SLIPPABLE ELASTOMER ARTICLE

Abstract: 1. A lacquered elastomeric material having a reduced coefficient of friction and coated with a lacquer containing firmly anchored spacers projecting beyond the lacquer surface, characterized in that the spacers are spherical PVC particles having a mean diameter of from 70 to 200 mu m and that the lacquer is a polyurethane lacquer having a thickness of from 7 to 40 mu m, the thickness of the lacquer coating being from 5 to 50 % of the diameter of the spherical particles.

Description: "Gleitfähiges Elastomerteil" Die Erfindung betrifft ein Elastomerteil, das aufgrund einer speziellen Beschichtung einen recht geringen Reibungskoeffizienten gegenüber Glas aufweist. Für eine Reihe von technischen Anwendungen, beispielsweise für die Abdichtung von Fensterschächten in Auto mobilen, werden Elastomere gebraucht, die neben ihren sonstigen bekannten günstigen Eigenschaften verbesserte Gleitfähigkeit gegenüber Glas aufweisen. Um dies 2u erreichen, war es bisher üblich, die Elastomerteile mit einem Klebstoff zu bestreichen und in einem elektrischen Feld mit Faserkurzschnitten zusbeflocken. Nach diesem Verfahren werden Elastomerteile mit textilartiger Oberfläche erhalten, die die geforderten Gleiteigenschaften aufweisen. Es wird jedoch als Nachteil empfunden, dass das Beflockungsverfahren sehr aufwendig und damit teuer ist. Um zu einer billigeren Problemlösung zu kommen, wurde in Fachkreisen diskutiert, Elastomerteile mit Lacken zu beschichten, die fest gebunden Abstandshalter aus harten Materialien enthalten. Dabei wurden als Abstandshalter Teilchen aus GIas,¯¯ luminium oder Polypropylen vorgeschlagen. Wenngleich mit Lacken, die derartige Abstandshalter enthalten, sehr einfach gleitfähige Elastomerteile herstellbar sind, so weisen die verwendeten Abstandshalter doch einige gravierende Nachteile auf. So haben beispielsweise Glaskugeln aufgrund ihrer hohen Härte abrasive Wirkung gegenüber weicheren Materlalien imd anrh geganiikar anderen Glas serin. Dies führt zur Schädigung der Oberfläche, was z.B. bei Automobilfenstern nicht erwünscht ist. Darüber hinaus sind glasgefüllte Gleitlacke nicht oder nur schwer mit Spritzpistolen zu verarbeiten, da sich die Glas teilchen in den Spritzdüsen ansammeln können Die Verwendung von Aluminiumteilchen als Abstandshalter bringt den Nachteil mit sich, dass sie das Elastomerprofil metallglänzend einfärbt, was oftmals nicht gewünscht wird. Polypropylen schliesslich ist zwar im Prinzip geeignet, wird jedoch von den meisten Lacken so schlecht benetzt, dass entweder die lacktechnischen Eigenschaften, also beispielsweise die Stabilität der Mischungen nicht gewährleistet sind oder aber die Abstandshalter bei stärkerer Beanspruchung aus dem Lack film ausgerissen werden. Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Elastomerteil zu schaffen, das in seinen Gleiteigenschaften beflockten Elastomeren entspricht, nach einem einfachen Lackierverfahren beschichtet wird, keine abrasive Wirkung gegenüber Glas zeigt, einfärbbar und dauerhaft ist. Diese Aufgabe wurde gelöst durch ein lackiertes Elastomerteil mit vermindertem Reibungskoeffizienten, das mit einer Lackschicht überzogen ist, welche fest verankerte, über die Lackoberfläche hinausragende Abstandshalter enthAlt, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Abstandshaltern