface of the uncrosslinked adhesion compound.
- the resulting composite is then heat-treated for 15 minutes at 170 °C in a heat press. Subsequently, for the tensile test, the metal plate and the functional compound are clamped in a tensile testing machine and pulled apart at a tensile speed of 50 mm/min until the crosslinked adhesion compound, the functional compound, or one of the components detaches from the other.
- the adhesion value given in Table 5 indicates the point of tearing or detachment.
- Table 4 Composition of comparison examples 1 and 2 and example 7
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Abstract
Description
Walzenzylinder mit einer vernetzten Haftungsschicht aus einem vernetzten Kautschuk zur Haftung einer Funktionsschicht auf dem Walzenzylinderkern Roller cylinder with a cross-linked adhesive layer made of cross-linked rubber for the adhesion of a functional layer to the roller cylinder core.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Walzenzylindervorläufer gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 11 mit einem Walzenzylinderkern mit einer auf dessen Oberfläche angeordneten Haftungsschicht aus einer unvernetzten Kautschukzusammensetzung und einer auf der Haftungsschicht angeordneten Funktionsschicht, sowie einen Walzenzylinder gemäß einem der Patentansprüche 12 und 13 und ein Verfahren zur Herstellung des Walzenzylinders gemäß Patentanspruch 14, wobei der Walzenzylinder durch Temperaturbehandlung eines erfindungsgemäßen Walzenzylindervorläufers erhältlich ist. The present invention relates to a roller cylinder precursor according to one of claims 1 to 11, comprising a roller cylinder core with an adhesion layer arranged on its surface made of an uncrosslinked rubber composition and a functional layer arranged on the adhesion layer, as well as a roller cylinder according to one of claims 12 and 13 and a method for producing the roller cylinder according to claim 14, wherein the roller cylinder is obtainable by heat treatment of a roller cylinder precursor according to the invention.
Bei der Herstellung von Gummi(Kautschuk)-Metallverbindungen, wie bspw. bei dem Aufbringen von Funktionsschichten auf Walzenkerne, besteht die Aufgabe, unterschiedliche Materialeigenschaften des Walzenkerns und der Funktionsschicht mit einer ausreichenden Haftung zu verbinden, die bspw. bei Druck-, Laminier-, Lackier-, Anpress- oder Förderwalzen gefordert wird. Die Herstellung von Gummi- Metallverbindungen ist aufwendig und mit mehreren Arbeitsschritten verbunden. Bei gummierten Walzen beispielsweise ist eine gute Haftung zwischen Gummi und dem Walzenkern (aus Metall oder Kunststoff) von entscheidender Bedeutung für die Funktionalität und Lebensdauer. Zuerst wird die Oberfläche des Metalls gereinigt und anschließend durch Sandstrahlung eine eventuell vorhandene Oxidschicht entfernt. Bei einem Zweischichtverfahren wird anschließend ein Primer und dann in einem zweiten Arbeitsschritt der Haftvermittler auf die gesandstrahlte Oberfläche aufgebracht. Danach wird unvulkanisierte Gummimischung auf der Oberfläche des Metalls appliziert. Die Gummi-Metallverbindung entsteht bei der Vulkanisation der Kautschukmischung. Bei Walzenkernen aus Kunststoff wird üblicherweise der Walzenkern mit einem organischen Lösungsmittel gereinigt und anschließend - analog wie bei metallischen Walzenkernen - in einem Zweischichtverfahren Haftvermittler und Primer aufgetragen und anschließend eine unvulkanisierte Gummimischung appliziert und vulkanisiert. Konventionelle Haftvermittler enthalten häufig organische Lösungsmittel und verursachen Probleme infolge Emission. Deshalb ist die Herstellung von Walzen, die mit Kautschukmischungen als Funktionsmischungen versehen sind, im Hinblick auf den Herstellungsprozess, die dabei einhergehende komplizierte Qualitätskontrolle, die damit verbundenen hohen Kosten und die Umweltbelastung eine herausfordernde Aufgabe. In the production of rubber-metal bonds, such as when applying functional coatings to roller cores, the challenge lies in bonding the differing material properties of the roller core and the functional coating with sufficient adhesion, as required, for example, in printing, laminating, painting, pressure, or conveying rollers. The production of rubber-metal bonds is complex and involves several steps. For rubber-coated rollers, for instance, good adhesion between the rubber and the roller core (made of metal or plastic) is crucial for functionality and service life. First, the metal surface is cleaned, and then any existing oxide layer is removed by sandblasting. In a two-layer process, a primer is then applied to the sandblasted surface, followed by an adhesion promoter. Afterward, unvulcanized rubber compound is applied to the metal surface. The rubber-metal bond is formed during the vulcanization of the rubber compound. For plastic roller cores, the core is typically cleaned with an organic solvent and then – analogous to metallic roller cores – an adhesion promoter and primer are applied in a two-layer process. An unvulcanized rubber compound is then applied and vulcanized. Conventional adhesion promoters often contain organic solvents and cause problems due to emissions. Therefore, the production of rollers coated with rubber compounds as functional mixtures is preferable with regard to… The manufacturing process, the associated complicated quality control, the high costs and the environmental impact make it a challenging task.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Haftvermittler zwischen der Funktionsschicht und dem Walzenkern herzustellen, bei dem die Herstellung einer funktionsfähigen Walze einfacher, kostengünstiger, wirtschaftlicher und umweltfreundlicher gestaltet werden kann. The object of the present invention is therefore to produce an adhesion promoter between the functional layer and the roller core, which makes the production of a functional roller simpler, more cost-effective, more economical and more environmentally friendly.
Deshalb stellt die vorliegende Erfindung einen Walzenzylindervorläufer mit einem Walzenzylinderkern mit einer auf dessen Oberfläche angeordneten Haftungsschicht und einer auf der Haftungsschicht angeordneten Funktionsschicht bereit, wobei die Haftungsschicht eine unvernetzte Kautschukzusammensetzung ist, die die folgenden Komponenten enthält: Therefore, the present invention provides a roller cylinder precursor with a roller cylinder core having an adhesion layer arranged on its surface and a functional layer arranged on the adhesion layer, wherein the adhesion layer is an uncrosslinked rubber composition containing the following components:
(A) einen unvernetzten Kautschuk, (A) a non-crosslinked rubber,
(B) eine Vernetzungskomponente, (B) a networking component,
(C1) ein Zinksalz einer Alkencarbonsäure, und/oder (C1) a zinc salt of an alkenecarboxylic acid, and/or
(C2) sowohl ein Aromat mit mindestens einer OH-Gruppe oder mindestens einer Alkylcarbonyloxy-Gruppe als auch ein aromatisches oder aliphatisches Formaldehydharz; und wobei die Funktionsschicht einen vernetzbaren oder vernetzten Kautschuk aufweist. (C2) both an aromatic compound with at least one OH group or at least one alkylcarbonyloxy group and an aromatic or aliphatic formaldehyde resin; and wherein the functional layer comprises a crosslinkable or crosslinked rubber.
Die Verwendung der Haftungsschicht zwischen dem Walzenzylinderkern und der Funktionsschicht gewährleistet eine gute Haftung zum Walzenzylinderkern und zur Funktionsschicht. Auf diese Weise wird die je nach entsprechender Anwendung zu verwendende Funktionsschicht auf einfache Art und Weise auf dem Walzenzylinderkern aufgebracht. Auch kann das Zweischichtverfahren ausgelassen werden, bei dem ein Primer und dann ein Haftvermittler aufgebracht werden müssen. Da kein Haftvermittler notwendig ist, müssen auch keine organischen Lösungsmittel eingesetzt werden, die Emissionsprobleme verursachen würden. Diese Vielzahl von Vorteilen führt zu einem wesentlich vereinfachten Herstellungsverfahren, das kostengünstig, wirtschaftlich und umweltschonend ist. The use of an adhesive layer between the roller core and the functional layer ensures good adhesion to both. This allows for the simple application of the functional layer, tailored to the specific application, to the roller core. Furthermore, the two-layer process, which requires the application of a primer followed by an adhesion promoter, can be omitted. Since no adhesion promoter is necessary, there is also no need for organic solvents, which would cause emission problems. This multitude of advantages results in a significantly simplified manufacturing process that is cost-effective, economical, and environmentally friendly.
Weiterhin kann die Funktionsschicht einen unvernetzten Kautschuk aufweisen und nach Applikation der Haftungsschicht und der Funktionsschicht auf dem Walzenkern gemeinsam mit der Haftungsschicht vulkanisiert werden. Die gemeinsame Vulkanisation der Haftungsschicht und der Funktionsschicht ermöglicht eine gegenseitige Vernetzung an der Grenzfläche zwischen Haftungsschicht und Funktionsschicht, was die Haftung der beiden Schichten zueinander stark erhöht Furthermore, the functional layer can consist of an uncrosslinked rubber and, after application of the adhesion layer and the functional layer to the roller core, The adhesive layer and the functional layer are vulcanized together. This joint vulcanization enables cross-linking at the interface between the two layers, significantly increasing their adhesion to each other.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Haftungsmischung (ob unvernetzt, oder anschließend vernetzt) eine andere Zusammensetzung als die Funktionsmischung aufweist. According to the invention, it is preferred that the adhesion mixture (whether uncrosslinked or subsequently crosslinked) has a different composition than the functional mixture.
In einerweiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Walzenzylindervorläufers kann die Oberfläche des Walzenzylinderkerns ein Metall, ein Polyamid oder einen Kohlefaseroder Glasfaser-verstärkten Kunststoff aufweisen. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Oberfläche des Walzenzylinderkerns, vorzugsweise der gesamte Walzenzylinderkern, aus den genannten Materialien besteht. In a further embodiment of the roller cylinder precursor according to the invention, the surface of the roller cylinder core can comprise a metal, a polyamide, or a carbon fiber or glass fiber reinforced plastic. In particular, it is preferred that the surface of the roller cylinder core, preferably the entire roller cylinder core, consists of the aforementioned materials.
Der unvernetzte Kautschuk der Haftungsmischung kann jeglicher Kautschuk sein. Besonders bevorzugt ist der unvernetzte Kautschuk der Haftungsmischung ein Kautschuk auf Basis von Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Nitril-Butadien- Kautschuk (NBR), Naturkautschuk (NR), Butadien-Kautschuk (BR), Isopren-Kautschuk (IR), Isobuten-Isopren-Kautschuk (HR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Ethylen- Acrylat- Kautschuk (AEM), Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk (EVA bzw. EVM), Epichlorhydrin-Kautschuk (ECO), Fluor-Kautschuk (FKM), Hydrierter Acrylnitrilbutadien- Kautschuk (H-NBR), Carboxylierter Nitril-Butadien-Kautschuk (X-NBR), Ethylen- Propylen-Kautschuk (EPM) oder Mischungen davon ist. The uncrosslinked rubber in the adhesion mixture can be any type of rubber. The non-crosslinked rubber of the adhesion mixture is particularly preferred if it is based on ethylene propylene diene monomer rubber (EPDM), nitrile butadiene rubber (NBR), natural rubber (NR), butadiene rubber (BR), isoprene rubber (IR), isobutene isoprene rubber (HR), styrene butadiene rubber (SBR), ethylene acrylate rubber (AEM), ethylene vinyl acetate rubber (EVA or EVM), epichlorohydrin rubber (ECO), fluorocarbon rubber (FKM), hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber (H-NBR), carboxylated nitrile butadiene rubber (X-NBR), ethylene propylene rubber (EPM) or mixtures thereof.
Der Kautschuk liegt in der unvernetzten Kautschukzusammensetzung in einer Menge im Bereich von 25 Gew.-% bis 70 Gew.-%, stärker bevorzugt im Bereich von 32 Gew.-% bis 60 Gew.-% und am stärksten bevorzugt im Bereich von 35 Gew.-% bis 50 Gew.-% vor. The rubber is present in the uncrosslinked rubber composition in an amount in the range of 25 wt.% to 70 wt.%, more preferably in the range of 32 wt.% to 60 wt.% and most preferably in the range of 35 wt.% to 50 wt.%.
