DE2829157A1

DE2829157A1 - Elastomerkoerper

Info

Publication number: DE2829157A1
Application number: DE19782829157
Authority: DE
Inventors: Otto Dr Beckmann
Original assignee: Deutschen Semperit GmbH
Current assignee: Deutschen Semperit GmbH
Priority date: 1977-08-04
Filing date: 1978-07-03
Publication date: 1979-02-15
Also published as: IT1099004B; IT7825921A0; CA1115019A; CH638232A5; NL7808118A; BE869557A; GB2001998B; FR2399458A1; US4376667A; GB2001998A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Abriebfestigice it eines vulkanisierten Elastomerkörpers, z.B. eines Reifens, Keilriemens, Förderbands, Federelementes, Schlauches, Bodenbelags od. dgl., durch Veränderung des Spannungszustandes.

Ein bekanntes Verfahren zur Erhöhung der Abriebfestigkeit von Gummireifen besteht darin, daß die Lauffläche und die Karkasse getrennt hergestellt und vulkanisiert werden,

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wobei der Durchmesser des Laufflächenringes· etwas größer dimensioniert ist als jener der Karkasse. Durch große Druckausübung auf den gesamten Laufflächenring wird eine innige Verklebung mit der Reifenkarkasse erzielt. Dabei kommt es zu einer Verdichtung und beträchtlichen Druckspannungen im Laufflächenring, die zu einer bedeutenden Verbesserung der Abriebfestigkeit der Reifenlauffläche führen.

Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem liegt in der Schaffung eines Verfahrens.mit dem gleichen Ziel, jedoch auf rationellere und insbesondere für die Qualität bessere Weise, wobei auch andere, erhöhtem Abrieb ausgesetzte Elastomererzeugnisse denselben Effekt erfahren können.

Erfindungsgemäß besteht das Verfahren nun darin, daß der Elastomerkörper zumindest teilweise mit einem Quellmittel, das ist ein im Elastomer lösliches Medium, behandelt wird.

Die daraus folgende Wirkung ist derart, daß die im Polymergerüst des vernetzten Elastomers angeordneten Quellmittelraoleküle den Abstand benachbarter Vernetzungsstellen im Vergleich zum durch die Vernetzungsreaktion gebildeten Abstand vergrößern, wobei die Polymerketten gestreckt werden.

Es hat sich herausgestellt, daß Elastomerkörper, die das erfindungsgemäße Merkmal aufweisen, eine höhere Rückprallelastizität und eine bessere Kälteflexibilität besitzen, als solche Elastomerkörper, in denen zwar auch Quellmittel enthalten ist, welches aber vor der Vulkanisation eingearbeitet wurde, so daß gegenüber der durch den Vernetzungszüstand hervorgerufenen Struktur der Polymerketten keine Streckung d.h. Distanzierung der Vernetzungsstellen erfolgt. Diese Eigenschaftsverbesserung wird anhand der folgenden Tabelle 1 für eine Naturkautschukraischung verdeutlicht.

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Man kann der Tabelle 1 entnehmen, daß die angegebenen physikalischen Eigenschaften der Mischung C besser sind als die der Mischung B, obowhl diese Mischungen rezeptgleich sind. Festigkeit, Modul, Rückprallelastizität und Härte sind höher, der Abrieb und der Plexometertest liefern geringere Werte. Analoge versuche wurden auch mit anderen Elastomertypen durchgeführt und zeigen durchwegs dieselbe Tendenz.

Diese höhere Rückprallelastizität bewirkt bei dynamischer Beanspruchung eine geringere Hysterese und somit eine geringere Erwärmung des Elastomerkörpers. Diese Tatsache kann man sich bei verschiedensten Elastomerkörpern zu Nutze machen, beispielsweise bei Seilbahnrollen, Schläuchen, Handläufen für Rolltreppen und dgl. Erklärt kann dieser Effekt zumindest teilweise dadurch werden, daß duroh die vorhandene gestrecktere Struktur eine leichtere Rotation um die C-C-Einfachbindung erfolgen kann, d.h. daß die Aktivierungsenergie, die zur Überwindung der Potentialunterschiede notwendig ist, geringer ist.