um kugelige PVC-Teilchen mit einem mittleren Durchmesser zwischen 70 und 200 m handelt. Es ist bis jetzt nicht untersucht worden, worauf die Verminderung des Reibungskoeffizienten von Elastomeren durch Lackieren mit Lacken, die kugelige Teilchen enthalten, beruht. Ohne die Erfindung auf eine Theorie einzugrenzen, wird jedoch vermutet, dass die kugeligen, harten Teilchen, die vorbeigleitende Glasscheibe von der lackierten Elastomeroberfläche wegrücken und dass somit die Verminderung der Reibung durch eine Verringerung der Auflagenfläche zustande kommt. Daraus rechtfertigt sich die Bezeichnung Abstandshalter für derartige Teilchen. Die erfindungsgemässen Abstandshalter sind kugelige PVC Teilchen. Hierbei bedeutet kugelig, dass die Teilchen zumindest grösstenteils eine runde, kugelförmige oder elipsoide Oberfläche aufweisen, d.h. zumindest grösstenteils frei von Spitzen und Kanten sind. Derartige PVC Teilchen sind technisch leicht zugänglich, sie werden nach dem Verfahren der Suspensionspolymerisation hergestellt. Auf dem Gebiet der Suspensionspolymerisation, insbesondere von Vinylchlorid, existiert ein umfangreiches Fachwissen, das es erlaubt, Teilchen mit in weiten Grenzen variierbaren Grössen und Grössenvertei lunge hermustellenv Für die Zwecke der vorliegenden- Erfindung werden Teilchen mit einem mittleren Durchmesser zwischen 70 und 200,Am verwendet. Bevorzugt sind Teilchen mit einem Durchmesser von 100 - 150/Cm. Die Verwendung kleinerer Teilchen führt zu einem Nachlassen der Gleiteigenschaften, wo hingegen bei Verwendung von Teilchen in einem Durchmesser son mehr als 200 Um die vorteilhaften Eigenschaften der lackierten Elastomerteile gewährleistet sind, jedoch die Verarbeitung der Lacke durch Spritzpistolen sehr schwierig wird. Wenngleich kugelige PVC-Teilchen mit einer breiten Teilchengrössenverteilung, also Gemische zwischen Teilchen unterschiedlichen Durchmessers, als Abstandshalter im Sinne der Erfindung eingesetzt werden können, so ist es doch bevorzugt1 Teilchen mit enger Teilchen- grössenverteilung, also in etwa gleichgrosse Teilchen zu verwenden. Grosstechnisch nach dem Suspensionspolymerisationsverfahren hergestelltes PVC weist meist die geforderte enge Teilchengrössenverteilung auf und kann daher eingesetzt werden, wenn der mittlere teilchendurchmesser im beanspruchten Bereich liegt. Der Begriff PVC wird hier für Polyvinylchlorid gebraucht und umfasst auch Copolymere des Vinylchlorids soweit sie überwiegend aus Vinylchlorid bestehen oder allgemein als PVC bezeichnet werden. Im Sinne der Erfindung besonders geeignete PVC-Typen sind beispiels weise das Produkt Vinoflex 56115 der Firma Wacker- Chemie sowie das Produkt GEON 221 der Firma BF Goodrich Diese Produkte zeigen die geforderte mittlere Teilchengrösse nach einem vereinfachten, in der Lackindustrie üblichen Messverfahren, bei dem ein mit Pigmentkörnern gefüllter Lackfilm in einer genormten Vorrichtung von einer Schichtdicke von etwa 300,Um m bis auf 0 ausgezogen wird und festgestellt wird, bei welcher Schichtdicke die Pigmentkörner die Lackoberfläche durchstossen. Die kugeligen PVC-Teilchen werden in einer Menge von etwa 10 Gew.-%, bezogen auf den lösungsmittelfreien Lack, auf die Elastomerteile aufgebracht. Um den Charakter des Lackes als solches nicht zu verändern, wird der Fachmann nicht mehr als 25 und insbesondere nicht mehr als 35 oder gar 50 Gew.