Naturkautschuk (NR) ist ein Homopolymerisat des Isoprens, das fast ausschließlich 1 ,4- cis-Verknüpfung aufweist. Typischerweise liegt das gewichtsmittlere Molgewicht Mw in einem Bereich von 500.000 bis 2.000.000 g/mol. Butadien-Kautschuk (BR) ist ein Synthesekautschuk auf Basis von 1 ,3-Butadien, der üblicherweise durch koordinative Kettenpolymerisation mit Hilfe von stereospezifischen Ziegler-Natta-Katalysatoren erhalten wird und einen hohen Anteil an 1 ,4-cis-Einheiten aufweist. Natural rubber (NR) is a homopolymer of isoprene, exhibiting almost exclusively 1,4-cis linkages. Typically, its weight-average molecular weight (Mw) ranges from 500,000 to 2,000,000 g/mol. Butadiene rubber (BR) is a synthetic rubber based on 1,3-butadiene, which is usually obtained by coordinative chain polymerization using stereospecific Ziegler-Natta catalysts and has a high proportion of 1,4-cis units.
Isopren-Kautschuk (IR) ist die synthetisch produzierte Variante des Naturkautschuks. Sie unterscheidet sich von diesem in erster Linie durch die etwas geringere chemische Reinheit. Dies liegt daran, dass die zur Polymerisation eingesetzten Katalysatoren eine geringere Effektivität besitzen als die in der Natur vorkommenden Enzyme. Die Reinheit von Naturkautschuk liegt vorzugsweise bei mehr als 99,9%, wohingegen sie bei den synthetisch hergestellten IR - je nach eingesetztem Katalysator - nur etwa 92% bis 97% erreicht. Isoprene rubber (IR) is the synthetically produced variant of natural rubber. It differs from natural rubber primarily in its somewhat lower chemical purity. This is because the catalysts used for polymerization are less effective than naturally occurring enzymes. The purity of natural rubber is preferably greater than 99.9%, whereas that of synthetically produced IR – depending on the catalyst used – only reaches approximately 92% to 97%.
Butyl-Kautschuk (HR) wird auch Isobuten-Isopren-Kautschuk genannt. Aus der Gruppe der Elastomere zählt II R zu den Synthesekautschuken. HR ist ein Copolymerisat aus Isobuten und Isopren, wobei vorzugsweise Isobuten in einer Menge von 95 bis 99 Mol-% und Isopren in einer Menge von 1 bis 5 Mol-%, bezogen auf das gesamte Molgewicht, vorliegt. Butyl rubber (HR) is also called isobutene-isoprene rubber. From the group of elastomers, HR is classified as a synthetic rubber. HR is a copolymer of isobutene and isoprene, with isobutene preferably present in an amount of 95 to 99 mol% and isoprene in an amount of 1 to 5 mol%, based on the total molecular weight.
Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) ist ein Copolymerisat aus Styrol und 1 ,3-Butadien, wobei der Styrolgehalt üblicherweise unter 25% (im Verhältnis zum Butadiengehalt) liegen sollte, da bei höherem Styrolgehalt der Kautschuk thermoplastische Eigenschaften annimmt. Beispiele für erfindungsgemäß einzusetzende SBR sind unter den Handelsnamen Kralex® und Europrene® SBR bekannt und kommerziell erhältlich. Styrene-butadiene rubber (SBR) is a copolymer of styrene and 1,3-butadiene, wherein the styrene content should typically be below 25% (relative to the butadiene content), since at higher styrene contents the rubber assumes thermoplastic properties. Examples of SBRs to be used according to the invention are known and commercially available under the trade names Kralex® and Europrene® SBR.
Nitrilbutadien-Kautschuk (NBR) sind Copolymerisate aus Acrylnitril (ACN) und 1 ,3- Butadien. NBR lassen sich aufgrund ihrer enthaltenen Doppelbindungen sowohl peroxidisch als auch mit Schwefel vernetzen. Beispiele für erfindungsgemäß einzusetzende NBR sind unter den Handelsnamen Perbunan®, Krynac®, Buna® N, oder Europrene® N bekannt und kommerziell erhältlich. Nitrile butadiene rubber (NBR) is a copolymer of acrylonitrile (ACN) and 1,3-butadiene. Due to their double bonds, NBRs can be crosslinked using both peroxides and sulfur. Examples of NBRs used according to the invention are known and commercially available under the trade names Perbunan®, Krynac®, Buna® N, or Europrene® N.
Hydrierter Nitrilbutadien-Kautschuk (H-NBR) wird durch Hydrierung der in NBR enthaltenen Doppelbindungen erhalten. H-NBR lässt sich peroxidisch vernetzen. Beispiele für erfindungsgemäß einzusetzende H-NBR sind unter den Handelsnamen Therban® (Lanxess) und Therban® AT (Lanxess) bekannt und kommerziell erhältlich. Hydrogenated nitrile butadiene rubber (H-NBR) is obtained by hydrogenating the double bonds contained in NBR. H-NBR can be crosslinked by peroxides. Examples of H-NBR to be used according to the invention are known and commercially available under the trade names Therban® (Lanxess) and Therban® AT (Lanxess).
X-NBR ist ein Nitrilbutadien-Kautschuk, dessen Butadiensegment mindestens teilweise Carboxylgruppen enthält. Wie H-NBR lässt sich auch X-NBR peroxidisch vernetzen. X-NBR is a nitrile butadiene rubber whose butadiene segment contains at least some carboxyl groups. Like H-NBR, X-NBR can also be crosslinked by peroxides.
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) ist ein terpolymerer, synthetischer Kautschuk. EPDM gehört zu den statistischen Copolymeren mit gesättigtem Polymerhauptkettengerüst und Doppelbindungen in der Seitenkette, die dazu dienen können, den EPDM-Kautschuk in der Kautschukmischung mit Hilfe des Vulkanisationssystems zu vernetzen. Die Herstellung von EPDM erfolgt vorzugsweise mit Metallocen oder Ziegler-Natta-Katalysatoren auf Basis von Vanadium-Verbindungen und Aluminium-Alkyl-Chloriden. Als Dien werden unkonjugierte Diene eingesetzt, von denen lediglich eine Doppelbindung an der Polymerkettenbildung beteiligt ist, so dass weitere Doppelbindungen außerhalb des direkten Grundkettengerüsts verbleiben und mit Schwefel oder Peroxiden vernetzt werden können. Als Dien-Komponente werden Dicyclopentadien (DCP), 1,4-Hexadien oder Ethylidennorbornen (ENB, IUPAC: 5- Ethyliden-2-norbornen) eingesetzt. Die Diene unterscheiden sich bezüglich der Vernetzungsgeschwindigkeit. DCP hat die niedrigste, ENB die höchste Reaktivität. EPDM kann peroxidisch oder mit Schwefel vernetzt werden, wobei vorzugsweise als Vernetzungsmittel Schwefel eingesetzt wird. Ethylene propylene diene monomer (EPDM) rubber is a terpolymeric, synthetic rubber. EPDM belongs to the group of statistical copolymers with a saturated polymer backbone and double bonds in the side chain, which can be used to crosslink the EPDM rubber in the rubber compound using a vulcanization system. EPDM is preferably produced using metallocene or Ziegler-Natta catalysts based on vanadium compounds and aluminum alkyl chlorides. Unconjugated dienes are used, of which only one double bond participates in polymer chain formation, leaving additional double bonds outside the immediate backbone and allowing them to be crosslinked with sulfur or peroxides. Dicyclopentadiene (DCP), 1,4-hexadiene, or ethylidene norbornene (ENB, IUPAC: 5-ethylidene-2-norbornene) are used as the diene component. The dienes differ in their crosslinking rates. DCP has the lowest reactivity, ENB the highest. EPDM can be crosslinked with peroxides or sulfur, with sulfur preferably being used as the crosslinking agent.
Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM) ist ein statistisches Copolymer aus Ethylen und Propylen, das üblicherweise durch Polymerisation von Ethylen und Propylen in Anwesenheit von Ziegler-Natta- oder Metallocen-Katalysatoren erhalten werden kann. Das Verhältnis von Ethylen- und Propylen-Monomeren und die Wahl der Polymerisationsbedingungen liefert verschiedene EPM-Polymere mit zum Teil stark unterschiedlicher Kristallinität, die von amorph bis halbkristallin reicht. Ethylene-propylene rubber (EPM) is a statistical copolymer of ethylene and propylene, typically obtained by polymerization of ethylene and propylene in the presence of Ziegler-Natta or metallocene catalysts. The ratio of ethylene and propylene monomers and the choice of polymerization conditions yield various EPM polymers with sometimes significantly different crystallinities, ranging from amorphous to semi-crystalline.
Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EVM) sind Copolymerisate aus Ethylen und Vinylacetat. EVM sind zum Beispiel unter den Handelsnamen Levapren® oder Levamelt® der Lanxess Deutschland GmbH kommerziell erhältlich. Geeignete Ethylen- Vinylacetat-Copolymere sind Levamelt® 400 (40 ± 1 ,5 Gew.-% Vinylacetat), Levamelt® 450 (45 ± 1,5 Gew.-% Vinylacetat), Levamelt® 452 (45 ± 1 ,5 Gew.-% Vinylacetat), Levamelt® 456 (45 ± 1 ,5 Gew.-% Vi-nylacetat), Levamelt® 500 (50 ± 1 ,5 Gew.-% Vinylacetat), Levamelt® 600 (60 ± 1 ,5 Gew.-% Vinylacetat), Levamelt® 700 (70 ± 1 ,5 Gew.-% Vinylacetat), Levamelt® 800 (80 ± 2 Gew.-% Vinylacetat) und Levamelt® 900 (90 ± 2 Gew.-% Vinylacetat), beziehungsweise die entsprechenden Levapren®-Typen. In den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen kann als Komponente ein Ethylen- Vinylacetat-Copolymer eingesetzt werden, es ist jedoch ebenfalls möglich, Mischungen aus zwei oder mehr Ethylen- Vinylacetat-Copolymeren einzusetzen. Ethylene-vinyl acetate copolymers (EVM) are copolymers of ethylene and vinyl acetate. EVMs are commercially available, for example, under the trade names Levapren® or Levamelt® from Lanxess Deutschland GmbH. Suitable ethylene-vinyl acetate copolymers are Levamelt® 400 (40 ± 1.5 wt% vinyl acetate), Levamelt® 450 (45 ± 1.5 wt% vinyl acetate), and Levamelt® 452 (45 ± 1.5 wt% vinyl acetate). Levamelt® 456 (45 ± 1.5 wt% vinyl acetate), Levamelt® 500 (50 ± 1.5 wt% vinyl acetate), Levamelt® 600 (60 ± 1.5 wt% vinyl acetate), Levamelt® 700 (70 ± 1.5 wt% vinyl acetate), Levamelt® 800 (80 ± 2 wt% vinyl acetate) and Levamelt® 900 (90 ± 2 wt% vinyl acetate), or the corresponding Levapren® types. In the compositions according to the invention, an ethylene-vinyl acetate copolymer can be used as a component; however, it is also possible to use mixtures of two or more ethylene-vinyl acetate copolymers.
Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM) ist ein Copolymerisat aus Ethylen und Methylacrylat. Kommerziell erhältlich ist dieser beispielsweise als Vamac® von der Firma Du Pont. Ethylene acrylate rubber (AEM) is a copolymer of ethylene and methyl acrylate. It is commercially available, for example, as Vamac® from DuPont.
