Artikel mit einer reflektierenden Schutzschicht und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Artikel mit einem Grundkörper aus einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften, wobei die Artikeloberfläche vollständig oder teilweise mit einer Schutzschicht versehen ist, wobei die Schutzschicht mit dem

Grundkörper einen Haftverbund bildet und einen polymeren Basiswerkstoff umfasst, in dem Mikropartikel mit Reflexionsfähigkeit eingemischt sind. Diese Schutzschicht wird auch als reflektierende Funktionshaut bezeichnet. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Artikels.

In der Offenlegungsschrift WO 2008/141857 AI wird eine Schutzschicht für Oberflächen von elastomeren Elementen, insbesondere für die Balgwand eines Luftfederbalges, beschrieben. Die Schutzschicht ist dabei aus einem Fluorkautschuk mit eingebetteten Mikropartikeln gebildet, wobei die Mikropartikel gegen elektromagnetische Strahlungen, insbesondere Wärmestrahlen, eine hohe Reflexionsfähigkeit aufweisen. Diese

Mikropartikel, die auch als Reflexionspartikel bezeichnet werden, bestehen insbesondere aus Aluminium, das im Fluorkautschuk eingemischt ist. Außerdem wirkt eine derartige Schutzschicht zusätzlich gegen Abrieb. Mit der Schutzschichtkonzeption gemäß WO 2008/141857 AI sind jedoch folgende Nachteile verbunden:

— Die Schutzschicht trägt auf. So ist es möglich, dass beim Ein- und Ausfedern eines Luftfederbalges Materialpartikel der Funktionshaut auf der Oberfläche des

Abrollkolbens verbleiben, was die Federfunktion beeinträchtigt. — Bei dynamisch belasteten Artikeln wird die Schutzschicht beschädigt, beispielsweise bei Luftfederbälgen durch wiederholte Abrollvorgänge.

— Der Fluorkautschuk benötigt einen Vermittler für die Haftung zum elastischen

Grundkörper des Artikels. Hinzu kommt, dass Fluorkautschuk Strahlungsenergie dissipiert und somit das Rückstrahlvermögen von der diffus reflektierenden

Oberfläche der Schutzschicht senkt. Außerdem ist Fluorkautschuk teuer.

— Es wird eine relativ hohe Menge an reflektierenden Mikropartikeln benötigt.

Antriebsriemen werden zur Erhöhung der Abriebsbeständigkeit sowie zusätzlich zur Geräuschreduzierung insbesondere im Bereich der Kraftübertragungszone mit einer Schutzschicht versehen. Der diesbezügliche Stand der Technik ist: — Eingesetzt wird eine Flockauflage (DE 100 16 351 AI), insbesondere in Form eines Baumwoll- oder Aramidflocks, oder eine dünne mit Fasern (z.B. Aramidfasern) gefüllte elastische Polymerschicht, beispielsweise nach der Offenlegungsschrift DE 38 23 157 A1, wobei die Anhaftung der Flockauf age zumeist mittels einer Streichlösung erfolgt.

— Verwendet wird eine Textilauflage in Form eines Gewebes oder Gestricks,

beispielsweise nach der Patentschrift US 3 981 206.

— Verwendet wird auch eine Textilauflage in Form eines Gewirkes. Diesbezüglich wird insbesondere auf die Offenlegungsschrift DE 10 2006 007 509 AI verwiesen. Die

Kettwirkware besteht dabei aus einem ersten Garn, insbesondere aus einem Polyamid oder einem Polyester, und aus einem zweiten Garn, insbesondere aus einem

Polyurethan. — Nach einer neueren Entwicklung gemäß DE 10 2008 012 044 AI werden anstelle der Textilauflagen oder in Kombination mit diesen eine Folie (z.B. PTFE-Folie) oder ein Folienverbund (z.B. PA-PTFE-Folienverbund) eingesetzt, insbesondere unter dem zusätzlichen Aspekt der ölbeständigen Ausrüstung eines Antriebsriemens.

— Die Schutzschicht ist eine Reaktionsmasse, wobei ein Isocyanat mit wenigstens zwei NCO-Gruppen mit Wasser und/oder einem Diol und/oder einem Polyol zu einem Polymerisat ausreagiert. Diesbezüglich wird insbesondere auf die neuere Entwicklung gemäß EP 2 101 079 A2 verwiesen.