-% PVC, bezogen auf Lackeinsetzen. Bei weniger als 5 Gew.-% PVC, bezogen auf Lack, beginnen die Gleiteigenschaften allmählich nachzulassen. Ein bevorzugter Bereich ist daher zwischen 5 und 20 Gew.-%, insbesondere zwischen 7 und 15 Gew.-% PVC, bezogen auf Lack, anzusetzen. Um günstige Gleiteigenschaften zu erreichen, müssen Kugeldicke und die Dicke der Lackschicht aufeinander abgestimmt werden. Zwar wird eine Verminderung des Reibungskoeffizienten beobachtet, wenn die Dicke der Lackschicht in dem weiten Bereich zwischen 5 und 50 % der Kugeldicke variiert wird, doch ist es bevorzugt, die Lackschichtdicke auf 10 bis 20 8 der Kugeldicke einzustellen. Bevorzugte Lackschichtdicken liegen damit zwischen 7 und 40/Cm, insbesondere zwischen 10 und 25 sszm. Die Einstellung der Lackschichtdicke kann der Fachmann nach den üblichen Methoden durchführen. So können Spritzdauer, Spritzmenge oder auch der Feststoffgehalt des Lackes variiert werden. Als Lackbindemittel zur Aufbringung der Abstandshalter auf die Elastomerprofile nach der Lehre der Erfindung können die üblicherweise zum Lackieren von Elastomeren verwendeten Produkte eingesetzt werden. Bevorzugt ist in jedem Falle jedoch die Verwendung von Elastomerlacken auf Polyurethanbasis. Bei Lacken auf Polyurethanbasis wird zwischen 1-komponentigen und 2-komponentigen Produkten unterschieden, die beide im Prinzip geeignet sind. Bei den 2-komponentigen Polyurethanlacken handelt es sich um einerseits Isocyanate der Funktionalität 2 und grösser und andererseits Ilydroxyverbindungen der Funktionalität 2 und grösser, die gewünschtenfalls im Beisein von Lösungsmitteln und üblichen Hilfsstoffen vor der Anwendung gemischt und so zur Reaktion gebracht werden. Als Isocyanatkomponenten werden hier aromatische wie auch aliphatische Diisocyanate, beispielsweise Dipheny lmethan-diis ocyanat, Toluylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Dicyclohexylmethandiisocyanat, Tetramethylendiisocyanat oder Hexamethylendiisocyanat eingesetzt. Die mehrfunktionellen Hydroxy- komponenten sind Polyether ¯Polyole auf Basis Ethylenglykol oder Propylenglykol, Triole wie Glycerin, Trimethylolpropan oder Trimethylolethan oder höherfunktionelle Hydroxyverbindungen wie Pentaerythrit. Zur Herstellung der erfindungsgemässen lackierten Elasto merteile sind die 1-komponentigen Polyurethanlacke bevorzugt. Bei diesen Produkten handelt es sich um Prepolymere mit endständigen Isocyanatgruppen, die im Beisein üblicher Hilfsstoffe als Lösung in inerten Lösungsmitteln vorliegen und nach Aufbringung durch Reaktion mit Luftfeuchtigkeit zu Polyneren. mit Urethan- und flarn- stoffsstrukturen härten. 1-komponenten Urethanlacke werden hergestellt, in dem man Hydroxyverbindungen, beispielsweise die vorgenannten Hydroxyverbindungen mit mehrfunktionellen Isocyanaten, z.B. einem der vorgenannten Isocyanate, vorzugsweise Diphenylmethandiisocyanat im Uberschuss zur Reaktion bringt. Um Lacke mit nicht zu hoher Viskosität zu erhalten,ird dabei beispielsweise ein Verhältnis von 2 Isocyanatgruppen auf eine OH-Gruppe eingestellt. An Hilfsstoffen können die 1 -komponentigen Polyurethanlacke Verzögerer, Beschleuniger, Stabilisatoren und Pigmente, vor allen Dingen Russpigmente enthalten. Auch werden häufig Substanzen eingesetzt, die ein Aufschäumen verhindern. 