Epichlorhydrin-Kautschuk (ECO) wird durch ringöffnende Polymerisation von Epichlorhydrin gegebenenfalls in Gegenwart von weiteren Comonomeren hergestellt. Kommerziell ist Epichlorhydrin-Kautschuk beispielsweise unter dem Handelsnamen HydrinECO® der Firma Zeon erhältlich. Epichlorohydrin rubber (ECO) is produced by ring-opening polymerization of epichlorohydrin, optionally in the presence of other comonomers. Commercially, epichlorohydrin rubber is available, for example, under the trade name HydrinECO® from Zeon.
Erfindungsgemäß können beispielsweise ein halbkristallines, ölgestrecktes EPDM, bspw. eines mit dem Handelsnamen Keltan 3973 der Fa. Arlanxeo, ein amorphes EPDM mit einem mittelhohen EN B-Gehalt, bspw. eines mit dem Handelsnamen Keltan 2650 der Fa. Arlanxeo, ein hochkristallines EPDM mit mittlerem ENB-Gehalt, bspw. mit dem Handelsnamen Keltan 8570 C der Fa. Arlanxeo, oder ein Acrylonitril/Butadien Copolymer, bspw. mit dem Handelsnamen Europrene N 19.45GRN der Fa. Eni Chem, eingesetzt werden. According to the invention, for example, a semi-crystalline, oil-reinforced EPDM, e.g., one with the trade name Keltan 3973 from Arlanxeo, an amorphous EPDM with a medium EN B content, e.g., one with the trade name Keltan 2650 from Arlanxeo, a highly crystalline EPDM with a medium ENB content, e.g., with the trade name Keltan 8570 C from Arlanxeo, or an acrylonitrile/butadiene copolymer, e.g., with the trade name Europrene N 19.45GRN from Eni Chem, can be used.
In einerweiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Walzenzylindervorläufers ist es bevorzugt, dass die Vernetzungskomponente aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Schwefel-haltigen Vernetzungsmittel, einem Peroxid-haltigen Vernetzungsmittel und einer Kombination aus einem Schwefel-haltigen Vernetzungsmittel und einem Peroxid-haltigen Vernetzungsmittel besteht. Das Schwefel-haltige Vernetzungsmittel wird vorzugsweise dann gewählt, wenn auch die Funktionsschicht einen Schwefelvernetzbaren oder -vernetzten Kautschuk enthält. Das Peroxid-haltige Vernetzungsmittel wählt man erfindungsgemäß dann, wenn die Funktionsschicht einen Peroxid-vernetzbaren oder -vernetzten Kautschuk enthält. Der Grund liegt darin, dass Kautschuke, die mit dem gleichen Vernetzungsmittel vernetzt sind oder vernetzt werden, eine bessere Haftung zueinander aufweisen. In a further embodiment of the roller cylinder precursor according to the invention, it is preferred that the crosslinking component is selected from the group consisting of a sulfur-containing crosslinking agent, a peroxide-containing crosslinking agent, and a combination of a sulfur-containing crosslinking agent and a peroxide-containing crosslinking agent. The sulfur-containing crosslinking agent is preferably selected when the functional layer also contains a sulfur-crosslinkable or -crosslinked rubber. The peroxide-containing crosslinking agent is selected according to the invention when the functional layer contains a peroxide-crosslinkable or -crosslinked rubber. The reason for this is that rubbers that are crosslinked or crosslinked with the same crosslinking agent, exhibit better adhesion to each other.
Geeignete Peroxid- haltige Vernetzungsmittel sind dem Fachmann bekannt. Beispiele hierfür sind organische Peroxide, z.B. Alkyl- und Arylperoxide, Alkylpersäureester, Arylpersäureester, Diacylperoxide, polyvalente Peroxide wie 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert- butylperoxy)hexin-3 (z.B. Trigonox® 145-E85 oder Trigonox® 145-45 B), Di-tert- butylperoxid (z.B. Trigonox® B), 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexin (z.B. Trigonox® 101), tert-Butyl-cumyl-peroxid (z.B. Trigonox® T), Di-tert-butyl- peroxyisopropyl(benzol) (z.B. Perkadox® 14-40), Dicumylperoxid (z.B. Perkadox® BC40 oder Peroxan® DC-40 PK), Benzoylperoxid, 2,2-bis(tert-butylperoxy)diisopropylbenzol (z.B. Volcup® 40 AE), 3,2,5-Trimetyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexan, Di-tert-butyl-3,3,5- trimethylcyclohexylidendiperoxid (z.B. Trigonox® 29/40B PD-E), (2,5-bis(tert- butylperoxy)-2,5-dimetylhexan und 3,3,5,7,7-Pentametyl-1,2,4-trioxepan (z.B. Trigonox® 311). Bevorzugt kann als Peroxid-haltiges Vernetzungsmittel Dicumylperoxid, bspw. mit dem Handelsnamen Peroxan® DC-40 PK der Fa. Pergan, oder Di-tert-butyl- 3,3,5-trimethylcyclohexylidendiperoxid, bspw. mit dem Handelsnamen Trigonox® 29/40B PD-E der Fa. Akzonobel, eingesetzt werden. Suitable peroxide-containing crosslinking agents are known to experts. Examples include organic peroxides, e.g., alkyl and aryl peroxides, alkyl peric acid esters, aryl peric acid esters, diacyl peroxides, polyvalent peroxides such as 2,5-dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexyne-3 (e.g., Trigonox® 145-E85 or Trigonox® 145-45 B), di-tert-butyl peroxide (e.g., Trigonox® B), 2,5-dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexyne (e.g., Trigonox® 101), tert-butylcumyl peroxide (e.g., Trigonox® T), di-tert-butylperoxyisopropyl(benzene) (e.g., Perkadox® 14-40), dicumyl peroxide (e.g., Perkadox® BC40 or Peroxan® DC-40 PK). Benzoyl peroxide, 2,2-bis(tert-butylperoxy)diisopropylbenzene (e.g., Volcup® 40 AE), 3,2,5-trimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexane, di-tert-butyl-3,3,5-trimethylcyclohexylidene diperoxide (e.g., Trigonox® 29/40B PD-E), 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane, and 3,3,5,7,7-pentamethyl-1,2,4-trioxepane (e.g., Trigonox® 311). Preferably, dicumyl peroxide, e.g., under the trade name Peroxan® DC-40 PK from Pergan, or di-tert-butyl-3,3,5-trimethylcyclohexylidene diperoxide, e.g., with the trade name Trigonox® 29/40B PD-E from AkzoNobel.
Als Schwefel-haltiges Vernetzungsmittel wird erfindungsgemäß bevorzugt Schwefel eingesetzt, vorzugsweise auf einem Trägermaterial wie bspw. einem Elastomer, eingesetzt. Als Beispiel kann hier Rhenogran® S 80 der Fa. RheinChemie genannt werden, das auf einem Elastomer geträgerten Schwefel aufweist. According to the invention, sulfur is preferably used as a crosslinking agent, preferably on a carrier material such as an elastomer. Rhenogran® S 80 from RheinChemie, which has sulfur supported on an elastomer, can be mentioned as an example.
Neben dem eigentlichen Vernetzungsmittel kann die Kautschukzusammensetzung weitere Komponenten, wie Covernetzer, Vernetzungsbeschleuniger oder Vernetzungsinhibitoren enthalten. Für den Fall, dass die Kautschukzusammensetzung mindestens ein Peroxid-haltiges Vernetzungsmittel enthält, eignen sich als Covernetzer zum Beispiel Triallylisocyanurat (TAIC) (z.B. DIAKTM-7 von DuPont), N,N'-m- Phenylendimaleimid (z. B. HVATM-2® von DuPont Dow), Triallylcyanurat (TAC), flüssiges Polybutadien (z. B. Ricon® D153 von Ricon Resins), p-Chinodixon, p,p'- Dibenzoylchinodioxin, N-Methyl-N,N-dinitrosoanilin, Nitrobenzol, Diphenylguanidin, Trimethylolpropan-N,N'-m-phenylenmaleimid, N-Methyl-N,N'-m-phenylendimaleimid, Divinylbenzol, polyfunktionelle Methacrylatmonomere wie Ethylenglykoldimethacrylat, Diethylenglykoldimethacrylat, Polyethylenglykoldimethacrylat, T rimethylolpropantri- methacrylat und Allylmethacrylat sowie polyfunktionelle Vinylmonomere wie Vinylbutyrat und Vinylstearat. Bevorzugt eingesetzte Covernetzer für Peroxid-haltige Vernetzungsmittel sind Trimethylolpropantrimethacrylat (TRIM), Triallylisocyanurat (TAIC), N,N'-m-Phenylendimaleimid, Triallylcyanurat (TAC) und flüssiges Polybutadien. Besonders bevorzugt wird bei Anwesenheit eines Peroxid-haltigen Vernetzungsmittels Trimethylolpropantrimethacrylat (TRIM) als Covernetzer eingesetzt. In addition to the actual crosslinking agent, the rubber composition can contain other components such as cover crosslinkers, crosslinking accelerators or crosslinking inhibitors. In the event that the rubber composition contains at least one peroxide-containing crosslinking agent, suitable cover crosslinkers include, for example, triallyl cyanocyanurate (TAIC) (e.g., DIAK™-7 from DuPont), N,N'-m-phenylenedimaleimide (e.g., HVA™-2® from DuPont Dow), triallyl cyanurate (TAC), liquid polybutadiene (e.g., Ricon® D153 from Ricon Resins), p-quinodixone, p,p'-dibenzoylquinodioxine, N-methyl-N,N-dinitrosoaniline, nitrobenzene, diphenylguanidine, trimethylolpropane-N,N'-m-phenylenedimaleimide, N-methyl-N,N'-m-phenylenedimaleimide, divinylbenzene, and polyfunctional methacrylate monomers such as ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, and polyethylene glycol dimethacrylate. rimethylolpropanetri- Methacrylate and allyl methacrylate, as well as polyfunctional vinyl monomers such as vinyl butyrate and vinyl stearate, are used as cover-linking agents. Preferred cover-linking agents for peroxide-containing crosslinking agents are trimethylolpropane trimethacrylate (TRIM), triallyl isocyanurate (TAIC), N,N'-m-phenylenedimaleimide, triallyl cyanurate (TAC), and liquid polybutadiene. Trimethylolpropane trimethacrylate (TRIM) is particularly preferred as a cover-linking agent when a peroxide-containing crosslinking agent is present.
Da manche der vorstehend genannten Vernetzungsmittel und insbesondere Schwefel allein relativ reaktionsträge sein können, können in der Kautschukzusammensetzung Beschleuniger eingesetzt werden, um die Vemetzungszeiten wirtschaftlicher zu machen. Daneben ermöglicht der Einsatz von Beschleunigern die Durchführung der Vernetzung bei deutlich niedrigeren Temperaturen, was wiederum in weniger wärmebedingten Materialschäden am vernetzten Elastomer und einer verbesserten Alterungsbeständigkeit resultiert. Since some of the aforementioned crosslinking agents, and sulfur in particular, can be relatively unreactive on its own, accelerators can be used in the rubber composition to make crosslinking times more economical. Furthermore, the use of accelerators allows crosslinking to be carried out at significantly lower temperatures, which in turn results in less heat-related material damage to the crosslinked elastomer and improved aging resistance.
Die Verwendung eines geeigneten Beschleunigers ist abhängig von dem eingesetzten Vernetzungsmittel sowie dem zu vernetzenden Kautschuk. Dem Fachmann ist grundsätzlich bekannt, welche Vernetzungsmittel mit welchen Beschleunigern synergieren und für welche Kautschuke sie geeignet sind. Beschleuniger werden vor allem bei der Vernetzung mit Schwefel (Vulkanisation) eingesetzt, aber auch bei der Vernetzung mit Peroxiden können geeignete Beschleuniger zum Einsatz kommen. The choice of a suitable accelerator depends on the crosslinking agent used and the rubber to be crosslinked. Those skilled in the art generally know which crosslinking agents synergize with which accelerators and for which rubbers they are suitable. Accelerators are primarily used in crosslinking with sulfur (vulcanization), but suitable accelerators can also be used in crosslinking with peroxides.