Bisheriger Entwicklungsschwerpunkt bei Antriebsriemen war die Bereitstellung einer abriebsbeständigen wie auch zusätzlich ölbeständigen Schutzschicht, und zwar bei gleichzeitiger Geräuschreduzierung. Der Aspekt der zusätzlichen reflektierenden

Schutzschicht wurde jedoch vernachlässigt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen Artikel bereitzustellen, dessen Oberfläche vollständig oder teilweise gegen elektromagnetische Strahlen aller Art (Wärmestrahlen, UV-Strahlen etc.) geschützt ist, wobei gleichzeitig die reflektierende Schutzschicht eine hohe Lebensdauer aufweist sowie ferner einen polymeren

Basiswerkstoff umfasst, der auch ohne einen zusätzlichen Haftvermittler mit dem elastischen Grundkörper des Artikels einen dauerfesten Haftverbund bildet. Zudem soll die reflektierende Schutzschicht einer Vielzahl von Artikelanwendungen zugänglich sein.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass der polymere Basiswerkstoff der reflektierenden Schutzschicht ein Polymerisat ist, das zumindest aus einem ersten Reaktionspartner in Form eines Isocyanats mit wenigstens zwei NCO-Gruppen und einem zweiten

Reaktionspartner in Form von Wasser gebildet ist.

Durch die Reaktion mit Wasser liegen in dem Polymergerüst zumindest einige

Harnstoffgruppen vor.

Bei der Bildung des Polymerisats der Schutzschicht kann zudem ein dritter

Reaktionspartner in Form eines Diols und/oder Polyols beteiligt sein, wobei dieser dritte Reaktionspartner zumeist lediglich in geringen Mengen auftritt, beispielsweise in Form von 1,6-Hexandiol. In dem Polymergerüst liegen somit zusätzlich einige Urethangruppen vor. In Bezug auf die kleinsten Isocyanatbautsteine (Monomere) sind insbesondere folgende Gruppen zu erwähnen:

— Das Isocyanat weist eine aliphatische Gerüststruktur auf, wobei die Kohlenstoffanzahl 4 bis 12 beträgt. Zu nennen sind hier insbesondere Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat (HDI), Dodecamethylendiisocyanat,

1 ,4-Diisocyanatocyclohexan und Isophorondiisocyanat (IPPD). Von besonderer Bedeutung ist HDI.

— Das Isocyanat weist eine aliphatisch-aromatische Gerüststruktur auf. Zu nennen ist hier insbesondere Diphenylmethandiisocyanat (MDI).

Da die oben genannten Isocyanate leicht flüchtig und somit schwer verarbeitbar sowie zudem toxisch sind, liegt das Isocyanat vor der Reaktion mit Wasser bzw. zusätzlich mit einem Diol und/oder Polyol in einer höhermolekularen Form vor. Von besonderer

Bedeutung sind dabei folgende Gruppen, nämlich das Trimer mit symmetrischer oder asymmetrischer Konstitution, das Biuret oder das Urethdion. In der folgenden Übersicht sind die bevorzugten Isocyanat-Typen auf der Basis von HDI und ihre

Handelsbezeichnungen der Firma Bayer AG aufgeführt: HDI Biuret (Desmodur N 100)

HDI Trimer (Desmodur N3600)

HDI Trimer (Desmodur N3300)

HDI Urethdion (Desmodur N3400)

HDI Trimer Asymmetrisch (Desmodur XP2410) Das auf diese Weise gebildete Polymerisat als polymerer Basiswerkstoff der

reflektierenden Schutzschicht zeichnet sich durch eine hervorragende Anhaftung zum Grundkörper des Artikels aus, die den Einsatz eines zusätzlichen Haftvermittlers überflüssig macht. Der polymere Werkstoff des Artikelgrundkörpers ist zumeist ein Elastomer oder ein thermoplastisches Elastomer, da hiermit elastische Eigenschaften verbunden sind.