1-komponentige Polyurethanlacke sind dem Elastomerfachmann seit Jahren bekannt Es sei hier beispielsweise verwiesen auf G. Klement in Kautschuk und Gummi, Kunststoffe, Jahrgang 23 (1970), Heft 8; Seiten 375 - 378. Die Erfindung gestattet es, unterschiedliche Elastomere mit günstigen Gleiteigenschaften auszustatten. So liegt ein Vorteil darin, dass nicht nur die üblichen polaren Elastomere, z.B. solche mit Nitrilgruppen, sondern auch die ständig an Bedeutung gewinnenden unpolaren Elastomere, wie Terpolymere auf Basis Ethylenpropylendien (EPDM) oder auch Styrolbutadien-Elastomere mit der die Abstandshalter tragende Lackschicht ausgerüstet werden können. In jedem Fall wurde gute Haftung von Lacken und den darin eingebetteten PVC-Teilchen festgestellt. Darüber hinaus erwiesen sich die lackierten Elastomerteile als unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit. 3ar worstellung der lackierten Elastomerteile wird von einem für Elastomere üblichen Lack ausgegangen und diesem die gewünschte Menge an PVC zugesetzt. Das Dispergieren der. Kugeln erfolgt dabei durch schnell laufende Rührwerke oder ähnliche Mischaggregate. Dabei ist lediglich darauf zu achten, dass die PVC-Sugeln keine störende Beimengungen, wie etwa Wasser enthalten. Auch ist das dem Lack beigesetzte Lösungsmittel so zu wählen, dass es PVC nicht löst und auch nicht als Weichmacher wirkt. Geeignete Lösungsmittel in dieser Hinsicht sind beispielsweise Xohlenwasserstoffe wie Xylol, Toluol. Um ein Absetzen der Kugeln zu verhindern, können Dispergatoren zugegeben werden oder es kann durch Rühren das Absetzen verhindert werden Im allgemeinen neigen die PVC-Kugeln jedoch nicht zum Absetzen oder Aufschwimmen in Lacken. Die PVC-kugelhaltigen Lacken können in üblicher Weise gespritzt werden. Darin liegt eine erhebliche Arbeitsvereinfachung, z.B. gegenüber der Beflockung von Gummiprofilen. Beispiel Aus den folgenden Komponenten wurde ein 1-Komponenten Polyurethanlack hergestellt (Angaben in Gew.-Teilen): 40,1 Gew.-T Polypropylenglykol, Molakularge- wicht 1025,0H-Z 109,6 238,0 Gew.-T. Polypropylenglykol, Molekularge wicht 2025, OH-Z 55,4 21,1 Gew.-T. Trimethylolpropan 5,0 Gew.-T. Ralox BT (2.6 t-Butyl-4-methylphenol Fa. Raschig) 195,8 Gew.-T Diphenylmethandlisocyanat (Des modur 44, Bayer AG) 125,0 Gew.-T. Xylol 125,0 Gew.-T. Toluol 220,0 Gew.-T. Methylisobutylketon (MIBK) 30,0 Gew.-T. Ethylenglykolacetat (EGA) 1000,0 Gew.-T. In einem Reaktor wurden die Polypropylenglykole, die Lösungsmittel Toluol und Xylol sowie Trimethylolpropan und der Hilfsstoff Ralox BT eingewogen. Bei verminder- ten Druck (500 torr) wurde das Gemisch azeotrop entwässert bis der Wassergehalt ca. 100 ppm betrug. Nach dem Abkühlen auf ca. 600C wurden MIBK, EGA und das Di isocyanat zugesetzt. Es-wurde sodann auf 90 0C aufgeheizt und 3,5 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Danach wurde bei 500C über Filter abgelassen. Es wurden sodann 30 g kugeliges PVC-Pulver < Geon 221 Fa. BF Goodrich) zugesetzt und mit Hilfe einer Perl-Mill dis pergiert. Mit dem so hergestellten Lack wurden Gummi- platten im Spritzauftrag beschichtet (Spritzpistole: Walther Pilot III Düse 1,0 mm bzw. 1,5 mm, Spritzdruck: 3 bar). Die Trocknung des Lackes erfolgte bei 800C während 10 min. Der