Geeignete Beschleuniger umfassen beispielsweise Sulfenamide, Thiazole, Thiurame, Dithiocarbamate, Guanidine, Thioharnstoffe, Aldehyd-Amin-Kondensate, Amine, Xanthogenate, Dithiophosphate oder Triazine. Entsprechende Verbindungen sind dem Fachmann im Allgemeinen bekannt und sind beispielsweise in „Engels H., Weidenhaupt H., Pieroth M., Hofmann W., Meting K.-H., Mergenhagen T., et al. Rubber, 9. Chemicals and Additives; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co; 2011“ aufgeführt, worauf hier ausdrücklich vollumfänglich Bezug genommen wird. Suitable accelerators include, for example, sulfenamides, thiazoles, thiurams, dithiocarbamates, guanidines, thioureas, aldehyde-amine condensates, amines, xanthates, dithiophosphates, or triazines. Such compounds are generally known to those skilled in the art and are listed, for example, in "Engels H., Weidenhaupt H., Pieroth M., Hofmann W., Meting K.-H., Mergenhagen T., et al. Rubber, 9. Chemicals and Additives; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH &Co; 2011", to which full reference is expressly made here.
Sulfenamide gehören zu den am gängigsten eingesetzten Beschleunigern und werden durch Reaktion von 2-Mercaptobenzothiazol mit einem primären oder sekundären Amin unter oxidativen Bedingungen erhalten. Geeignete Sulfenamide umfassen beispielsweise N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamid (CBS), N-tert-butyl-2-benzo- thiazylsulfenamid (TBBS), 2-Morpholinothiobenzothiazol (MBS), N,N-dicyclo-2-benzo- thiazylsulfenamid (DCBS) oder N-Oxydiethylenthiocarbamyl-N‘-oxydiethylensulfenamid (OTOS). Sulfenamides are among the most commonly used accelerators and are obtained by reacting 2-mercaptobenzothiazole with a primary or secondary amine under oxidative conditions. Suitable sulfenamides include, for example, N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide (CBS) and N-tert-butyl-2-benzo- thiazylsulfenamide (TBBS), 2-morpholinothiobenzothiazole (MBS), N,N-dicyclo-2-benzothiazylsulfenamide (DCBS) or N-oxydiethylenethiocarbamyl-N'-oxydiethylenesulfenamide (OTOS).
Als Thiazole kommen bei der Vernetzung von Kautschuk üblicherweise 2- Mercaptobenzothiazol und dessen Derivate zum Einsatz. Die gängigsten Thiazole sind 2-Mercaptobenzothiazol (MBT), Dibenzothiazyldisulfid (MBTS) und das Zinksalz von 2- Mercaptobenzothiazol (ZMBT). The thiazoles typically used in rubber crosslinking are 2-mercaptobenzothiazole and its derivatives. The most common thiazoles are 2-mercaptobenzothiazole (MBT), dibenzothiazole disulfide (MBTS), and the zinc salt of 2-mercaptobenzothiazole (ZMBT).
Unter der Stoffklasse der Thiurame kommen für die Vernetzung von Kautschuk vor allem Tetramethylthiuramdisulfid (TMTD), Tetramethylthiurammonosulfid (TMTM), Tetraethylthiuramdisulfid (TETD), Dipentamethylenthiuramtetrasulfid (DPTT) und Tetrabenzylthiuramdisulfid (TBzTD) zum Einsatz. Among the class of substances known as thiurams, tetramethylthiuram disulfide (TMTD), tetramethylthiuram monosulfide (TMTM), tetraethylthiuram disulfide (TETD), dipentamethylenethiuram tetrasulfide (DPTT) and tetrabenzylthiuram disulfide (TBzTD) are primarily used for crosslinking rubber.
Dithiocarbamate gehören zu den stärksten Beschleunigern bei der Vulkanisation mit Schwefel. Die bekanntesten Vertreter dieser Stoffklasse umfassen Zink-N-Diethyl- dithiocarbamat (ZDEC), Zink-N-Dimethyldithiocarbamat (ZDMC), Zink-N-Dibutyldithio- carbamat (ZDBC), Zink-Ethylphenyldithiocarbamat (ZEPC), Zink-Pentamethylendithio- carbamat (Z5MC) und Zink-Dibenzyldithiocarbamat (ZBEC). Neben den vorstehend genannten Zinksalzen können beispielsweise auch die entsprechenden Piperidinium-, Kupfer-, Alkali- oder Erdalkalisalze verwendet werden. Dithiocarbamates are among the most powerful accelerators in sulfur-based vulcanization. The best-known representatives of this class of substances include zinc N-diethyldithiocarbamate (ZDEC), zinc N-dimethyldithiocarbamate (ZDMC), zinc N-dibutyldithiocarbamate (ZDBC), zinc ethylphenyldithiocarbamate (ZEPC), zinc pentamethylenedithiocarbamate (Z5MC), and zinc dibenzyldithiocarbamate (ZBEC). In addition to the zinc salts mentioned above, the corresponding piperidinium, copper, alkali, or alkaline earth salts can also be used, for example.
Guanidin-basierte Beschleuniger gehören zu den eher schwächeren Beschleunigern, weshalb sie oft nur in Kombination mit anderen Beschleunigern wie Sulfenamiden und/oder Thiazolen verwendet werden. Zu den bekanntesten Guanidin-basierten Vulkanisationsbeschleunigern gehören N,N‘-Diphenylguanidin (DPG), N,N‘-Di-o- tolylguanidin und 1-(o-Tolyl)-biguanid (OTBG). Guanidine-based accelerators are among the weaker accelerators, which is why they are often used only in combination with other accelerators such as sulfenamides and/or thiazoles. The best-known guanidine-based vulcanization accelerators include N,N'-diphenylguanidine (DPG), N,N'-di-o-tolylguanidine, and 1-(o-tolyl)-biguanide (OTBG).
Als Thioharnstoffe werden vorwiegend Ethylenthioharnstoff (ETU; 2-Mercapto- imidazolin) und Diethylenthioharnstoff (DETU) verwendet, wobei der Einsatz von Thioharnstoffen aufgrund deren teratogener Eigenschaften immer weiter zurückgeht. The thioureas predominantly used are ethylenethiourea (ETU; 2-mercaptoimidazoline) and diethylenethiourea (DETU), although the use of thioureas is steadily declining due to their teratogenic properties.
Aldehyd-Amin-Kondensate weisen abhängig vom kondensierten Amin sehr unterschiedliche Eigenschaften als Beschleuniger auf. Als gängigere Vertreter dieser Stoffklasse sind insbesondere Hexamethylentetramin (HMTA), Tricrotonylidentetramin und die Kondensationsprodukte aus Butyraldehyd und Anilin zu nennen. Aldehyde-amine condensates exhibit very different accelerator properties depending on the condensed amine. More common examples of these are... This class of substances includes, in particular, hexamethylenetetramine (HMTA), tricrotonylidenetetramine and the condensation products of butyraldehyde and aniline.
Amine kommen oft vor allem als sekundäre Beschleuniger in Kombination mit weiteren Beschleunigern zum Einsatz. Cyclohexylethylamin sowie Diethanolamine und Triethanolamine sind Beispiele für industriell eingesetzte Amin-basierte Beschleuniger. Amines are often used primarily as secondary accelerators in combination with other accelerators. Cyclohexylethylamine, as well as diethanolamines and triethanolamines, are examples of industrially used amine-based accelerators.
Dithiophosphate werden vor allem bei der Vernetzung des Kautschuks EPDM mit Schwefel in Kombination mit Thiazolen, Sulfenamiden oder Dithiocarbamaten eingesetzt, können aber grundsätzlich auch für andere Kautschuke verwendet werden. Die gängigsten Dithiophosphate umfassen Zink-Dialkyldithiophosphate (ZDTP), Kupfer- Dialkyldithiophosphate oder Zink-Amin-Dithiophosphate. Dithiophosphates are primarily used in the crosslinking of EPDM rubber with sulfur in combination with thiazoles, sulfenamides, or dithiocarbamates, but can also be used for other rubbers. The most common dithiophosphates include zinc dialkyldithiophosphates (ZDTP), copper dialkyldithiophosphates, and zinc amine dithiophosphates.
Xanthogenate sind Salze von O-Alkylestern mit Dithiokohlensäure und umfassen beispielsweise Natrium-Isopropylxanthogenat, Zink-Isopropylxanthogenat und Zink- Dibutylxanthogenat. Xanthates are salts of O-alkyl esters with dithiocarbonic acid and include, for example, sodium isopropyl xanthate, zinc isopropyl xanthate and zinc dibutyl xanthate.
Neben den vorstehend genannten Beschleunigern gibt es weitere dem Fachmann bekannte Beschleuniger, die je nach Literaturquelle auch oft als Aktivatoren bezeichnet werden. Solche Beschleuniger werden bei der Vernetzung vorzugsweise eingesetzt, um die Aktivität eines anderen Beschleunigers zu erhöhen. In addition to the accelerators mentioned above, there are other accelerators known to those skilled in the art, which are often referred to as activators depending on the source. Such accelerators are preferably used in crosslinking to increase the activity of another accelerator.
Anorganische Verbindungen mit aktivierenden Eigenschaften, die sich als Beschleuniger eignen, umfassen insbesondere SnCl2, ZnCl2, ZnO, MgO, CaO, PbO und PbsO4, wobei SnCh, ZnCh und ZnO bevorzugt und ZnO am meisten bevorzugt eingesetzt werden. Neben den vorstehend genannten anorganischen Verbindungen haben auch Fettsäuren aktivierende Eigenschaften, weshalb sie häufig in Kombination mit anderen Beschleunigern eingesetzt werden. Neben ihren aktivierenden Eigenschaften können Fettsäuren die Verarbeitbarkeit und die Verteilung von Füllstoffen in der erfindungsgemäßen Kautschukzusammensetzung verbessern. Zu den gängigsten Vertretern dieser Stoffklasse gehören insbesondere Stearinsäure und Zink-Stearat Inorganic compounds with activating properties suitable as accelerators include, in particular, SnCl₂, ZnCl₂, ZnO, MgO, CaO, PbO, and PbsO₄, with SnCh₂, ZnCh₂, and ZnO being preferred and ZnO being the most preferred. In addition to the aforementioned inorganic compounds, fatty acids also possess activating properties and are therefore frequently used in combination with other accelerators. Besides their activating properties, fatty acids can improve the processability and distribution of fillers in the rubber composition according to the invention. Among the most common representatives of this class of substances are, in particular, stearic acid and zinc stearate.
Erfindungsgemäß ist es besonders bevorzugt, dass die Kautschukzusammensetzung als Vernetzungskomponente sowohl ein Schwefel-haltiges Vernetzungsmittel als auch ein Peroxid-haltiges Vernetzungsmittel aufweist. Dies hat den Vorteil, dass die gleiche Haftungsschicht für alle denkbaren Funktionsschichten verwendet werden kann, d. h. zum einen für Funktionsschichten, die Schwefel-vernetzt oder -vernetzbar sind, und zum anderen für Funktionsschichten, die Peroxid-vernetzt oder -vernetzbar sind, da eine Haftungsschicht mit beiden Vernetzungsmitteln für alle denkbaren Funktionsschichten eine gute Haftung bietet. According to the invention, it is particularly preferred that the rubber composition, as a crosslinking component, includes both a sulfur-containing crosslinking agent and It contains a peroxide-based crosslinking agent. This has the advantage that the same adhesion layer can be used for all conceivable functional layers, i.e., on the one hand for functional layers that are sulfur-crosslinked or crosslinkable, and on the other hand for functional layers that are peroxide-crosslinked or crosslinkable, since an adhesion layer with both crosslinking agents offers good adhesion for all conceivable functional layers.
