DD147923A5 - Verfahren zum binden von urethanformulierungen an gummi - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Binden von ungehaerteten Urethanformulierungen an Substraten und insbesondere an Substraten aus Naturkautschuk bzw. Naturgummi oder synthetischem Gummi, das sich durch eine besonders hohe Bindefestigkeit auszeichnet. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dasz a) die Substratoberflaeche gereinigt, b) die gereinigte Substratoberflaeche mit einem fluessigen Cyanoacrylatklebstoff beschichtet, c) die mit dem Cyanoacrylatklebstoff benetzte Substratoberflaeche mit einer fluessigen oder pastenfoermigen Urethanformulierung, waehrend der Klebstoff noch feucht ist, beschichtet und d) ermoeglicht wird, dasz die Urethanformulierung haertet.
Description
Verfahren zum Binden von Urethanformulierungen an Gummi
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Binden von ungehärteten Urethanformulierungen an Substraten und insbesondere an Substraten aus Naturkautschuk bzw. Naturgummi oder synthetischem Gummi.
Der Technik ist seit langem bekannt, daß es erwünscht ist, eine größtmögliche·Bindefestigkeit zwischen Urethanformulierungen und Substraten aus gehärtetem Naturgummi oder synthetischem Gummi zu erzielen. Das Binden von Urethanformulierungen an Substraten aus Naturgummi oder synthetischem Gummi ist eines der schwierigeren Probleme gewesen, die in der Gummiindustrie und auch bei den Benutzern von Gummiprodukten aufgetreten sind. Die herkömmliche Verwendung von im Handel
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erhältlichen Klebstoffen, Grundiermitteln, Bindemitteln usw. hat sich als ungeeignet für die Schaffung einer Urethan-Gummi-Bindung erwiesen, die hinsichtlich der Abziehfestigkeit einer Gummi-Gummi-Bindung entspricht.
Im Laboratorium unter Anwendung herkömmlicher Methoden, wie Aufbringen von Grundiermitteln oder Klebstoffen, wie z.B. Cyanoacrylaten, Trocknen derselben und dann Aufbringen einer Urethanformulierung als Flüssigkeit oder Paste und Härten derselben, durchgeführte Adhäsionsteste ergaben normalerweise eine Bindefestigkeit von. 179 bis 5362 g je lineares cm (1 to 30 pounds per linear inch). Eine erwünschte Bindefestigkeit sollte mindestens 14,299 kg je lineares cm betragen.
Es ist nun gefunden worden, daß, wenn das ungehärtete Urethan unmittelbar auf eine Oberfläche aus Naturgummi oder synthetischem Gummi, die mit Klebstoff benetzt worden ist, vor dem Trocknen des Klebstoffs aufgetragen wird, die Bindung zwischen dem Urethan nach dem Härten und der Oberfläche aus Naturgummi oder synthetischem.Gummi um das Drei- bis Vierfache gegenüber der maximalen Bindefestigkeit erhöht worden ist, welche nach den bisherigen Verfahren erzielt wird, bei denen der Klebstoff vor dem Aufbringen des Urethans auf die Oberfläche trocknen konnte.
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Für die Erfindung sind viele Einsatzmöglichkeiten gegeben, wie z.B. beim Reparieren von Riß- oder Abnutzungsstellen bei Gegenständen auf Gummibasis, die einem erheblichen Abrieb unterworfen sind. Z.B. kann das Verfahren der Erfindung in wirksamer Weise zum Reparieren von Transportbändern aus einem Material aus Naturgummi oder synthetischem Gummi, Ausbessern von Reifen, die aufgerissen oder aufgeschlitzt worden sind, und auch zur Laufflächenerneuerung von Reifen angewendet werden.
Wie der Fachmann weiß, besteht ein großes wirtschaftliches Bedürfnis nach einem Verfahren, das dem Benutzer ermöglicht, den Vorteil der höheren Abriebfestigkeit von gehärtetem Urethan und der Kalt-Härtbarkeit von vielen Urethanformulierungen, die erhebliche Energie- und Kosteneinsparungen verschafft, wahrzunehmen. Ein weiter Bereich für kostensparende industrielle Anwendungen ergibt sich dadurch, daß der Benutzer in der Lage ist, auf einem Substrat aus Naturgummi oder synthetischem. Gummi ein kalt-härtendes System, das gutes Haftvermögen aufweist, anzubringen·
Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Binden von ungehärteten Urethanformulierungen an ein Substrat aus gehärtetem Gummi vor, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
(a) die Substratoberfläche gereinigt,
(b) die gereinigte Substratoberfläche mit einem flüssigen Cyanoacrylatklebstoff beschichtet,
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(c) die mit dem Cyanoacrylatklebstoff benetzte Substratoberfläche mit einer flüssigen oder pastenförmigen Urethanformulierung, während der Klebstoff noch feucht ist, beschichtet und
(d) ermöglicht wird, daß die Urethanformulierung härtet.