Lack wurde auf Elastomerprofile auf Basis Ethylenpropylendien (EPDM) bzw. Styrolbutadien (SBR) aufgetragen. Die Elastomerteile waren zuvor aus den nachstehend benannten Kautschukmischungen nach üblichen Vulkanisationstechniken hergestellt worden. Kautschukmischungen EMI11.1 Mischungsbestandteile <SEP> EPDM <SEP> SBR <tb> Keltan <SEP> 812 <SEP> 100,0 <SEP> Teile <SEP> -- <SEP> Teile <tb> <SEP> Buna <SEP> Hüls <SEP> 1500 <SEP> 100 <SEP> " <tb> ZnO <SEP> RS <SEP> 5,0 <SEP> " <SEP> 5 <SEP> " <tb> Stearinsäure <SEP> 2,0 <SEP> " <SEP> 1 <SEP> " <tb> FEF <SEP> 90,0 <SEP> " <tb> Sillitin <SEP> N <SEP> 55,0 <SEP> " <tb> - Corax <SEP> 3 <SEP> 50 <tb> Sunpar <SEP> 2280 <SEP> 70,0 <SEP> " <tb> - Caloxol <SEP> 6,0 <SEP> " <tb> <SEP> Paraflux <SEP> 8 <SEP> " <tb> Vaseline <SEP> 5,0 <SEP> " <tb> - Merkapto <SEP> 80 <SEP> % <SEP> 1,25 <SEP> " <tb> Santogard <SEP> PVI <SEP> 0,2 <SEP> " <tb> DPTT <SEP> 75 <SEP> % <SEP> 2,0 <SEP> " <tb> - <SEP> P <SEP> extra <SEP> N <SEP> 80 <SEP> % <SEP> 1,9 <SEP> " <tb> Royalac <SEP> 133 <SEP> 1,0 <SEP> " <tb> - <SEP> Pennzone <SEP> B <SEP> 0,5 <SEP> " <tb> Vulkacit <SEP> CZ <SEP> 0,95 <SEP> " <tb> Sulfasan <SEP> R <SEP> 1,0 <SEP> " <tb> Schwefel <SEP> 1,6 <SEP> " <tb> In einem weiteren Versuch wurden Kautschukprofile hergestellt, mit dem PVC-Teile enthaltenden Lack beschichtet und im Heissluftkanal unter gleichzeitiger Aushärtung des Lackes vulkanisiert. In beiden Fällen wurden Gleiteigenschaften ermittelt, die denen beflockterGummiteile entsprachen.

Claims: Patentansprüche 1. Lackiertes Elastomerteil mit vermindertem Reibungs koeffizienten, das mit einer Lackschicht überzogen ist, welche fest verankerte, über die Lackoberfläche hinausragende Abstandshalter enthält dadurch ge kennzeichnet, dass es sich bei den Abstandshaltern um kugelige PVC-Teilchen mit einem mittleren Durch messer zwischen 70 und 200 > m handelt. 2. Lackiertes Elastomerteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Abstandshaltern um kugelige PVC-Teilchen mit einem mittleren Durch messer zwischen 100 und 150 m m handelt. 3. Lackiertes Elastomerteil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die PVC-Teilchen eine möglichst enge Teilchengrössenverteilung aufweisen. 4. Lackiertes Elastomerteil nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Lackschicht 5-50%, vorzugsweise 10-20% des Kugeldurchmessers be trägt. 5. Lackiertes Elastomerteil nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Polyurethan lack beschichtet ist. 6. Lackiertes Elastomerteil nach den Ansprüchen 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass es einem unpolaren Elasto meren, z.B. vulkanisiertem Ethylen-Propylen-Dien- Terpolymeren oder vulkanisiertem Styrol-Butadien-Co polymeren besteht. 7. Verfahren zur Herstellung von lackierten Elasto merteilen nach den Ansprüchen 1 - 6, dadurch ge kennzeichnet, dass in einen Elastomerlack kugeliges PVC mit Hilfe eines Dispergiergerätes, z.B. einer Perl-Mill, eingearbeitet wird und nach Verdünnung auf Spritzziskosität der Lack mit üblichen Spritz pistolen aufgetragen und in üblicher Weise gtrsck- net und gehärtet wird.

Inventors: LIPPERT, HARTMUT, OZELLI, RIZA NUR, DR., Özelli, Riza Nur, Dr.
Applicants: HENKEL KOMMANDITGESELLSCHAFT AUF AKTIEN
Application year: 1984
Main classification: C08J7
IPC codes: C08J7, B32B25, C09D7, C08J5