Die reflektierenden Mikropartikel bestehen vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Aluminium. Diese Mikropartikel sind pulverförmig, mikroplättchenförmig oder mikrogranulatförmig in dem Polymerisat eingemischt und verleihen letztlich der

Schutzschicht die geforderte Ref exionsfunktion. Die mikroplättchenförmige Variante spielt dabei unter dem Gesichtspunkt der Ausbildung eines Mikrospiegels bei gleichzeitig guter Verankerung innerhalb des polymeren Basiswerkstoffes eine besondere Rolle. In Verbindung mit der Figurenbeschreibung wird hierauf noch näher eingegangen. Durch die Verwendung von Aluminium wird zudem in Verbindung mit dem Polymerisat eine helle Funktionshaut erzeugt, die in optimaler Weise reflektierend wirkt.

In der Schutzschicht kann zudem ein medienbeständiger, insbesondere ölbeständiger Füllstoff eingearbeitet sein, hier vorzugsweise in Pulverform. Zu nennen sind hier insbesondere folgende Polymere, die sich zudem durch eine helle Farbe auszeichnen:

Polytetrafluorethylen (PTFE)

Modifiziertes Polytetrafluorethylen (TFM)

Fluorethylenpolymer (FEP)

Perfluoralkylvinylether-Tetraethylen-Copolymer (PFA)

Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer (ETFE)

Polyvinylfluorid (PVF)

Polyvinylidenfluorid (PVDF)

Ultrahochmolekulares Polyethylen (UHMWPE) Von herausragender Bedeutung ist dabei PTFE. Gleichzeitig kann mit dieser Maßnahme die Gleitfähigkeit der Schutzschicht verbessert werden.

Die neue reflektierende Schutzschicht kommt insbesondere für folgende Artikel zur Anwendung:

— Schlauchförmige Körper

Schlauchförmige Körper umfassen die Produktgruppe Förderschläuche aller Art, Luftfederbälge (Kreuzlagenbälge, Axialbälge) und Kompensatoren in verschieden Ausführungen (z.B. Torsionskompensator, Lateralkompensator). Das Aufbaukonzept ist dabei überall gleich, nämlich umfassend eine Außenschicht (Mantel), eine Innenschicht (Seele) sowie insbesondere einen eingebetteten ein- oder mehrlagigen Festigkeitsträger. Zusätzlich kann noch wenigstens eine Zwischenschicht, beispielsweise zwischen zwei Festigkeitsträgerlagen, vorhanden sein. Bei

Förderschläuchen kann die Innenschicht noch einen medienbeständigen Inliner, beispielsweise in Form einer PTFE-Folie, aufweisen, beispielsweise bei

Chemikalienschläuchen. Auch eine zusätzliche Barriereschicht mit geringer

Permeationsrate, insbesondere in Form von Folien, beispielsweise als Polyamidfolie, kann vorhanden sein, wobei hier insbesondere Klimaschläuche zu nennen sind. Die Außenschicht eines schlauchförmigen Körpers, insbesondere die gesamte Oberfläche der Außenschicht, ist mit der reflektierenden Schutzschicht ausgestattet.

— Antriebsriemen

Antriebsriemen, die zumeist mit einem eingebetteten Festigkeitsträger mit in

Längsrichtung verlaufenden parallel angeordneten Zugträgern (Zugstränge) versehen sind, kommen in verschiedenen Ausführungsformen vor, und zwar als Flachriemen, Keilriemen, Keilrippenriemen und Zahnriemen, die jeweils einen Unterbau mit einer Kraftübertragungszone und eine Decklage als Riemenrücken aufweisen. Der wesentliche Unterschied liegt dabei in der Konstruktion der Kraftübertragungszone, bedingt durch unterschiedliche Oberflächengeometrien, beispielsweise durch eine zahnförmige Profilierung bei Zahnriemen. Die reflektierende Schutzschicht kommt insbesondere bei der Kraftübertragungszone, aber zumeist zusätzlich auch bei der Decklage zur Anwendung. Dieses Beschichtungskonzept kann zudem zusätzlich bei der Kantenversiegelung zum Einsatz gelangen.