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Tabelle 1
(alle Messungen bei Raumtemperatur)

•χ Mischung	A ohne Quellmittel	XX B Quellmittel eingemischt vor Vulkanisation (10 Gev.-#)	XXx C Quellmittel eingequollen nach Vulkanisation^ 10 Gew.-ίό)
Festigkeit (kp/cm ) (DIN 53 504 aus 8/75)	209	I63	194
Modul 150 (kp/cm²) (DIN 53 504 aus 8/75)	33	21	27
Abrieb mn (DIN 53 516 aus 1/77)	65	114	72
Rückprallelastizität (?S) (DIN 53512 aus 6/76)	38	42	48
Flexoraeter / T°C (DIN 53 533 aus 8/75)	43	116	69
Härte (Sh A) (DIN 53 505 aus 8/73)	64	55	56

Naturkautschukqualität ;Vulkanisat bei l60°C/ 15 minjPrüfkörpergröße entsprechend DIN-¹NORM
x:>cQuell.iittel=Dioctyladipat + 1^5 /S Alterungsschutzmittel + 1,5 % Wachs Quellmittelgehalt 10 Gew.?S
Eii 8°C

at
80°C

US) 00 KJ CD

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Da aber die Art und Weise der räumlichen Anordnung der Polymerketten durch die Vernetzung an und für sich fixiert ist und etwa einem Gleichgewichtszustand bei den Herstellungsbedingungen entspricht, haben auch die unter dem Zwang des Quellmittels gestreckteren Polymerketten die Tendenz, wieder ihre ursprüngliche verknäulte Lage einzunehmen. Diese Tendenz wird durch das zwischen zwei Vernetzungsstellen eingedrungene Quellmittel kompensiert, so daß nach außen hin bei isotroper Quellung keine Spannung zu Tage tritt.

Eine gleichmäßige Benetzung aller Oberflächenteile auch eines komplizierter geformten Elastomerkörpers kann dadurch erreicht werden, daß die Behandlung durch Tauchen erfolgt, wobei gegebenenfalls nur bestimmte Partien des Elastomerkörpers benetzt werden. Beispielsweise kann nur ein bestimmter Teil eines Elastomerkörpers getaucht werden, während der übrige Teil dadurch im wesentlichen quellmittelfrei bleibt. Es ist jedoch auch möglich, die Behandlung mit dem Quellmittel durch Aufsprühen, Aufstreichen, Aufwalzen od. dgl. vorzunehmen.

Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung im gewünschten Teil des Elastomerkörpers zu erzielen, kann an die Behandlung mit dem Quellmittel eine Lagerungsperiode, gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur anschließen. Es handelt sich dabei quasi um einen Temperungsvorgang, der auch bei Raumtemperatur stattfinden kann, wenn die Viskosität des verwendeten Quellmittels und die Art des Elastomers dies zulassen.

In ganz besonderen Fällen kann die oben bereits als verfahrensmäßig nachteilig besprochene Maßnahme der Ergänzung eines Quellmittelbestandteils in einem Gemisch auch vorteilhaft sein, und zwar dann, wenn bei gleicher Löslich-

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keit, aber verschiedenen Diffusionsgeschwindigkeiten eine Verarmung des Quellmittels an einem Bestandteil erfolgt. Es ist dann zweckmäßig, die Zusammensetzung des Quellmittels regelmäßig zu kontrollleren und, wenn erforderlich, verarmte Bestandteile des Quellmittels zuzudotieren.

Zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Reifens ist es vorteilhaft, wenn die Behandlung mit Quellmittel etwa eine bis etwa 10 Stunden, vorzugsweise etwa 4 bis etwa 7 Stunden bei etwa 50° bis etwa 100°, vorzugsweise bei etwa 70° bis 90° C erfolgt. Diese Bedingungen gelten insbesondere für die oben bereits aufgeführten Diester aliphatischer und aromatischer Dikarbonsäuren, Trialkyl- und Triarylphosphate, Diaryläther, sowie Mineral- und Spindelöle. Bevorzugt verwendet werden je nach dem Elastomer insbesondere Dioctyladipat, Dioctylsebacat, Dioctylphthalat, Trikresylphosphat und Spjndelöl. Wie oben erwähnt, kann an die Behandlung mit dem Quellmittel eine Temperung anschließen. Die Quell- und Temperzeit kann dadurch kurz gehalten werden, daß die Behandlung mit dem Quellmittel in einer geeignet temperierten Vorrichtung erfolgt.