Das ungehärtete Urethan wird in flüssiger Form oder in Pastenform aufgebracht, bis die Oberfläche die gewünschte Form oder Dicke erhalten hat. Man ermöglicht dann, daß das Urethan härten kann, und nach Beendigung des Härtens kann die reparierte Oberfläche in der gewünschten Weise poliert bzw. geschliffen oder geformt und dann mit dem reparierten Bereich, der das Urethan enthält, das eine größere Abriebfestigkeit als das umgebende Gummigrundmaterial aufweist, benutzt werden.
Nach dem oben aufgezeigten Verfahren ist es möglich, Bindefestigkeiten über 17>87^ kg je lineares cm (100 pounds per linear inch) zu erzielen.
Ein besonderes Anwendungsgebiet für die Erfindung, das große wirtschaftliche Bedeutung hat, ist die Benutzung der Erfindung zur Laufflächenerneuerung von Reifen. Nach der herkömmlichen Arbeitsweise zur Laufflächenerneuerung von Reifen wird ein Reifen poliert bzw. mit einer Schwabbelscheibe bearbeitet, um die verschlissene Lauffläche zu entfernen, und wird ein Klebstoff auf den geschwabbelten Bereich aufgetragen. Sobald der Klebstoff nicht mehr feucht ist, wird auf den Klebstoff ein
ungehärteter Gummi aufgebracht. Der Reifen mit dem darauf befindlichen Gummi wird in einer Stahlform angeordnet, in der der Gummi unter Anwendung von Wärme gehärtet wird. Bei diesem Vorgang wird der Gummi an den Reifen gebunden. Das herkömmliche Verfahren zur Laufflächenerneuerung erfordert einen erheblichen Energieverbrauch.
Bei Durchführung der Erfindung zur Laufflächenerneuerung von Reifen wird der Reifen poliert bzw. mit einer Schwabbelscheibe bearbeitet, und das gesamte abpolierte Material wird von dem Feifen entfernt. Der saubere Reifen wird dann mit einem Cyanoacrylatklebstoff benetzt, und vor dem Trocknen des Klebstoffs wird eine Schicht aus einer Flüssigkeit oder Paste von ungehärtetem Urethan unmittelbar auf die benetzte Oberfläche aufgetragen. Bevor das Urethan Gelegenheit zum Härten hat, wird der Reifen mit der darauf befindlichen Urethanflüssigkeit oder -paste in eine Form gebracht und weiteres ungehärtetes Urethan in den Hohlraum der Form gepumpt, um dadurch den Prozeß zur Ausbildung der gewünschten Dicke des Laufflächenmaterials auf der äußeren Oberfläche des Reifens zu vervollständigen. Dann wird ermöglicht, daß das Urethan härtet, und bei schnell härtenden Urethanformulierungen kann der Reifen in etwa 15 Minuten aus der Form herausgenommen werden. Die Dauer für das Entfernen aus der Form kann je nach der Härtungsgeschwindigkeit der verwendeten speziellen Urethanformulierung variiert werden. Es ist vorteilhaft, wenn die exotherme Reaktion der Urethanhärtung gelinde verläuft, so daß eine
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größere Vielfalt von Materialien zur Herstellung der Form verwendet werden kann.