Liegt in der Kautschukzusammensetzung ein Peroxid als Vernetzungsmittel vor, so liegt das Gewichtsverhältnis von Kautschuk zu dem Peroxid im Bereich von 100:15 bis 100:0,5, stärker bevorzugt im Bereich von 100:10 bis 100:2 und am stärksten bevorzugt im Bereich von 100:8 bis 100:4. Liegt in der Kautschukzusammensetzung Schwefel als Vernetzungsmittel vor, so liegt das Gewichtsverhältnis von Kautschuk zu Schwefel im Bereich von 100:5 bis 100:0,1 , stärker bevorzugt im Bereich von 100:2 bis 100:0,2 und am stärksten bevorzugt im Bereich von 100:1 bis 100:0,3. If the rubber composition contains a peroxide as a crosslinking agent, the weight ratio of rubber to peroxide is in the range of 100:15 to 100:0.5, more preferably in the range of 100:10 to 100:2, and most preferably in the range of 100:8 to 100:4. If the rubber composition contains sulfur as a crosslinking agent, the weight ratio of rubber to sulfur is in the range of 100:5 to 100:0.1, more preferably in the range of 100:2 to 100:0.2, and most preferably in the range of 100:1 to 100:0.3.
In einerweiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Walzenzylindervorläufers weist die Kautschukzusammensetzung vorzugsweise sowohl die Komponente (C1), als auch die Komponente (C2) auf. Die Komponente (C1) sorgt für eine gute Haftung auf Metall, insbesondere Aluminium oder Edelstahl, wobei die Komponente (O2) für eine gute Haftung auf einem Polyamid oder einem Kohlefaser- oder Glasfaser-verstärkten Kunststoff sorgt. In a further embodiment of the roller cylinder precursor according to the invention, the rubber composition preferably comprises both component (C1) and component (C2). Component (C1) ensures good adhesion to metal, in particular aluminum or stainless steel, while component (C2) ensures good adhesion to a polyamide or a carbon fiber or glass fiber reinforced plastic.
Deshalb ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass in dem Fall, in dem die Oberfläche des Walzenzylinderkerns Metall aufweist, die Kautschukzusammensetzung die Komponente (C1) enthält. Therefore, according to the invention, it is preferred that, in the case where the surface of the roller cylinder core has metal, the rubber composition contains component (C1).
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass in dem Fall, in dem die Oberfläche des Walzenzylinderkerns ein Polyamid oder einen Kohlefaser- oder Glasfaserverstärkten Kunststoff aufweist, die Kautschukzusammensetzung die Komponente (O2) enthält. Furthermore, according to the invention, it is preferred that in the case where the surface of the roller cylinder core has a polyamide or a carbon fiber or glass fiber reinforced plastic, the rubber composition contains the component (O2).
Enthält die Kautschukzusammensetzung die beiden Komponenten (C1) und (O2), so kann sie sowohl für Oberflächen von Walzenzylinderkernen, die ein Metall aufweisen, als auch für Oberflächen von Walzenzylinderkernen, die ein Polyamid oder einen Kohlefaser- oder Glasfaser-verstärkten Kunststoff aufweisen, eingesetzt werden. If the rubber composition contains the two components (C1) and (O2), it can be used for surfaces of roller cylinder cores that have a metal, as well as for surfaces of roller cylinder cores that have a polyamide or a carbon fiber or glass fiber reinforced plastic can be used.
Die Komponente (01) ist ein Zinksalz einer Alkencarbonsäure, vorzugsweise einer C2- 10-Alkencarbonsäure, noch stärker bevorzugt einer C2-5-Alkencarbonsäure, und am stärksten bevorzugt einer Ethencarbonsäure, d.h. die Komponente (01) ist vorzugsweise Zink-Diacrylat. Eine solche Verbindung sichert eine Haftung zu Oberflächen von Walzenzylinderkernen aus Metall. Die Zinkionen sorgen für eine Bindung zu dem Metall, wohingegen die Alkencarbonsäure eine Verbindung zu der Kautschukzusammensetzung sichert, da die Doppelbindung der Alkencarbonsäure bei der Vernetzung der Kautschukzusammensetzung teilnimmt. So ist bspw. Zinkdiacrylat unter dem Handelsnamen Dymalink® 633 G der Fa. Cray Valley erfindungsgemäß einsetzbar. Component (01) is a zinc salt of an alkenecarboxylic acid, preferably a C2-10 alkenecarboxylic acid, more preferably a C2-5 alkenecarboxylic acid, and most preferably an ethenecarboxylic acid; i.e., component (01) is preferably zinc diacrylate. Such a compound ensures adhesion to the surfaces of metal cylinder cores. The zinc ions provide a bond to the metal, whereas the alkenecarboxylic acid ensures a bond to the rubber composition, since the double bond of the alkenecarboxylic acid participates in the crosslinking of the rubber composition. For example, zinc diacrylate can be used according to the invention under the trade name Dymalink® 633 G from Cray Valley.
Die Komponente (02) weist sowohl einen Aromaten mit mindestens einer OH-Gruppe oder mindestens einer Alkylcarbonyloxy-Gruppe als auch ein aromatisches oder aliphatisches Formaldehydharz auf. Component (02) comprises both an aromatic compound with at least one OH group or at least one alkylcarbonyloxy group and an aromatic or aliphatic formaldehyde resin.
In dem Aromaten mit mindestens einer OH-Gruppe oder mindestens einer Alkylcarbonyloxy-Gruppe ist der Aromat vorzugsweise einer mit 6 bis 12 aromatischen Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Phenol oder ein Phenolderivat oder Resorcin (1,3- Dihydroxybenzol) oder ein Resorcinderivat. Die Alkylcarbonyloxy-Gruppe ist vorzugsweise eine Ci-s-Alkylcarbonyloxy-Gruppe, stärker bevorzugt eine C1.3- Alkylcarbonyloxy-Gruppe und am stärksten bevorzugt eine Acetoxy-Gruppe. Besonders bevorzugt ist der Aromat 1,3-Diacetoxybenzol, wie es bspw. unter dem Handelsnamen Cohedur® RK der Fa. RheinChemie erhältlich ist. In the aromatic compound with at least one OH group or at least one alkylcarbonyloxy group, the aromatic compound is preferably one with 6 to 12 aromatic carbon atoms, preferably phenol or a phenol derivative, or resorcinol (1,3-dihydroxybenzene) or a resorcinol derivative. The alkylcarbonyloxy group is preferably a C1,3-alkylcarbonyloxy group, more preferably a C1,3-alkylcarbonyloxy group, and most preferably an acetoxy group. The aromatic compound 1,3-diacetoxybenzene, as available, for example, under the trade name Cohedur® RK from RheinChemie, is particularly preferred.
Das aromatische oder aliphatische Formaldehydharz ist vorzugsweise eines, das aus der säurekatalysierten Reaktion eines Aromaten oder eines aliphatischen Alkohols mit Formaldehyd entsteht. Stärker bevorzugt ist das Formaldehydharz ein aromatisches Formaldehydharz, wie bspw. Toluol-Formaldehydharz oder Xylol-Formaldehydharz, vorzugsweise ein Xylol-Formaldehydharz. Ein geeignetes Xylol-Formaldehydharz ist bspw. unter dem Handelsnamen Deotack 70 DL der Fa. DOG (Deutsche Ölfabrik Gesellschaft für chemische Erzeugnisse mbH & Co. KG) erhältlich. Es konnte festgestellt werden, dass das Reaktionsprodukt der beiden Bestandteile der Komponente (C2) die Affinität der Haftungsschicht zu Walzenzylinderkernen erhöht, deren Oberfläche ein Polyamid oder einen Kohlefaser- oder Glasfaser-verstärkten Kunststoff aufweist. The aromatic or aliphatic formaldehyde resin is preferably one produced by the acid-catalyzed reaction of an aromatic compound or an aliphatic alcohol with formaldehyde. More preferably, the formaldehyde resin is an aromatic formaldehyde resin, such as toluene-formaldehyde resin or xylene-formaldehyde resin, preferably a xylene-formaldehyde resin. A suitable xylene-formaldehyde resin is available, for example, under the trade name Deotack 70 DL from DOG (Deutsche Ölfabrik Gesellschaft für chemische Erzeugnisse mbH & Co. KG). It was found that the reaction product of the two components of component (C2) increases the affinity of the adhesion layer to roller cylinder cores whose surface has a polyamide or a carbon fiber or glass fiber reinforced plastic.
Liegt die Komponente (01), also das Zinksalz der Alkencarbonsäure, in der Kautschukzusammensetzung vor, dann liegt das Verhältnis von unvernetztem Kautschuk zu der Komponente (C1) im Bereich von 100:5 bis 100:50, stärker bevorzugt im Bereich von 100:7 bis 100:45 und am stärksten bevorzugt im Bereich von 100:10 bis 100:40. Eine zu geringe Menge gewährleistet keine ausreichende Haftung zu Metalloberflächen, eine zu hohe Menge ist nachteilig für die gewünschten mechanischen Eigenschaften. If component (01), i.e., the zinc salt of the alkenecarboxylic acid, is present in the rubber composition, then the ratio of uncrosslinked rubber to component (C1) is in the range of 100:5 to 100:50, more preferably in the range of 100:7 to 100:45, and most preferably in the range of 100:10 to 100:40. Too low an amount does not ensure sufficient adhesion to metal surfaces, while too high an amount is detrimental to the desired mechanical properties.
Liegt die Komponente (C2) in der Kautschukzusammensetzung vor, dann liegt das Verhältnis von unvernetztem Kautschuk zu dem Aromaten mit mindestens einer OHGruppe oder mindestens einer Alkylcarbonyloxy-Gruppe im Bereich von 100:0,1 bis 100:10, stärker bevorzugt im Bereich von 100:0,5 bis 100:8 und am stärksten bevorzugt im Bereich von 100:1 bis 100:5. In diesem Fall liegt das Verhältnis von unvernetztem Kautschuk zu dem Formaldehydharz im Bereich von 100:0,5 bis 100:10, stärker bevorzugt im Bereich von 100:1 bis 100:7 und am stärksten bevorzugt im Bereich von 100:2 bis 100:5. Eine zu geringe Menge der beiden zuvor genannten Bestandteile gewährleistet keine ausreichende Haftung zu Walzenkernen mit einer Kunststoffoberfläche, eine zu hohe Menge ist nachteilig für die gewünschten mechanischen Eigenschaften. If component (C2) is present in the rubber composition, then the ratio of uncrosslinked rubber to the aromatic compound with at least one OH group or at least one alkylcarbonyloxy group is in the range of 100:0.1 to 100:10, more preferably in the range of 100:0.5 to 100:8, and most preferably in the range of 100:1 to 100:5. In this case, the ratio of uncrosslinked rubber to the formaldehyde resin is in the range of 100:0.5 to 100:10, more preferably in the range of 100:1 to 100:7, and most preferably in the range of 100:2 to 100:5. An insufficient amount of either of the aforementioned components does not ensure adequate adhesion to roller cores with a plastic surface, while an excessive amount is detrimental to the desired mechanical properties.