Ein immer wieder auftretendes Problem bei der dynamischen Beanspruchung von Elastomerkörper, wie z.B. Keilriemen, Reifen, Seilbahnrollen od. dgl. ist das Wachstum, dem diese Artikel im Zuge der Verwendung unterliegen. Das Wachstum kommt unter anderem dadurch zustande, daß die Herstellung dieser Artikel nicht in der der Verwendung entsprechenden optimalen Gleichgewichtslage der Verstärkungseinlagen er_T folgt. Es hat sich nun herausgestellt, daß durch die Maßnahmen der vorliegenden Erfindung hier dann eine besonders gute, zumindest teilweise Abhilfe geschaffen werden kann, wenn die Behandlung des Elastomerkörpers im Verwendungs-Spannungszustand erfolgt, d.h. ein Reifen soll bei der erfindungsgemäßen Behandlung mit Quellmittel mit dem Innendruck, unter dem er dann verwendet wird, beaufschlagt sein,

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ein Keilriemen soll mit entsprechender Normspannung behandelt werden, etc. Es kommt dann schon bei der Behandlung mit dem Quellmittel zu dem ansonsten im Zuge der Verwendung auftretenden Wachstum, so daß dieser negative Effekt zumindest teilweise vorweggenommen und somit schon berücktsichtigt werden kann. Die Berücksichtigung hat soweit zu gehen, daß schon die Fertigung des vernetzten Elastomerkörpers entsprechend kleiner erfolgen soll, um das bei der Quellung eintretende Wachstum schon für die Enddimensionen des Elastomerkörpers berücksichtigt zu haben.

An die Abriebfestigkeit von Bodenbelägen, Behälterauskleidungen oder dgl. werden oft erhebliche Anforderungen gestellt. Es lag daher nahe, das erfindungsgemäße Verfahren auch auf derartige Elastoraerkörper auszudehnen. Eine diesbezüglich besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht bei einem Bodenbelag, einer Behälterauskleidung oder dgl. vor, daß das Quellmittel nach dem Einquellen mit sich selbst und/oder einem Elastomer- oder sonstigen Mischungsbestandteil zur Polymerisation gebracht wird. Durch die Polymerisation des Quellmittels ist - worauf auch oben bereits hingewiesen wurde - eine Fixierung des durch die Quellung verursachten Vorspannungseffektes erreicht. Bei nicht mit dem Untergrund festgehafteten Belägen ist es zweckmäßig, das erfindungsgemäße Verfahren beidseitig anzuwenden, um ein Werfen der Belagsbahn zu vermeiden.

Ein besonderer Effekt tritt dann auf, wenn an oder im Elastomerkörper Verstärkungselemente, z.B. Drähte, Textil- oder Kunststoff-Fäden, Bleche, Kunststoff-Folien, starre Bauteile od. dgl. gebunden sind, in denen das verwendete Quellmittel im wesentlichen keine Löslichkeit aufweist. Bei einer derartigen Anordnung kann das eingebrachte Quellmittel nur eine anisotrope Ausdehnung des Elastomers bewirken.

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Infolge ihrer Isotropie haben Elastomere aber das Bestreben, sich nach allen Richtungen gleichmäßig auszudehnen, so daß im Elastomer Druckspannungen aufgebaut werden, wenn dies nicht möglich ist. Dadurch werden eine Reihe von physikalischen Eigenschaften gegenüber solchen Elastomerkörpern, in die das Quellmittel eingemischt wurde, verbessert.

Zu dem Vorteil des Aufbaus von Druckspannungen im Elastomerkörper tritt aber noch ein weiterer Vorteil, nämlich der, daß diese Druckspannungen im Elastomer sich als Zugspannungen auf die Verstärkungselemente auswirken. Dadurch wird die Lebensdauer derartiger Elastomerkörper wesentlich erhöht, da ja Drähte, Textil- oder Kunststoff-Faden od. dgl. im Bereich der Zugbeanspruchung wesentlich günstiger,arbeiten, während, wenn auf sie Druck ausgeübt wird, es zu einer Stauchung kommen kann, die zum Bruch und damit zu einem Verlust der Punktionsfähigkeit führen kann. Diese Effekte sind insbesondere bei Reifen und Keilriemen von Bedeutung, wo die Verstärkungselemente im Zuge der schnell ablaufenden dynamischen Wechselbeanspruchung besonders auf Stauchung beansprucht werden.