Eine bevorzugte Technik besteht darin, daß der polierte und gereinigte Reifen auf einem Dorn montiert wird, so daß er sich in der senkrechten Ebene drehen kann. Während des Drehens wird der Klebstoff auf den Reifen gesprüht, und in dem Maße, in dem der Reifen sich weiter dreht, wird ungehärtetes flüssiges oder pastenförmiges Urethanmaterial auf die mit Klebstoff benetzte Oberfläche des Reifens aufgetragen. Dabei ist der Zeitfaktor, d.h. die dafür benutzte Zeitdauer, kritisch, weil sicher gestellt werden muß, daß das Urethan auf die Oberfläche aufgetragen wird, während der Klebstoff noch feucht ist. Vorzugsweise beträgt die Zeitdauer bei den meisten Urethanformulierungen in der Praxis hierfür etwa 5 sek. Die Zeitdauer kann entweder durch Bewegen eines Schalters an einer Urethan abgebenden Düse bis zu dem Punkt, an dem die Klebstoffdüse den Klebstoff auf den Reifen sprüht, oder durch ein geeignetes schnelleres Drehen des Reifens eingestellt werden. Dieses sind alles Techniken, die von einem Fachmann durchgeführt werden können, sofern er das erfinderische Konzept des Auftragens des zunächst ungehärteten Urethans auf den Reifen, während der Klebstoff noch feucht ist, benutzt.
V/egen der gelinden exothermen Reaktion, die durch das Härten von zahlreichen Urethanformulierungen stattfindet, kann der Reifen mit dem Urethananfangsüberzug in eine Form gebracht
werden, die aus Kunststoffmaterial besteht, und zwar anstelle der herkömmlicherweise benutzten Metallformen.
Vorzugsweise hält die Kunststofform die Lauffläche in senkrechter Lage und ermöglicht ein Einlaß oder ermöglichen mehrere Einlasse zu dem Porminneren, daß weiteres ungehärtetes Urethanmaterial in den Hohlraum der Form gepumpt wird, bis dieser vollständig mit ungehärtetem Urethan gefüllt ist. Ein Entlüftungsventil sollte am Oberteil der Form vorhanden sein, so daß, wenn das ungehärtete Urethan in das Innere der Form gelangt, eingeschlossene Luft von dem Entlüftungsventil am Oberteil der Form herausgetrieben wird. Das Entlüftungsventil kann außerdem als Anzeigegerät benutzt werden, das erkennen läßt, wenn die Form gefüllt ist, weil das erste Auftreten von Urethanmaterial in der Öffnung des Entlüftungsventils ein Anzeichen dafür ist, daß die Form gefüllt ist.
Bei dem herkömmlichen Verfahren zur Laufflächenerneuerung variiert die Dauer in der Form mit der Größe des bezüglich der Lauffläche zu erneuernden Reifens. Mit Zunahme der Reifengröße und der Laufflächendicke verlängert sich die Verweildauer in der Form. Die umgekehrte Beziehung ist für mit Urethanlaufflachen versehene Reifen gegeben. Je größer die Urethanmasse ist, desto schneller reagiert sie. Dementsprechend erfordern kleine und große Reifen ungefähr die gleiche Verweildauer in der Form.
Weil Urethan eine wesentlich bessere Abriebfestigkeit als Gummi Hat, ist es möglich, bei einer Laufflächenerneuerung die Lauffläche mit einer dünneren Urethanschicht zu versehen und dennoch die gleiche Gebrauchsdauer zu erzielen, die sonst bei einem laufflächenerneuerten Reifen mit einer viel dickeren Schicht aus Gummimaterial erreicht wird. Schätzungsweise könnte es möglich sein, bei Durchführung der Erfindung an Automobilreifen, die mit erneuerten Laufflächen aus Urethanmaterial versehen worden sind, eine Betriebslänge von 128 000 bis 160 000 Km zu erreichen, und zwar im Gegensatz zu 40 000 bis 64 000 Km für Gummireifen.