Weiterhin kann die erfindungsgemäß verwendbare unvernetzte Kautschukmischung Haftungsverbesserer enthalten, wie bspw. ein Alkali- oder Erdalkalioxid oder organische Silane. So wird vorzugsweise Magnesiumoxid eingesetzt, das bspw. unter dem Handelsnamen Maglite® DE oder Luvomag® 280 der Fa. Lehmann & Voss erhältlich ist. Als organische Silane können solche eingesetzt werden, die eine ungesättigte C-C- Bindung, wie eine Vinylgruppe, aufweisen. Ein Beispiel hierfür ist Vinyltriethoxysilan, das bspw. unter dem Handelsnamen Dynasylan® 6498 der Fa. Evonik erhältlich ist. Furthermore, the uncrosslinked rubber compound usable according to the invention can contain adhesion improvers, such as an alkali or alkaline earth oxide or organic silanes. Magnesium oxide is preferably used, which is available, for example, under the trade names Maglite® DE or Luvomag® 280 from Lehmann & Voss. Organic silanes that have an unsaturated C-C bond, such as a vinyl group, can be used. An example of this is vinyltriethoxysilane, which is available, for example, under the trade name Dynasylan® 6498 from Evonik.
Die erfindungsgemäß verwendbare unvernetzte Kautschukmischung kann auch einen oder mehrere der folgenden Stoffe enthalten: Weichmacher, Füllstoffe, Klebrigmacher, Farbpigmente, Verarbeitungshilfsmittel, Alterungsschutzmittel und Stabilisatoren. The uncrosslinked rubber compound usable according to the invention can also be or contain several of the following substances: plasticizers, fillers, tackifiers, color pigments, processing aids, antioxidants and stabilizers.
Geeignete Weichmacher sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Geeignete Weichmacher für polare Elastomere (EVM, NBR, H-NBR, AEM, etc.) sind z.B. Ester- Weichmacher, wie Phthalsäureester, beispielsweise Dioctylphthalat, Diisooctylphthalat, Dinonylphthalat oder Diisodecylphthalat; aliphatische Ester, wie Dioctylsäureester, Diethylhexyladipat oder Dioctylsebacinsäureester; Phosphorsäureester wie Trikresylphosphorsäureester, Diphenylkresylsäureester oder Trioctylphosphat; Polyester, wie Polyphthalsäureester, Polyadepinsäureester oder Polyesterether. Suitable plasticizers are generally known to those skilled in the art. Suitable plasticizers for polar elastomers (EVM, NBR, H-NBR, AEM, etc.) include, for example, ester plasticizers such as phthalic acid esters, for instance dioctyl phthalate, diisooctyl phthalate, dinonyl phthalate, or diisodecyl phthalate; aliphatic esters such as dioctyl esters, diethylhexyl adipate, or dioctyl sebacic acid ester; phosphoric acid esters such as tricresyl phosphoric acid esters, diphenylcresylic acid esters, or trioctyl phosphate; and polyesters such as polyphthalic acid esters, polyadepic acid esters, or polyester ethers.
Geeignete Weichmacher für unpolare Elastomere (z.B. NR, IR, BR, PNR, HR, EPM, EPDM, SBR,) sind technische oder medizinische Mineral- oder Weißöle, native Öle, wie beispielsweise Soja- oder Rapsöl, ferner Alkylsulfonylester, insbesondere Alkylsulfonylphenylester, wobei die Alkylsubstituenten lineare und/oder verzweigte Alkylketten mit >5 C-Atomen enthalten. Ferner Di- oder Tri-Alkylester der Mellitsäure, wobei die Alkylsubstituenten vorzugsweise lineare und/oder verzweigte Alkylketten mit >4 C-Atomen enthalten. Des Weiteren finden auch Alkylester von Di-, Tri- und höheren Polycarbonsäuren, wobei die Alkylsubstituenten vorzugsweise lineare und/oder verzweigte Alkylketten sind, als entsprechende Weichmacher Verwendung. Als Beispiele seien genannt: Adipinsäure-di-2-ethylhexylester und Tributyl-O-acetylcitrat. Weiterhin können auch Carbonsäureester von Mono- und/oder Polyalkylenglycolen als Weichmacher eingesetzt werden, wie beispielsweise Ethylenglycoladipat. Suitable plasticizers for nonpolar elastomers (e.g., NR, IR, BR, PNR, HR, EPM, EPDM, SBR) include technical or medical mineral or white oils, virgin oils such as soybean or rapeseed oil, and alkylsulfonyl esters, particularly alkylsulfonylphenyl esters, wherein the alkyl substituents contain linear and/or branched alkyl chains with >5 carbon atoms. Also suitable are di- or tri-alkyl esters of melitic acid, wherein the alkyl substituents preferably contain linear and/or branched alkyl chains with >4 carbon atoms. Furthermore, alkyl esters of di-, tri-, and higher polycarboxylic acids, wherein the alkyl substituents are preferably linear and/or branched alkyl chains, are also used as plasticizers. Examples include adipic acid di-2-ethylhexyl ester and tributyl O-acetyl citrate. Furthermore, carboxylic acid esters of mono- and/or polyalkylene glycols can also be used as plasticizers, such as ethylene glycol adipate.
Als geeignete Weichmacher können auch Mischungen der beschriebenen Substanzklassen eingesetzt werden. Suitable plasticizers can also be mixtures of the described substance classes.
Erfindungsgemäß bevorzugte Weichmacher sind organische Säureester, wie Ester der Adipinsäure, und organische oder anorganische Öle, bspw. Paraffinöl. Als Ester der Adipinsäure kann erfindungsgemäß bspw. Diethylhexyladipat eingesetzt werden, wie es bspw. unter dem Handelsnamen DIOCTYLADIPAT DOA der Fa. Krahn Chemie erhältlich ist. Ein erfindungsgemäß einsetzbares Paraffinöl ist bspw. unter dem Handelsnamen SHELL CATENEX H 779 der Fa. Shell Chemie erhältlich. Geeignete Füllstoffe sind beispielsweise Ruß, Kreide (Calciumcarbonat), Kaolin, Kaolinit, calciniertes Kaolin (z.B. Pole-star® 200 P), Siliciumdioxid, Kieselerde, Quarz, Talkum (Magnesiumsilicat), Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Hydrat, Aluminiumtrihydrat, Aluminiumsilicat, Calciumoxid, Alkali- oder Erdalkalicarbonate, wie Natriumcarbonat oder Calciumcarbonat, Calciumsilicat, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Magnesiumcarbonat, Magnesiumsilicat, Bariumsulfat, Zinkcarbonat, Titanoxid, silanisierte Kaoline, silanisiertes Silicat, beschichtete Kreide, behandelte Kaoline, pyrogene Kieselsäure, hydrophobierte pyrogene Kieselsäure (z.B. Aerosil® 972), synthetische amorphe Fällungskieselsäure (Silica), nanoskalige Füllstoffe wie Kohlenstoff-Nanofibrillen, Nanoteilchen in Plättchenform oder nanoskalige Siliciumdioxid-Hydrate und Mineralien. Insbesondere kann erfindungsgemäß ein weißer Füllstoff, wie bspw. Siliciumdioxid eingesetzt werden, wie er bspw. unter dem Handelsnamen Ultrasil® VN 3 der Fa. Evonik erhältlich ist. Weiterhin kann erfindungsgemäß ein leitfähiger Füllstoff, wie Ruß, eingesetzt werden, wenn es erwünscht ist, dass statische Aufladungen vermieden werden sollen. Solche statischen Aufladungen können beispielsweise beim Bedrucken von Folien oder Papier entstehen und führen zu Überschlägen, die wiederum in Bränden oder Verletzungen resultieren können. Ein geeigneter leitfähiger Ruß ist bspw. unter dem Handelsnamen Ensaco 250 Granular der Firma Imerys erhältlich. Preferred plasticizers according to the invention are organic acid esters, such as adipic acid esters, and organic or inorganic oils, e.g., paraffin oil. For example, diethylhexyl adipate, available under the trade name DIOCTYLADIPATE DOA from Krahn Chemie, can be used as an adipic acid ester according to the invention. A paraffin oil suitable for use according to the invention is available under the trade name SHELL CATENEX H 779 from Shell Chemie. Suitable fillers include, for example, carbon black, chalk (calcium carbonate), kaolin, kaolinite, calcined kaolin (e.g., Pole-star® 200 P), silicon dioxide, silica, quartz, talc (magnesium silicate), aluminum oxide, aluminum oxide hydrate, aluminum trihydrate, aluminum silicate, calcium oxide, alkali or alkaline earth carbonates such as sodium carbonate or calcium carbonate, calcium silicate, magnesium oxide, magnesium hydroxide, magnesium carbonate, magnesium silicate, barium sulfate, zinc carbonate, titanium dioxide, silanized kaolins, silanized silica, coated chalk, treated kaolins, pyrogenic silica, hydrophobized pyrogenic silica (e.g., Aerosil® 972), synthetic amorphous precipitated silica (silica), nanoscale fillers such as carbon nanofibrils, platelet-shaped nanoparticles, or nanoscale silicon dioxide hydrates and minerals. In particular, according to the invention, a white filler, such as silicon dioxide, can be used, for example, as is available under the trade name Ultrasil® VN 3 from Evonik. Furthermore, according to the invention, a conductive filler, such as carbon black, can be used if it is desirable to avoid static charges. Such static charges can occur, for example, when printing on films or paper and lead to arcing, which in turn can result in fires or injuries. A suitable conductive carbon black is available, for example, under the trade name Ensaco 250 Granular from Imerys.
Als Klebrigmacher können erfindungsgemäß Harze, wie Petroleumharz, eingesetzt werden, wie es bspw. unter dem Handelsnamen C5 BT-1200 der Fa. Bitoner erhältlich ist. Resins such as petroleum resin, which is available, for example, under the trade name C5 BT-1200 from the company Bitoner, can be used as adhesives according to the invention.
Als Farbpigment kann jedes Farbpigment eingesetzt werden, dass die gewünschten Eigenschaften der Kautschukzusammensetzung nicht nachteilig beeinflusst. Geeignete Pigmente und Farbstoffe umfassen beispielsweise Titandioxid, Litophone, Eisenoxid, Ultramarinblau und Antimonsulfit. Ein erfindungsgemäß einsetzbares weißes Farbpigment ist bspw. Titan(IV)oxid, das bspw. unter dem Handelsnamen KA 100 der Fa. Ter Hell & Co. erhältlich ist. Any color pigment that does not adversely affect the desired properties of the rubber composition can be used as a color pigment. Suitable pigments and dyes include, for example, titanium dioxide, lithophone, iron oxide, ultramarine blue, and antimony sulfite. A white color pigment that can be used according to the invention is, for example, titanium(IV) oxide, which is available, for instance, under the trade name KA 100 from Ter Hell & Co.
Weiterhin können in der erfindungsgemäß verwendbaren unvernetzten Kautschukzusammensetzung Verarbeitungshilfsmittel eingesetzt werden. Verarbeitungshilfsmittel umfassen beispielsweise Entformungsmittel, Trennmittel, Antischäummittel, Schäumhilfen, Dispergiermittel, Treibmittel, Anti-Blocking-Agentien und Viskositätsmodifikatoren und sind dem Fachmann im Allgemeinen bekannt. Furthermore, processing aids can be used in the uncrosslinked rubber composition usable according to the invention. Processing aids include, for example, demolding agents, release agents, Antifoaming agents, foaming aids, dispersing agents, propellants, anti-blocking agents and viscosity modifiers are generally known to those skilled in the art.
Als Alterungsschutzmittel können bspw. Phenylaniline, wie bspw. 4-(1-Methyl-1- phenylethyl)-N-[4-(1-methyl-1-phenylethyl)phenyl]anilin eingesetzt werden, das bspw. unter dem Handelsnamen Naugard® 445 der Fa. Lehmann & Voss erhältlich ist. For example, phenylanilines such as 4-(1-methyl-1-phenylethyl)-N-[4-(1-methyl-1-phenylethyl)phenyl]aniline, which is available under the trade name Naugard® 445 from Lehmann & Voss, can be used as anti-aging agents.