Derselbe Effekt, wie er dann auftritt, wenn im Elastomerkörper Verstärkungselemente vorgesehen sind, kann auch dann auftreten, wenn der Elastomerkörper nur in der oberflächennahen Zone Quellmittel enthält. In dieser Zone werden dann Druckspannungen aufgebaut, da ja der darunterliegende Elastomerkörperanteil ungequollen ist. Ein derartiger Elastomerkörper kann beispielsweise auch aus einem Elastomerkern und einer Elastomerhaut verschiedener Materialzusammensetzung bestehen, so daß durch die Wahl eines bestimmten Quellmittels, das nur in der Haut des Elastomerkörpers löslich ist, die gewünschte Inhomogenität der Quellmittelverteilung besonders kraß realisiert werden kann.

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Liegt ein Elastomer aus der Gruppe Naturkautschuk, Butadienkautschuk, Styrol-Butadienkautschuk vor, so ist es zweckmäßig, wenn ein Quellmittel aus der Gruppe: Diester aliphatischer Dikarbonsäuren, Trialkylphosphat, Diaryläther, Ätherthioäther oder ein Mineralöl verwendet wird. Bei Verwendung von Elastomeren wie Chloropren oder Acrylnitril-Butadienkautschuk sind die vorhin genannten Quellmittel, mit Ausnahme von Mineralöl, ebenfalls brauchbar, ferner kommen in diesem Fall auch Triarylphosphat, Diester aromatischer Dicarbonsäuren oder Alkylsulfosäureester in Betracht .

Da der Einbau der Quellmittelmoleküle in den vernetzten Elastomerkörper ein Diffusionsvorgang ist, spielt natürlich die Viskosität des Quellmittels für den zeitlichen Verlauf eine große Rolle. Zweckmäßig ist es, wenn die kinematische Viskosität des Quellmittels bei 20° C unter etwa 100 cSt liegt. Derartige Viskositäten ermöglichen auch bei relativ großen Elastomerkörpern, in die ein beträchtlicher Anteil Quellmittel eindiffundieren soll, noch eine wirtschaftlich vertretbare Quellzeit von maximal einigen Stunden. In diesem Zusammenahng soll auch erwähnt werden, daß natürlich auch der Dampfdruck des Quellmittels von Bedeutung ist. Wenn dieser relativ hoch ist, so besteht, je nach den Einsatztemperaturen die Gefahr, daß das Quellmittel im Einsatz wieder ausdiffundiert und verdampft. Die richtige Wahl des geeigneten Quellmittels muß daher von Fall zu Fall gesondert überlegt werden.

Um zu verhindern, daß gewisse im Elastomerkörper vorhandene Zusatzstoffe durch die Einwirkung des Quellmittels herausgelöst werden, und damit einerseits nicht mehr ihre Wirkung im Elastomerkörper entfalten können und andererseits die beabsichtigte Quellmittelzusammensetzung verändern, ist es

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von Vorteil, wenn dem Quellmittel Zusatzstoffe, z.B. Alterungsschutzmittel, Wachse od. dgl. beigemengt werden. Die Wahl dieser Zusatzstoffe richtet sich nach der Zusammensetzung des Elastomerkörper. Die oben angegebenen Zusatzstoffe, Alterungsschutzmittel und Wachse sind charakteristische Zusatzstoffe von Gummi-Mischungen. Derartige Alterungsschutzmittel sind beispielsweise p-Phenylendiamine oder Kondensationsprodukte von Aceton und Diphenylamin. Häufig verwendete Substanzen sind N-isopropyl-N^fphenyl-p-Phenylendiamin und Phenyl-p- naphthylamin. Die vervrendeten Wachse sind aliphatisch^ Kohlenwasserstoffe, die hauptsächlich geradkettig sind, und einen Bereich von etwa ^Cl4 " ^C60 u^⁸·³³®¹¹· ^Das Maxiraum der Molekulargewichtsverteilung liegt um