— Mehrschichtige Stoffbahnen

Mehrschichtige Stoffbahnen umfassen zumeist wenigstens eine Elastomerschicht, Festigkeitsträgerschicht und Barriereschicht mit geringer Permeationsrate,

insbesondere in Form von Folien, beispielsweise als Polyamid-Folie. Sie kommen zur Bildung von flexiblen Behältern, Planen, Schutzanzügen, Zelten, Rettungsinseln, Membranen und dergleichen zur Anwendung. Dabei ist es ausreichend, wenn nur die Seite der Stoffbahn, die den elektromagnetischen Strahlen ausgesetzt ist, mit der reflektierenden Schutzschicht ausgestattet ist. Bei Schutzanzügen bietet die reflektierende Schutzschicht in Kombination mit der Barriereschicht einen optimalen Personenschutz.

Die Aufgabe der Erfindung besteht ferner in der Bereitstellung eines Verfahren zur Herstellung eines Artikels mit einem Grundkörper aus einem polymeren Werkstoff mit elastischen Eigenschaften, wobei die Artikeloberfläche vollständig oder teilweise mit einer Schutzschicht versehen ist, wobei die Schutzschicht mit dem Grundkörper einen

Haftverbund bildet und einen polymeren Basiswerkstoff umfasst, in dem Mikropartikel mit Reflexionsfähigkeit eingemischt sind. Neben der bereits erwähnten

Schutzschichtanforderung im Zusammenhang mit der auf den Artikel bezogenen

Aufgabenstellung soll eine einfache wie auch kostengünstige Verfahrenstechnologie gewährleistet sein.

Gelöst wird diese verfahrenstechnische Aufgabe durch wenigstens folgende

Verfahrensschritte: — der Grundkörper des Artikels wird aus einer vulkanisierbaren Polymermischung unter Ausbildung des Artikelrohlings gefertigt (Verfahrensschritt I);

— auf die Oberfläche des Artikelrohlings wird vollständig oder teilweise eine

Beschichtungsmasse aufgetragen, die eine Suspension ist, bestehend wenigstens aus einem Lösungsmittel, einem ersten Reaktionspartner in Form eines Isocyanats mit wenigstens zwei NCO-Gruppen und den Mikropartikeln mit Reflexionsfähigkeit (Verfahrensschritt II); — unter Verdunsten des Lösungsmittels bei Bildung einer Suspension mit sich

verändernden Konzentrationsstufen reagiert das Isocyanat zumindest mit einem zweiten Reaktionspartner in Form von Wasser zu einer noch flexibel verformbaren Masse (Verfahrensschritt III); — nach einer Trocknungszeit wird der Artikelrohling vulkanisiert, wobei zumindest innerhalb der sich bildenden Oberflächenschicht der Schutzschicht ein Ausreagieren der Reaktionspartner erfolgt, und zwar unter Ausbildung einer Schutzschicht mit Reflexionsfähigkeit sowie unter Ausbildung eines dauerfesten Haftverbundes mit dem Grundkörper des Artikels (Verfahrensschritt IV).

Im Folgenden werden die einzelnen Verfahrenschritte unter Einbezug vorteilhafter Maßnahmen erläutert.

Verfahrensschritt I

Bei der Bildung des Grundkörpers aus einer vulkanisierbaren Polymermischung kommen insbesondere folgende beiden Werkstoffvarianten zum Einsatz:

— Variante A

Die Polymermischung ist eine vulkanisierbare thermoplastfreie Kautschukmischung, enthaltend: a) wenigstens eine Kautschukkomponente sowie b) Mischungsingredienzien.

Als Kautschukkomponenten sind insbesondere zu nennen:

Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM)

Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM)

Nitrilkautschuk (NBR)

(teil)hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR)

Fluor-Kautschuk (FKM)

Chloropren-Kautschuk (CR)

Naturkautschuk (NR)

Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)

Isopren-Kautschuk (IR)

Butylkautschuk (HR)

Brombutylkautschuk (BIIR)

Chlorbutylkautschuk (CUR)

Butadien-Kautschuk (BR)

Chloriertes Polyethylen (CM)

Chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM)

Polyepichlorhydrin (ECO)

Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk (EVA)

Acrylat-Kautschuk (ACM)

Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM)

Silikonkautschuk (MQ, VMQ, PVMQ, FVMQ; DE 10 2006 058 470 AI) Fluorierter Methylsilikonkautschuk (MFQ)

Perfluorinierter Propylen- Kautschuk (FFPM)

Perfluorcarbon-Kautschuk (FFKM) Polurethan (PU)

Die vorgenannten Kautschuktypen können unverschnitten sein. Auch der Einsatz eines Verschnittes, insbesondere in Verbindung mit einem der vorgenannten

Kautschuktypen, beispielsweise ein NR/BR- Verschnitt oder ein BR/SBR- Verschnitt, ist möglich.