Beispiele für Stabilisatoren sind Polycarbodiimide (z.B. Rhenogran®, PCD-50), substituierte Bisphenole, Dihydrochinoline, Diphenylamine, Phenylnaphthylamine, Paraphenylendiamine, Benzimidazole, p-Dicumyldiphenylamin (z.B. Naugard® 445), styrolisiertes Diphenylamin (z.B. Vulcanox® DDA), Zinksalz von Methylmercaptobenzimidazol (z.B. Vulcanox® ZMB2), polymerisiertes 1 ,2-Dihydro- 2,2,4-trimethylchinolin (z.B. Vulcanox® HS), Thiodiethylen-bis(3,5-di-tert-butyl-4- hydroxy)hydrocinamat, Tiodiethylen-bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat] (z.B. Irganox® 1035).. Examples of stabilizers include polycarbodiimides (e.g., Rhenogran®, PCD-50), substituted bisphenols, dihydroquinolines, diphenylamines, phenylnaphthylamines, paraphenylenediamines, benzimidazoles, p-dicumyldiphenylamine (e.g., Naugard® 445), styrenized diphenylamine (e.g., Vulcanox® DDA), zinc salt of methylmercaptobenzimidazole (e.g., Vulcanox® ZMB2), polymerized 1,2-dihydro-2,2,4-trimethylquinoline (e.g., Vulcanox® HS), thiodiethylene bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy)hydrocinamate, and thiodiethylene bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate] (e.g., Irganox® 1035).
Als Funktionsschicht kann erfindungsgemäß jeder vernetzbare oder vernetzte Kautschuk eingesetzt werden, der im Stand der Technik für den Einsatz auf Walzenzylindern bekannt ist. So kann der Kautschuk der Funktionsschicht einer sein, der mit Schwefel oder einem Peroxid vernetzbar oder vernetzt ist. Besonders bevorzugt ist der Kautschuk der Funktionsschicht ein Schwefel- oder Peroxid-vernetzbarer oder - vernetzter Kautschuk. Besonders bevorzugt ist der Kautschuk der Funktionsmischung ein Kautschuk auf Basis von Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Nitril-Butadien- Kautschuk (NBR), Naturkautschuk (NR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Ethylen- Acrylat- Kautschuk (AEM), Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk (EVA), Fluor-Kautschuk (FKM), Hydrierter Acrylnitrilbutadien-Kautschuk (HNBR), Carboxylierter Nitril-Butadien- Kautschuk (XNBR), Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM) oder Mischungen davon ist. According to the invention, any crosslinkable or crosslinked rubber known in the prior art for use on roller cylinders can be used as the functional layer. For example, the rubber of the functional layer can be one that is crosslinkable or crosslinked with sulfur or a peroxide. Particularly preferred is a sulfur- or peroxide-crosslinkable or -crosslinked rubber of the functional layer. The rubber of the functional mixture is particularly preferred to be a rubber based on ethylene propylene diene monomer rubber (EPDM), nitrile butadiene rubber (NBR), natural rubber (NR), styrene butadiene rubber (SBR), ethylene acrylate rubber (AEM), ethylene vinyl acetate rubber (EVA), fluororubber (FKM), hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber (HNBR), carboxylated nitrile butadiene rubber (XNBR), ethylene propylene rubber (EPM) or mixtures thereof.
Es ist erfindungsgemäß auch bevorzugt, dass in dem Fall, in dem die Funktionsschicht ein Schwefel-vernetzbarer oder -vernetzter Kautschuk ist, die Vernetzungskomponente (B) ein Schwefel-haltiges Vernetzungsmittel aufweist. According to the invention, it is also preferred that, in the case where the functional layer is a sulfur-crosslinkable or crosslinked rubber, the crosslinking component (B) comprises a sulfur-containing crosslinking agent.
Ebenso ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass in dem Fall, in dem die Funktionsschicht ein Peroxid-vernetzbarer oder -vernetzter Kautschuk ist, die Vernetzungskomponente (B) ein Peroxid-haltiges Vernetzungsmittel aufweist. Likewise, it is preferred according to the invention that, in the case where the functional layer is a peroxide-curable or -crosslinked rubber, the crosslinking component (B) contains a peroxide-containing crosslinking agent.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass in der Haftungsmischung sowohl die Vernetzungskomponente ein Schwefel-haltiges Vernetzungsmittel und ein Peroxid-haltiges Vernetzungsmittel als auch beide Komponenten (C1) und (C2) aufweist. Auf diese Weise kann die gleiche Haftungsschicht universal für alle weiter oben genannten Walzenzylinderkerne und alle weiter oben genannten Funktionsschichten eingesetzt werden. In a further embodiment of the present invention, it is preferred that the adhesion mixture comprises both a sulfur-containing crosslinking agent and a peroxide-containing crosslinking agent in the crosslinking component, as well as both components (C1) and (C2). In this way, the same adhesion layer can be used universally for all the aforementioned roller cylinder cores and all the aforementioned functional layers.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Haftungsschicht direkt auf der Oberfläche des Walzenzylinderkernes aufgebracht wird. Ebenso ist es bevorzugt, dass die Funktionsschicht direkt auf der Haftungsschicht aufgebracht wird. Furthermore, according to the invention, it is preferred that the adhesive layer is applied directly to the surface of the roller cylinder core. It is also preferred that the functional layer is applied directly to the adhesive layer.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Haftungsschicht keine Verstärkungsfaser, wie ein Gewebematerial oder einen Festigkeitsträger, aufweist, insbesondere dass der erfindungsgemäße Walzenzylindervorläufer keine Schichten mit einer Verstärkungsfaser aufweist. In a further embodiment of the present invention, it is preferred that the adhesion layer does not have a reinforcing fiber, such as a fabric material or a strengthening agent, in particular that the roller cylinder precursor according to the invention does not have layers with a reinforcing fiber.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der erfindungsgemäße Walzenzylindervorläufer neben der Haftungsschicht und der Funktionsschicht keine weiteren Schichten mit einem Gewebematerial oder einem Festigkeitsträger aufweist, insbesondere, dass der erfindungsgemäße Walzenzylindervorläufer neben der Haftungsschicht und der Funktionsschicht keine weiteren Schichten aufweist. In a further embodiment of the present invention, it is preferred that the roller cylinder precursor according to the invention has no further layers with a fabric material or a reinforcing agent in addition to the adhesion layer and the functional layer, in particular that the roller cylinder precursor according to the invention has no further layers in addition to the adhesion layer and the functional layer.
Die in dem erfindungsgemäßen Walzenzylindervorläufer eingesetzte unvernetzte Kautschukzusammensetzung wird vorzugsweise hergestellt, indem alle darin vorhandenen Komponenten miteinander vermengt werden. Dabei wird die Mischung der Komponenten der Haftungsschicht vorzugsweise in einem Gummikneter in zwei Stufen compoundiert. Vorzugsweise werden dabei in der ersten Stufe alle Komponenten außer dem Vernetzungsmittel und dem Aromaten mit mindestens einer OH-Gruppe oder mindestens einer Alkylcarbonyloxy-Gruppe (sofern dieser eingesetzt wird) im Gummikneter bis zur Massentemperatur im Bereich von 120°C bis 140°C, vorzugsweise ca. 130°C gemischt. Anschließend lässt man die Mischung abkühlen. In der zweiten Stufe werden vorzugsweise die aus der ersten Stufe erhaltene Mischung, das Vernetzungsmittel und der Aromat mit mindestens einer OH-Gruppe oder mindestens einer Alkylcarbonyloxy-Gruppe (sofern dieser eingesetzt wird) zusammen im Gummikneter bis zu einer Massentemperatur im Bereich von 80°C bis 100°C, vorzugsweise ca. 90°C gemischt und anschließend abgekühlt. Danach wird die so erhaltene Mischung zu einer Schicht mit einer bestimmten Dicke kalandriert. The uncrosslinked rubber composition used in the roller cylinder precursor according to the invention is preferably produced by mixing all its components together. The mixture of components of the adhesion layer is preferably compounded in a rubber kneader in two stages. Preferably, in the first stage, all components except the crosslinking agent and the aromatic compound with at least one OH group or at least one alkylcarbonyloxy group (if used) are mixed in the rubber kneader until the mass temperature reaches 120°C to 140°C, preferably approximately 130°C. The mixture is then allowed to cool. In the second stage... In the next step, the mixture obtained from the first step, the crosslinking agent, and the aromatic compound with at least one OH group or at least one alkylcarbonyloxy group (if used) are preferably mixed together in a rubber kneader up to a mass temperature in the range of 80°C to 100°C, preferably approximately 90°C, and then cooled. The mixture thus obtained is then calendered into a layer of a specific thickness.
Der Walzenzylindervorläufer wird vorzugsweise hergestellt, indem zunächst auf die Oberfläche eines Walzenzylinderkerns die unvernetzte Kautschukzusammensetzung als Haftungsschicht aufgebracht wird. Dies erfolgt vorzugsweise durch vorheriges Kalandrieren der unvernetzten Kautschukzusammensetzung zu einer Schicht mit einer bestimmten Schichtdicke und anschließendes Aufbringen auf den Walzenzylinderkern. Die Dicke der Haftungsschicht des Walzenzylindervorläufers liegt vorzugsweise im Bereich von 0,2 mm bis 1 ,5 mm, stärker bevorzugt im Bereich von 0,3 mm bis 1 ,2 mm und am stärksten bevorzugt im Bereich von 0,4 mm bis 1 ,0 mm. Anschließend wird auf die Haftungsschicht die Funktionsschicht aufgetragen. Dazu wird der Schwefel- oder Peroxid-vernetzbare oder -vernetzte Kautschuk zu einer Schicht kalandriert und anschließend die erhaltene Schicht auf die Haftungsmischung aufgebracht, die sich auf dem Walzenzylinderkern befindet. The roller cylinder precursor is preferably manufactured by first applying the uncrosslinked rubber composition as an adhesion layer to the surface of a roller cylinder core. This is preferably achieved by prior calendering the uncrosslinked rubber composition into a layer with a specific thickness and then applying it to the roller cylinder core. The thickness of the adhesion layer of the roller cylinder precursor is preferably in the range of 0.2 mm to 1.5 mm, more preferably in the range of 0.3 mm to 1.2 mm, and most preferably in the range of 0.4 mm to 1.0 mm. The functional layer is then applied to the adhesion layer. For this purpose, the sulfur- or peroxide-curable or crosslinked rubber is calendered into a layer, and the resulting layer is then applied to the adhesion mixture located on the roller cylinder core.
In einer weiteren Ausgestaltung betrifft die vorliegende Erfindung einen Walzenzylinder, der dadurch erhältlich ist, dass ein erfindungsgemäßer Walzenzylindervorläufer bei einer Temperatur im Bereich von 120°C bis 200°C, stärker bevorzugt im Bereich von 140°C bis 180°C, behandelt wird. Die Temperaturbehandlung wird vorzugsweise durchgeführt, indem der Walzenzylindervorläufer in einem Autoklaven behandelt wird. Die Temperaturbehandlung wird vorzugsweise für eine Zeit von 4 h bis 24 h, stärker bevorzugt 6 h bis 12 h durchgeführt. Dabei wird die unvernetzte Kautschukzusammensetzung vernetzt und erhöht dabei die Haftung zu dem Walzenkern und bindet an die Funktionsschicht. Liegt die Funktionsschicht als Schwefel- oder Peroxid-vernetzbarer Kautschuk vor, wird bei der Temperaturbehandlung auch dieser vernetzt. In a further embodiment, the present invention relates to a roller cylinder obtained by treating a roller cylinder precursor according to the invention at a temperature in the range of 120°C to 200°C, more preferably in the range of 140°C to 180°C. The temperature treatment is preferably carried out by treating the roller cylinder precursor in an autoclave. The temperature treatment is preferably carried out for a period of 4 to 24 hours, more preferably 6 to 12 hours. During this process, the uncrosslinked rubber composition is crosslinked, thereby increasing its adhesion to the roller core and bonding to the functional layer. If the functional layer is a sulfur- or peroxide-crosslinkable rubber, it is also crosslinked during the temperature treatment.