Will man besondere Effekt erzielen, so ist von Vorteil, als Quellmittel ein Gemisch zweier oder mehrerer im Elastomer etwa gleich rasch einquellender Flüssigkeiten zu verwenden. Dadurch kann gegebenenfalls in verschiedenen Schichten des Vulkanisats eine verschiedenartige Quellung erreicht werden, wodurch eine vorteilhafte Beeinflussung des angestrebten Eigenschaftsbildes möglich sein kann. Das insgesamt gleich rasche Einquellen der verwendeten Komponenten ist dann von Bedeutung, wenn das gleiche Quellmittelbad zur Präparation von mehreren Elastomerkörpern verwendet werden soll, da ansonsten dafür Sorge getragen v/erden muß, daß die Zusammensetzung des Quellmittels ständig nachkontrolliert und eventuell Komponenten ersetzt werden müssen. Auch besteht andernfalls die Gefahr, daß ein ursprünglich in den Elastomerkörper geschleppter Quellmittelanteil später infolge Entmischung wieder herausdiffundiert und so die Eigenschaften des Elastomerkörpers im Laufe seines Gebrauches einer Änderung unterliegen.

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Von besonderer Bedeutung ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf Gummiartikel in Form von Reifen, wobei es in diesem Fall vorteilhaft ist', wenn der Elastomerkörper nur mit einer zur Anquellung der oberflächennahen Zone erforderlichen Menge an Quellmittel behandelt wird. Es tritt dann der bereits oben diskutierte progressive Vorspannungseffekt auf. Derartige Reifen besitzen deshalb ein hervorragendes Abriebverhalten, das gegenüber herkömmlichen Reifen bis zu 50 % und mehr verbessert sein kann. Die verbesserte Abriebscharakteristik kommt dadurch zustande, daß die Weiterreißfestigkeit in bezug auf in der Lauffläche auftretende Schnitte und Verletzungen wesentlich besser ist, als bei nicht erfindungsgemäß ausgebildeten Reifen. Dies kann dadurch demonstriert werden, daß ein in der Lauffläche angebrachter Schnitt nicht auseinanderklafft, sondernim wesentlichen geschlossen bleibt oder sogar die Flanken des Schnittes zusammengedrückt werden. Da die Weiterreißfestigkeit eine der bestimmenden Eigenschaften für das Abriebverhalten ist, kann der Abrieb durch Anwendung der vorliegenden Erfindung bei Reifen wesentlich verbessert werden·

In diesem Zusammenhang sei auf einen weiteren wesentlichen Begleitumstand der vorliegenden Erfindung hingewiesen: bei einem Artikel, wie einem Reifen, einem Keilriemen oder einem Förderband, wo gegebenenfalls gekreuzte Verstärkungseinlagen aus parallelen Fäden od. dgl. vorhanden sind, kommt es im Laufe der Verwendung des Artikels zu einem Versehiebungs· prozeß, der Verstärkungselemente der den Artikel seinem Gleichgewichtszustandes näher bringt. Beispielsweise kann es zu einer Winke!veränderung von Gewebeeinlagen von Reifen kommen, wodurch der Umfang des Reifens um einige Prozent wachsen kann. Derselbe Effekt tritt bekanntermaßen auch bei Keilriemen auf. Wie bereits oben bei der Besprechung der erhöhten Rückprallelastizität erfindungsgemäß ausgestalteter

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Elastomerkörper besprochen, liegt eine erhöhte Beweglichkeit der Polymerketten vor. Gleichzeitig sind aber vom gequollenen Elastomerkörper auf dessen Verstärkungseinlagen Zugspannungen wirksam, die somit eine günstige, zu einer Entspannung beitragende Lageveränderung der Verstärkungselemente bewirken können. Dieser Effekt tritt insbesondere dann auf, wenn - wie weiter unten noch ausführlicher besprochen - die Einwirkung des Quellmittels auf den Elastomerkörper in einem seinem Gebrauchsbelastungszustand entsprechenden Zustand erfolgt.