Von besonderer Bedeutung sind: EPM, EPDM, SBR, BR, CR, NR, NBR, HNBR, FKM, ACM, AEM oder Silikonkautschuk.

Welcher Kautschuktyp bevorzugt wird, hängt von der Artikelart ab. Besonders Vielfältig ist der Einsatz von verschiedenen Kautschuktypen bei schlauchförmigen Körpern. Bei Antriebsriemen kommen insbesondere Kautschukmischungen auf der Basis von EPM und/oder EPDM (bei Keil- und Keilrippenriemen) sowie NBR, speziell jedoch FiNBR (bei Zahnriemen) zur Anwendung. Bei mehrschichtigen Stoffbahnen hat zudem Silikonkautschuk wegen seiner Hitze- und

Flammbeständigkeit zunehmend Interesse gefunden.

Die üblichen Mischungsingredienzien umfassen wenigstens einen Vernetzer oder ein Vernetzersystem (Vernetzungsmittel und Beschleuniger). Zusätzliche

Mischungsingredienzien sind zumeist noch ein Füllstoff und/oder ein

Verarbeitungshilfsmittel und/oder ein Weichmacher und/oder ein

Alterungsschutzmittel sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe (z.B. Farbpigmente, Verstärkungsfasern). Diesbezüglich wird auf den allgemeinen Stand der

Kautschukmischungstechnologie verwiesen. Variante B

Die Polymermischung ist eine teilvulkanisierbare Polymermischung, enthaltend: a) wenigstens eine Thermoplastkomponente; b) wenigstens eine Kautschukkomponente, die zumindest teilvernetzbar ist sowie c) Mischungsingredienzien.

Die bevorzugten Thermoplastkomponenten sind ein:

Polyolefm, insbesondere Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP);

Polystyrol;

Polyamid (PA), beispielsweise PA6 oder PA6.6;

Polyester (PES).

Als Kautschukkomponenten sind hier insbesondere EPM, EPDM, SBR, CR, NR, NBR, FKM, ACM oder AEM zu nennen, die insbesondere mit keiner weiteren Kautschukkomponente verschnitten sind.

Hinsichtlich der üblichen Mischungsingredienzien wird auf die Mischungstechnolog zu der Variante A, insbesondere auf die Lehre gemäß der Offenlegungsschrift DE 100 04 632 AI verwiesen.

Von besonderer Bedeutung ist die Werkstoffentwicklung gemäß Variante A.

In den Grundkörper des Artikelrohlings wird zumeist noch ein ein- oder mehrlagiger Festigkeitsträger eingearbeitet. Bei Antriebsriemen werden ferner zumeist die

Kraftübertragungszone und/oder die Decklage mit einer Textilauflage, insbesondere in Form eines Gewebes, Gewirkes oder Gestricks, konfektioniert. Bei mehrschichtigen Stoffbahnen wie auch bei manchen Schlauchanwendungen wird insbesondere noch zusätzlich eine Barriereschicht mit geringer Permeationsrate eingearbeitet.

Bei der Herstellung von schlauchförmigen Körpern kommen je nach der Dimension Dornwerkzeuge oder Extrusionswerkszeuge zum Einsatz. Bei Antriebsriemen oder anderen Formartikeln sind Formwerkzeuge (Unter- und Oberform) von Bedeutung. Bei bahnförmigen Gebilden, beispielsweise bei mehrschichtigen Stoffbahnen, kommt der Kalander zum Einsatz. Verfahrensschritt II

Die Beschichtungsmasse für den Oberflächenauftrag eines Artikelrohlings ist eine

Suspension (Dispersion), bestehend wenigstens aus einem Lösungsmittel

(Dispergiermittel), einem ersten Reaktionspartner in Form eines Isocyanates mit wenigstes zwei NCO-Gruppen und den Mikropartikeln mit Reflexionsfähigkeit. Das Lösungsmittel ist insbesondere Toluol und/oder Xylol. Hinsichtlich Werkstoffdetails des Isocyanats, insbesondere in Form der bevorzugten Isocyanattypen, und der Mikropartikel wird auf das bereits Erwähnte verwiesen. In Bezug auf die Suspension der Beschichtungsmasse wird das Isocyanat in einer Menge von 20 Gew.-% bis 50 Gew.-%, insbesondere 30 Gew.-% bis 50 Gew.-%, insbesondere wiederum 35 Gew.-% bis 45 Gew.-%, eingesetzt.