Bei der Temperaturbehandlung können die Haftungsschicht und die Funktionsschicht chemisch miteinander verbunden werden, insbesondere dann, wenn die Funktionsschicht vorher noch nicht vernetzt vorliegt. During heat treatment, the adhesion layer and the functional layer can be chemically bonded together, especially when the The functional layer is not yet networked.
In einerweiteren Ausgestaltung betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Walzenzylinders, bei dem ein erfindungsgemäßer Walzenzylindervorläufer bei einer Temperatur im Bereich von 120°C bis 200°C, stärker bevorzugt im Bereich von 140°C bis 180°C, behandelt wird. Alle Merkmale in Bezug auf den erfindungsgemäßen Walzenzylinder gelten hierin auch für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Walzenzylinders. In a further embodiment, the present invention also relates to a method for manufacturing a roller cylinder, in which a roller cylinder precursor according to the invention is treated at a temperature in the range of 120°C to 200°C, more preferably in the range of 140°C to 180°C. All features relating to the roller cylinder according to the invention also apply to the method according to the invention for manufacturing the roller cylinder.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand folgender experimenteller Beispiele genauer beschrieben: The present invention will now be described in more detail with reference to the following experimental examples:
Herstellung von erfindungsgemäß verwendbaren unvernetzten Haftmischungen: Production of uncrosslinked adhesive mixtures usable according to the invention:
Beispiele 1 bis 7 und Vergleichsbeispiele 1 und 2: Examples 1 to 7 and comparative examples 1 and 2:
Aus den in den Tabellen 1 bis 4 für die Beispiele 1 bis 7 und die Vergleichsbeispiele 1 und 2 jeweils aufgeführten Rohstoffen werden Haftungsmischungen in einem Gummikneter in zwei Stufen compoundiert. In der ersten Stufe werden alle Komponenten außer der Vernetzungskomponente (Rhenogran® S 80 und Peroxan® DC-40 PK sowie ggf. T rigonox® 29/40B PD-E) und dem 1 ,3- Diacetoxybenzol (Cohedur® RK) im Gummikneter bis zur Massentemperatur von ca. 130°C gemischt und anschließend abgekühlt. In der zweiten Stufe werden die Vernetzungskomponente sowie das 1 ,3-Diacetoxybenzol mit den in der ersten Stufe gemischten Komponenten zusammen im Kneter bis zur Massentemperatur von ca. 90°C gemischt und anschließend wieder abgekühlt. The raw materials listed in Tables 1 to 4 for Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2 are used to compound adhesion mixtures in a rubber kneader in two stages. In the first stage, all components except the crosslinking component (Rhenogran® S 80 and Peroxan® DC-40 PK, and optionally Trigonox® 29/40B PD-E) and the 1,3-diacetoxybenzene (Cohedur® RK) are mixed in the rubber kneader to a mass temperature of approximately 130°C and then cooled. In the second stage, the crosslinking component and the 1,3-diacetoxybenzene are mixed together with the components mixed in the first stage in the kneader to a mass temperature of approximately 90°C and then cooled again.
Herstellung einer Schicht/Folie jeweils aus den Haftungsmischungen der Beispiele 1 bis 7 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2: Production of a layer/film from each of the adhesion mixtures of examples 1 to 7 and the comparative examples 1 and 2:
Die nach dem vorstehend angeführten Verfahren hergestellten Haftungsmischungen der Beispiele 1 bis 7 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 werden anschließend jeweils zu Schichten bzw. Folien von etwa 0,5 mm kalandriert. Herstellung von erfindungsgemäßen Walzenzylindervorläufern: The adhesion mixtures of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2, produced according to the above-mentioned method, are subsequently calendered into layers or films of approximately 0.5 mm. Production of roller cylinder precursors according to the invention:
Es werden Walzenzylinderkerne aus Metall mit jeweils einer Schicht einer Haftmischung der Beispiele 1 bis 7 und der Vergleichsbeispiel 1 und 2 versehen. Anschließend werden ca. 12 mm dicke Schichten einer Funktionsmischung auf die Schicht der Haftmischung aufgetragen, wobei die Funktionsschicht eine EPDM-haltige Kautschukzusammensetzung mit einem Schwefel-haltigen Vernetzungssystem ist. Metal cylinder cores are coated with a layer of an adhesive compound from Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2. Subsequently, approximately 12 mm thick layers of a functional compound are applied to the adhesive compound layer. The functional layer is an EPDM-containing rubber composition with a sulfur-containing crosslinking system.
Herstellung von erfindungsgemäßen Walzenzylindern: Production of roller cylinders according to the invention:
Die zuvor hergestellten Walzenzylindervorläufer mit den Haftungsmischungen der Beispiele 1 bis 7 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 werden zur Vernetzung der Haftungsmischung sowie der Funktionsmischung für 3 h bei 145°C und 4 bar in einem Autoklaven temperaturbehandelt. The previously produced roller cylinder precursors with the adhesion mixtures of examples 1 to 7 and comparison examples 1 and 2 are temperature-treated in an autoclave for 3 h at 145°C and 4 bar to crosslink the adhesion mixture and the functional mixture.
Belastungsprüfung des erfindungsgemäßen Walzenzylinders mit der Haftungsmischung nach Beispiel 1 : Load test of the roller cylinder according to the invention with the adhesion mixture according to Example 1:
Der Walzenzylinder wird einer Belastungsprüfung unterzogen, indem er bei 150 U/rnin mit einer Startkraft von 10 N gedreht wird. Die Kraftsteigung beträgt 10 N/24h. Der Bezug des erfindungsgemäßen Walzenzylinders hält 500 min bei 80 N und 150 U/rnin. Erst nach dieser Zeit bricht die Struktur der Funktionsmischung. The roller cylinder is subjected to a load test by rotating it at 150 rpm with a starting force of 10 N. The force gradient is 10 N/24h. The coating of the roller cylinder according to the invention withstands 500 min at 80 N and 150 rpm. Only after this time does the structure of the functional mixture break down.
Weitere Haftungstests der vernetzten Haftungsmischungen auf Metall bzw. auf Funktionsmischungen nach DIN ISO 813 (Mai 2004): Further adhesion tests of the cross-linked adhesion mixtures on metal or on functional mixtures according to DIN ISO 813 (May 2004):
Es werden Streifen mit den Maßen 12,5 cm Länge, 2,5 cm Breite und 6 mm Dicke jeweils aus den unvernetzten Haftungsmischungen der Beispiele 2 bis 4 und 7 sowie der Vergleichsbeispiele 1 und 2 hergestellt. In Anlehnung an die DIN ISO 813 wird gemäß DIN ISO 813 jeweils eine Fläche von 2,5 cm x 2,5 cm auf eine Stahlplatte, Aluminiumplatte, Messingplatte, Edelstahlplatte oder verzinkte Stahlplatte aufvulkanisiert, indem die Oberflächen in Kontakt gebracht und für 15 min bei 170 °C in einer Hitzepresse temperaturbehandelt werden. Danach haften die in Kontakt gebrachten Flächen aufeinander. Ein Ende des Streifens und die Metallplatte werden jeweils in eine Zugprüfmaschine eingespannt und mit einer Zuggeschwindigkeit von 50 mm/min bis zum Reißen der vernetzten Haftungsmischung oder bis zum Ablösen von der Metallplatte auseinandergezogen. Die in den Tabellen 5 und 6 angegebenen Haftungswerte geben den Punkt beim Reißen oder Ablösen an. Strips measuring 12.5 cm in length, 2.5 cm in width, and 6 mm in thickness are produced from the uncrosslinked adhesion compounds of Examples 2 to 4 and 7, as well as Comparative Examples 1 and 2. Following DIN ISO 813, a 2.5 cm x 2.5 cm area is vulcanized onto a steel, aluminum, brass, stainless steel, or galvanized steel plate by bringing the surfaces into contact and heat-treating them for 15 minutes at 170 °C in a heat press. The contacted surfaces then adhere to each other. One end of the strip and the metal plate are Each sample was clamped in a tensile testing machine and pulled apart at a tensile speed of 50 mm/min until the cross-linked adhesion compound ruptured or detached from the metal plate. The adhesion values given in Tables 5 and 6 indicate the point of rupture or detachment.
Auf ähnliche Weise wird auch die Haftung zu den in Tabelle 5 angegebenen Funktionsmischungen bestimmt. Dies wird analog zu der Bestimmung der Haftung auf dem Metall durchgeführt, mit dem Unterschied, dass oberhalb der Fläche der unvernetzten Haftungsmischung noch eine Funktionsmischung aufgebracht wird. Der so erhaltene Verbund wird ebenso für 15 min bei 170 °C in einer Hitzepresse temperaturbehandelt. Anschließend wird für die Zugprüfung die Metallplatte und die Funktionsmischung in eine Zugprüfmaschine eingespannt und mit einer Zuggeschwindigkeit von 50 mm/min bis zum Reißen der vernetzten Haftungsmischung, der Funktionsmischung oder bis zum Ablösen einer der Komponenten von einer der anderen auseinandergezogen. Der in Tabelle 5 angegebene Haftungswert gibt den Punkt beim Reißen oder Ablösen an. The adhesion to the functional compounds listed in Table 5 is determined in a similar manner. This is done analogously to the determination of adhesion to the metal, with the difference that a functional compound is applied above the surface of the uncrosslinked adhesion compound. The resulting composite is then heat-treated for 15 minutes at 170 °C in a heat press. Subsequently, for the tensile test, the metal plate and the functional compound are clamped in a tensile testing machine and pulled apart at a tensile speed of 50 mm/min until the crosslinked adhesion compound, the functional compound, or one of the components detaches from the other. The adhesion value given in Table 5 indicates the point of tearing or detachment.
Tabelle 1 : Zusammensetzungen der Beispiele 1 und 2 Table 1: Compositions of Examples 1 and 2
1) enthält 70 Gew.-% Xylol-Formaldehydharz, 2) enthält 50 Gew.-% 1 ,3-Diacetoxybenzol 1) contains 70 wt% xylene-formaldehyde resin, 2) contains 50 wt% 1,3-diacetoxybenzene
Tabelle 2: Zusammensetzungen der Beispiele 3 und 4 Table 2: Compositions of Examples 3 and 4
1) enthält 70 Gew.-% Xylol-Formaldehydharz, 2) enthält 50 Gew.-% 1 ,3-Diacetoxybenzol 1) contains 70 wt% xylene-formaldehyde resin, 2) contains 50 wt% 1,3-diacetoxybenzene
Tabelle 3: Zusammensetzungen der Beispiele 5 und 6 Table 3: Compositions of Examples 5 and 6
1) enthält 70 Gew.-% Xylol-Formaldehydharz, 2) enthält 50 Gew.-% 1 ,3-Diacetoxybenzol 1) contains 70 wt% xylene-formaldehyde resin, 2) contains 50 wt% 1,3-diacetoxybenzene
Tabelle 4: Zusammensetzung der Vergleichsbeispiele 1 und 2 und des Beispiels 7 Table 4: Composition of comparison examples 1 and 2 and example 7
1) enthält 70 Gew.-% Xylol-Formaldehydharz, 2) enthält 50 Gew.-% 1 ,3-Diacetoxybenzol 1) contains 70 wt% xylene-formaldehyde resin, 2) contains 50 wt% 1,3-diacetoxybenzene
Tabelle 5: Ergebnisse der Haftungstests: Table 5: Results of the adhesion tests:
1) EPDM-haltige Kautschukzusammensetzung mit einem Schwefel-haltigen Vernetzungssystem 1) EPDM-containing rubber composition with a sulfur-containing crosslinking system
Tabelle 6: Ergebnisse der Haftungstests: Table 6: Results of the adhesion tests:
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