Formulierungen der Urethanmaterialien, die bei Durchführung der Erfindung benutzt werden können, sind von dem Fachmann nach bekannten chemischen Techniken zur Bildung von Urethanen leicht herstellbar. Ein spezieller Hinweis auf die Materialzusammensetzungen und im Handel zur Verfügung stehende Quellen für die Lieferung von Urethanen, die bei Durchführung der Erfindung benutzt werden können, ist in dem Kapitel 17 der Veröffentlichung RUBBER TECHITOLOGY, herausgegeben von Maurice Morton und veröffentlicht von Von Nostrand Reinhold Company, zu finden. Dem Urethanmaterial können wasserfreie Füllstoffe zugegeben werden, wie es der Technik bekannt ist, um die Härteeigenschaften, die Abriebfestigkeit, die Zugfestigkeit und eine Pigmentierung zu verändern bzw. einzuführen. Zu solchen wasserfreien Füllstoffen gehören z.B. vielfältige Talksorten, hydratisierte Aluminiumoxide, Calciumcarbonat, Diatomeenerde,
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wasserfreie Kieselerde (silica smoke), Ruß, Glasfaser, Titanoxid, Zinkoxid, Bentonit und solche anderen Füllstoffe, die üblicherweise in der Urethantechnologie benutzt werden. Die Füllstoffe werden in solchen Anteilen verwendet, daß die bei dem Urethanmaterial erwünschten Eigenschaften erzielt werden. Der bei Durchführung der Erfindung bevorzugte Cyanoacrylatklebstoff ist ein Material, das Alkylester von Cyanoacrylsäure enthält, wie in der US-PS 2 794- 788 beschrieben ist. Solche Klebstoffe können unterschiedliche Viskositäten besitzen. Es ist festgestellt worden, daß eine mittlere Viskosität von 100 bis 120 cP Brookfield bei 25,5 °C vorteilhaft ist, um ein übermäßiges Eindringen des Klebstoffs in das Gummisubstrat zu verhindern und eine geeignete Arbeitsdauer für das Aufbringen der Polyurethanschicht, während der Klebstoff noch feucht ist, zu gewährleisten.
Bezüglich weiterer Informationen über Cyanoacrylatklebstoffe wird auf die Arbeit .mit. der Bezeichnung "Cyanoacryl'ate Adhesives" in dem "Handbook of Adhesives", 2. Auflage, Seiten 569 bis 580, veröffentlicht von Von Nostrand Reinhold Company, hingewiesen. '
In der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen sollen die Ausdrücke "Gummi" bzw. "Kautschuk" und "synthetischer Gummi" nicht Silicongummi bzw. Siliconkautschuk erfassen.
Claims (3)
- -ίο- 2i 76 4 4Erfindun^aanspruch:1. Verfahren zum Binden von ungehärteten Urethanformulierungen an ein Substrat aus gehärtetem Gummi, dadurch gekennzeichnet, daß(a) die Substratoberflache gereinigt,(b) die gereinigte Substratoberfläche mit einem flüssigen Cyanoacrylatklebstoff beschichtet,(c) die mit dem Cyanoacrylatklebstoff benetzte Substratoberfläche mit einer flüssigen oder pastenförmigen Urethanformulierung, während der Klebstoff noch feucht ist, beschichtet und(d) ermöglicht wird, daß die Urethanformulierung härtet.
- 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Urethanformulierung auf die mit dem Cyanoacrylatklebstoff benetzte Substratoberfläche in Form einer Anfangsschicht aufgetragen wird und weitere Urethanmengen vor dem Härten der Urethananfangssicht aufgetragen werden, bis das gewünschte Ufethanvolumen erreicht ist.
- 3. Verfahren nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Urethanvolumen zu der endgültigen Form geformt wird.4-. Verfahren nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß das . besagte Urethanvolumen zu der endgültigen Form poliert bzw· geschliffen wird.5· Verfahren zur Laufflächenerneuerung eines Gummireifens mit einer Urethanformulierung, dadurch gekennzeichnet, daß(a) die Laufmanteloberfläche poliert bzw. geschliffen wird, um alte Laufflächen zu entfernen, und die besagte Oberfläche von fremdem Material gereinigt wird,(b) die polierte Laufmanteloberfläche mit einem flüssigen Cyanoacrylatklebstoff so beschichtet wird, daß die besagte Oberfläche mit Klebstoff benetzt ist,(c) ein flüssiger oder pastenförmiger Anfangsüberzug aus einer ungehärteten Urethanformulierung auf die besagte Oberfläche aufgetragen wird, während diese Oberfläche noch mit dem Cyanoacrylatklebstoff benetzt ist,(d) der Reifen in einer Form mit einer Innenkonfiguration mit der gewünschten Gestaltungsform des zu erneuernden Laufflächenteils des Reifens angeordnet wird,(e) weitere flüssige oder pastenförmige Urethanformulierung in die besagte Form gespritzt wird, bevor das anfängliche Urethan gehärtet worden ist, und der innere Hohlraum der Form gefüllt wird,-12- 217644(f) der laufflachenerneuerte Reifen aus der Form herausgenommen wird, sobald die Urethanformulierung erhärtet ist, und(g) ermöglicht wird, daß die Urethanformulierung härtet.
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