In Bezug auf die Suspension der Beschichtungsmasse liegen die Mikropartikel mit Reflexionsfähigkeit in einer Menge von 5 Gew.-% bis 40 Gew.-%, insbesondere

10 Gew.-% bis 35 Gew.-%, insbesondere wiederum 15 Gew.-% bis 30 Gew.-%, vor.

Weitere Bestandteile der Suspension können ein Diol und/oder Polyol und/oder ein medienbeständiger Füllstoff, insbesondere PTFE, sein. Das Diol und/oder Polyol kommt dabei insbesondere in geringen Mengen vor, insbesondere in Bezug auf die Suspension der Beschichtungsmasse bei einer Menge von < 5 Gew.-%. Bei gleichem Bezugssystem ist die Menge des medienbeständigen Füllstoffes kleiner als die der Mikropartikel mit

Reflexionsfähigkeit. In der folgenden Tabelle sind vier Suspensionsvarianten α bis δ in Gew.-% als Beispiele für eine derartige Beschichtungsmasse angegeben. Bestandteile α ß y δ

HDI Biuret (Desmodur N100) 40 40 40 40

Aluminiumpartikel 25 25 20 20

Toluol 35 30 30 25

1 ,6 Hexandiol - 5 - 5

PTFE Pulver - - 10 10

Während der Suspensionsbildung, beispielsweise in einem Innenmischer, kann bei den Beispielen ß und δ bereits ein Teil des Hexandiols mit dem HDI Biuret reagieren. Zumeist erfolgt jedoch eine diesbezügliche Reaktion erst im Rahmen der Verfahrensschritte III und/oder IV.

Die hier angegebenen Mengenangaben beziehen sich auf den Ausgangszustand der Suspension, und zwar im Rahmen deren Herstellung.

Verfahrensschritt III

Nach dem Auftrag der Beschichtungsmasse auf die Oberfläche des Artikelrohlings verdunstet das Lösungsmittel bei Bildung einer Suspension mit sich verändernden Konzentrationsstufen, wobei das Isocyanat zumindest mit einem zweiten Reaktionspartner in Form von Wasser zu einem Polyharnstoff reagiert, wobei mit zunehmendem

Verdunstungsgrad die Reaktionsfähigkeit des Isocyanats zunimmt. Das Wasser liegt zumeist als Umgebungsfeuchtigkeit vor. Auch der Einsatz von Wasserdampf ist möglich. Liegt zusätzlich ein Diol und/oder Polyol in der Suspension vor (Beispiele ß und δ), so bildet sich im Rahmen der Gesamtreaktion ein Polymerisat mit Harnstoffgruppen wie auch Polyurethangruppen.

In dieser Phase ist die Beschichtungsmasse noch eine flexibel verformbare Masse und daher gut bearbeitbar, beispielsweise tiefziehfähig. Verfahrensschritt IV

Nach einer Trocknungszeit von wenigstens 1 Stunde, insbesondere bei einer

Trocknungszeit von wenigstens 24 Stunden, vorzugsweise bei Raumtemperatur, wird der Artikelrohling wenigstens 10 Minuten, insbesondere wenigsten 20 Minuten, lang bei 130 °C bis 200 °C, insbesondere bei 180 °C, vulkanisiert, wobei zumindest innerhalb der äußeren Artikeloberfiäche ein vollständiges Ausreagieren der Reaktionspartner, umfassend das Isocyanat, Wasser sowie gegebenenfalls zusätzlich ein Diol und/oder Polyol, erfolgt, und zwar unter Ausbildung einer reflektierenden Schutzschicht. Außerdem ist diese abriebsbeständig. Gleichzeitig bildet sich ein dauerfester Haftverbund der Schutzschicht mit dem elastischen Grundkörper des Artikels aus. Der zusätzliche Einsatz eines

Haftvermittlers ist nicht mehr erforderlich. Der elastische Grundkörper erfasst alle

Vulkanisatbauteile. Bei einem schlauchförmigen Körper sind dies die Innenschicht und Außenschicht sowie zumeist die eventuell noch vorhandenene/n Zwischenschicht/en. Bei den Antriebsriemen werden hiermit die Decklage und der Unterbau erfasst. Bei mehrschichtigen Stoffbahnen umfasst der elastische Grundkörper wenigstens eine Schicht, zumeist jedoch wenigstens zwei Schichten.