Besonders vorteilhaft kommt die vorliegende Erfindung dann zum Tragen, wenn der Reifen ein Laufflächenprofil mit über den Umfang durchgehenden Profilerhebungen aufweist. Diese Profilerhebungen können über den gesamten Reifenumfang ununterbrochene Dessinringe sein. Bei e iner derartigen Dessinausbildung kann durch den Einbau des Quellmittels in Umfangrichtung keine wesentliche Volumsvergrößerung auftreten,so daß eine maximale Druckvorspannung in dieser Richtung erzielbar ist. Dieser Effekt wäre bei einem Laufflächendessin aus einzelnen Profilblöcken nicht in dem Maße vorhanden, weil ja dann Jeder Profilblock unter Volumserweiterung in die danebenliegenden Profilnuten ausweichen kann, so daß der wichtige Druckvorspanneffekt, der durch das Zusammenwirken der nicht dehnbaren Verstärkungseinlagen mit dem quellfähigen Gummi bewirkt wird, nicht voll erreicht werden kann. Es gibt jedoch auch Anwendungsfälle von Reifen, wo eine besondere Beanspruchung von etwa in Achsrichtung verlaufenden Profilerhebungen vorliegt. In diesem Falle kann durch Anwendung der Erfindung der Verschleiß derartiger Profilerhebungen gleichfalls erheblich reduziert werden.

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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines .Elastomerkörpers sieht vor, daß der fertig vernetzte Elastomerkörper, z.B. der fertig vulkanisierte Gummikörper, gegebenenfalls unter Erwärmung mit Quellmittel behandelt wird. Durch die Löslichkeit des Quellmittels im Elastomer dringt dieses zwischen die Polymerketten ein und vergrößert dadurch den Abstand der Vernetzungsstellen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert:

Es zeigen Fig. 1 einen Elastomerkörper ohne Verstärkungselemente, Fig. 2 und Fig. j5 mit Verstärkungselementen, Fig. K die schematische Darstellung eines Polymerkettenausschnittes, die Fig. 5 und 5a einen Ausschnitt eines mit Verstärkungselementen versehenen Elastomerkörpers mit Einschnitt und die Fig. 6 ein erfindungsgemäß günstiges Reifenprofil.

In Fig. 1 ist ein Würfel eines Elastomerkörpers 1 im ungequollenen und im gequollenen Zustand 1* dargestellt. Ein unverstärkter Elastomerkörper wächst"beim Einbau von Quellmittel isotrop nach allen Richtungen gleich. Entgegen einer weitverbreiteten Ansicht sind die Eigenschaften des gequollenen Elastomerkörpers nicht notwendig in allen Belangen schlechter als die des ungequollenen. Im Gegenteil hat sich überraschenderweise sogar herausgestellt, daß die Rückprallelastizität und die Kälteflexibilität durch Einbau von Quellmittel gesteigert werden kann.

In Fig. 2 ist ein Elastomerkörper 2 mit Verstärkungsblech im ungequollenen und im gequollenen Zustand 2* dargestellt. Durch das Einquellen des Quellmittels kommt es zu einer

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Volumsvergröi3erung des Elastomerkörpers, wobei entsprechend der Menge des eingebauten Quellmittels die strichliert dargestellte Kontur erreicht wird. In der Mitte eines derartigen Elastomerkörpers ist eine isotrope Quellung nicht möglich, sondern nur ein Höhenwachstum, da der Elastomerkörper 2 an das unquellbare Verstärkungsblech 3 fest gebunden ist. Die Fig. 2 zeigt den Elastomerkörper im gequollenen Zustand 2^f in perspektivischer Ansicht, wobei ein etwa quadratisches Flächenelement oberflächlich aufgezeichnet ist. Auf dieses Flächenelement wirken von allen Seiten gleich große Druckspannungen Q?-β· Aus anderen Bereichen der Technik sind einige Anwendungsfälle für den Aufbau von Druckspannungen in einer Schicht eines Verbundkörpers bekannt. Ein Beispiel dafür ist die auf ein Metallblech aufgebrachte Emailschicht. Durch das Zusammenziehen des warmen Metallbleches beim Abkühlen wird die Emailschicht unter Druckspannung gesetzt, was für die Verwendbarkeit derartiger Gegenstände von großer Bedeutung ist, da die Beanspruchbarkeit von Email auf Zug Ja nicht besonders groß ist. In analoger Weise kann auch der Härtungsvorgang beim Nitrieren von Stahl interpretiert werden. Es diffundiert dabei Stickstoff in die Oberfläche des erhitzten Stahlkörpers ein, wobei in dieser Diffusionsζone eine Gitteraufweitung erfolgt. Dadurch kann es zum Aufbau von Druckspannungen in der nitrierten Schichte und Zugspannungen in der darunter liegenden Schichte kommen.