In Verbindung mit der Figurenbeschreibung (Fig. 2a bis 2d) werden noch

verfahrenstechnische Details dargelegt.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. la eine Luftfeder- Anordnung;

Fig. lb den Schichtenaufbau eines Luftfederbalges mit reflektierender

Schutzschicht; Fig. lc die Details der reflektierenden Schutzschicht im Zusammenwirken mit der

Außenschicht eines Luftfederbalges;

Fig. 2a einen Luftfederbalgrohling mit aufgetragener Beschichtungsmasse in Form einer Suspension;

Fig. 2b einen Luftfederbalgrohling mit einer ersten Konzentrationsstufe der

Suspension unter gleichzeitiger Isocyanat-Diffusion; Fig. 2c einen Luftfederbalgrohling mit einer zweiten Konzentrationsstufe der

Suspension bei verdampfendem Lösungsmittel unter Ausbildung einer Grenzschicht;

Fig. 2d Ausbildung einer Segretationsschicht unter dem Einfluss von

Wasserdampf;

Fig. 3 ein Vergleichsdiagramm mit den Kurven a und b;

Fig. 4 einen Zahnriemen mit reflektierender Schutzschicht.

Fig. l a zeigt eine Luftfeder- Anordnung 1, umfassend einen Luftfederbalg 2 sowie die beiden Anschlussbauteile Deckel 3 und Abrollkolben 4, und zwar unter Ausbildung einer volumenelastischen Luftkammer 5. Fig. lb zeigt nun den Schichtenaufbau eines fertig gestellten Luftfederbalges 2. Der

Luftfederbalg besteht dabei aus einer Innenschicht 6 und Außenschicht 7 als elastischer Grundkörper, beispielsweise aus einer vulkanisierten Kautschukmischung auf der Basis von EPDM, einer zwischen der Innenschicht 6 und Außenschicht 7 eingebetteten Festigkeitsträgerschicht 8, beispielsweise in Form eines Polyamid-Gewebes, sowie aus einer Schutzschicht 9 mit Reflexions fähigkeit, die mit der Außenschicht 8 in direkter Verbindung steht. Fig. lc zeigt schließlich Details der Schutzschicht 9 des ebenfalls fertig gestellten

Luftfederbalges, und zwar anhand der Reaktion eines Isocyanats, beispielsweise als HDI Biuret, mit ausschließlich Wasser. Dabei umfasst die Schutzschicht 9 zumeist eine

Grenzschicht 10, in der sich vorrangig eine komplexe Polymerisation des Isocyanats zu einem Polyisocyanat abspielt, sowie eine Oberflächenschicht 12, bestehend aus dem Reaktionsprodukt Polyhamstoff, das thermisch sehr stabil ist. Die direkte Anhaftung an die Außenschicht 7 des Luftfederbalges übernimmt hier die Grenzschicht 10, die sich durch eine besonders gute Haftfähigkeit zum elastischen Grundkörper auszeichnet. In die Schutzschicht 9 sind nun Metallpartikel 11, insbesondere Aluminiumpartikel, eingemischt. Diese Metallpartikel 11 erfassen dabei die Grenzschicht 10 unter dem Gesichtspunkt der Verankerung sowie die Oberflächenschicht 12 unter dem Aspekt eines Mikrospiegels. Die Ausbildung dieses Mikrospiegels erfolgt bevorzugt bei mikroplättchenförmigen

Metallpartikeln. Im Hintergrund eines Sedimentations Vorganges während der Herstellung des Luftfederbalges mit der Schutzschicht 9 tritt der Mikrospiegel zumeist nicht bis an die Oberfläche. Der Mikrospiegel übernimmt dabei die eigentliche Funktion der

Reflexionsfähigkeit und somit die Schutzfunktion gegenüber elektromagnetische Strahlen aller Art. Dabei kommt bei Einsatz der hellen Aluminiumpartikel der reflektierende Effekt am besten zur Geltung. Das gesamte Werkstoffkonzept unter Einbezug des Polymerisates trägt zudem zu einer hohen Lebensdauer bei.