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt aus einem Polymergerüst dargestellt. Im ungequollenen Zustand ist die Polymerkette zwischen den Vernetzungsstellen 4 stark verknäult. Demgegenüber rücken die Vernetzungsstellen 4¹ nach der Quellung auseinander unter Streckung der Polymerkette 5^f·

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Der Aufbau der Druckspannungen bei einem Elastomerkörper, der an ein Verstärkungsblech 3 gebunden ist, kann durch Anbringung eines Einschnittes 6¹ demonstriert werden. Während vor der Quellung ein Einschnitt 6 in einem Elastomerkörper 2 auseinanderklafft, werden nach der Quellung die Planken eines Einschnittes 6^f in einem Elastomerkörper 2¹ zusammengedrückt. Zumindest kommt es bei geringerer "Menge an Quellmittel nicht zu einem Auseinanderklaffen des Einschnitts 6^f.

In Pig. β ist ein Reifen 9 dargestellt, der über dem Umfang durchgehende Dessinringe 10 aufweist. Ein derartiges Laufflächenprofil ist besonders für die Anwendung des vorliegenden Verfahrens geeignet, da durch das geschlossene Umfangsprofil in Umfangsrichtung besonders große Druckspannungen aufgebaut werden können.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

\ Verfahren zur Erhöhung der Abriebfestigkeit eines vulkanisierten Elastomerkörpers, z.B. eines Reifens, Keilriemens, Förderbands, Schlauches, Federelementes, Bodenbelags oder dergleichen durch Veränderung des Spannungszustandes, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerkörper zumindest teilweise mit einem Quellmittel, das ist ein im Elastomer lösliches Medium, behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung unter Erwärmung stattfindet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung durch Tauchen erfolgt.

4· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung durch Aufsprühen, Aufstreichen, Aufwalzen oder dergleichen erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Behandlung mit Quellmittel eine Lagerungsperiode, gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur anschließt.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des Quellmittels regelmäßig kontrolliert wird und, wenn erforderlich, verarmte Bestandteile des Quellmittels zudotiert werden. *

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7· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an oder in den Elastomerkörper Verstärkungselemente, z.B. Drähte, Textil- oder Kunststoff-Fäden, Bleche, Kunststoff-Folien, starre Bauteile oder dergleichen gebunden sind, in denen das verwendete Quellmittel im wesentlichen keine Löslichkeit aufweist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerkörper nur mit einer zur Anquellung der oberflächennahen Zone erforder lichen Menge an Quellmittel behandelt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Quellmittel nach dem Einquellen mit sich selbst und/oder einem Elastoraer- oder sonstigen Mischungsbestandteil zur Polymerisation gebracht wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Quellmittel eine Verbindung aus der Gruppe: Diester aliphatischer Dicarbonsäuren, Trialkylphosphat, Diaryläther, Ä'therthioäther, Mineralöl oder ein Gemisch daraus verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Quellmittel eine Verbindung aus der Gruppe: Triarylphosphat, Alkylsulfosäureester, Diester aromatischer Dicarbonsäuren oder ein Gemisch daraus verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Quellmittel Zusatzstoffe, z.B. Alterungsschutzmittel, Wachse oder dergleichen beigemengt sind.

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IJ. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Quellmittel ein Geraisch zweier oder mehrerer in das Elastomer etwa gleich rasch einquellender Flüssigkeiten verwendet wird.
3.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Veränderung des Spannungszustandes eines Reifens, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit Quellmittel durch Tauchen für die Dauer von etwa 1 bis etwa 10 stunden, vorzugsweise etwa 4 bis etwa 7 Stunden bei etwa 50 bis etwa 10O⁰C, vorzugsweise etwa 70 bis etwa 90⁰C erfolgt.

15» Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da-• durch gekennzeichnet, daß die Behandlung des Elastomerkörpers im Verwendungsspannungszustand erfolgt.

DEUTSCHE SEMPERIT GESELLSCHAFT M.B.H.

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