Liegt als weiterer Reaktionspartner eine Diol und/oder Polyol in geringen Mengen vor, beispielsweise als 1 ,6-Hexandiol, so ist die Oberflächenschicht 12 ein Polymerisatgebilde mit Harnstoffgruppen und Polyurethangruppen, das ebenfalls thermisch sehr stabil ist.

Die Fig. 2a bis 2d zeigen verfahrenstechnische Details bei der Ausbildung der

reflektierenden Schutzschicht gemäß Fig. lc. Der Luftfederbalgrohling 13, umfassend eine Innenschicht und Außenschicht aus einer vulkanisierbaren Polymermischung,

beispielsweise aus einer peroxidisch vernetzbaren EPDM-Mischung, und eine eingebettete Festigkeitsträgerschicht, ist hier ohne Schichtendetails nur schematisiert dargestellt. Die wesentlichen chemischen und physikalischen Abläufe sind im Einzelnen:

— Die Suspension 14 besteht beispielsweise aus Toluol, einem Isocyanat in Form eines HDI Biurets und aus Aluminiumpartikeln. Weitere Bestandteile enthält die

Suspension im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels nicht. Hinsichtlich des

Mengenverhältnisses wird beispielsweise auf die Suspensionsvariante α der Tabelle verwiesen. Diese Suspension 14 wird als Beschichtungsmasse auf den

Luftfederbalgrohling 13 aufgebracht (Fig. 2a).

— Das HDI Biuret dringt mit Hilfe des Toluols im Rahmen einer Isocyanat-Diffusion 16 (Pfeilrichtung) in die Außenschicht des Luftfederbalgrohlings 13 ein, und zwar unter Ausbildung einer ersten Konzentrationsstufe 15 der Suspension (Fig. 2b).

— Das Toluol verdampft im Bereich der Verdampfungszone 19 (Pfeilrichtung) aus der Suspension und dem Luftfederbalgrohling 13 an die Umgebung. Dabei bildet sich eine Grenzschicht 17 aus, wo eine Verankerung des HDI Biurets bzw. des aus ihm hervorgehenden Polyisocyanats an der Oberfläche des Luftfederbalgrohlings 13 erfolgt. Innerhalb dieser Grenzschicht 17 konzentrieren sich im Rahmen des

Verdampfungsprozesses die Aluminiumpartikel, wobei sich eine zweite

Konzentrationsstufe 18 bildet (Fig. 2c).

— Während der Verdampfung des Toluols reagiert das HDI Biuret mit dem

Wasserdampf 21 (Pfeilrichtung) zu Polyharnstoff, wobei mit zunehmender

Verdampfung des Toluols die Reaktionsfähigkeit zunimmt. Neben der Grenzschicht 17, in der die Aluminiumpartikel konzentriert vorhanden sind, bildet sich eine Segretationsschicht 20, die im Wesentlichen frei von Aluminiumpartikeln ist

(Fig. 2d).

Nach der Vulkanisation des Luftfederbalgrohlings 13 bildet sich die wirksame reflektierende Schutzschicht 9 (Fig. lc), gebildet aus der Grenzschicht 17 und aus der aus der Segretionsschicht 20 hervorgehenden Oberflächenschicht. Innerhalb der Oberflächenschicht liegt dann auch ein ausreagierter Polyharnstoff vor, während innerhalb der Grenzschicht 17 das HDI Biuret zu einem Polyisocyanat von komplexer Struktur ausreagiert. Das Polyisocyanatendprodukt innerhalb der Grenzschicht 17 zeichnet sich durch eine hohe Haftfähigkeit bei einer gleichzeitig hohen

Verankerungsfähigkeit der Aluminiumpartikel an der Luftfederbalgoberfläche aus.

Fig. 3 zeigt anhand eines Kurvenverlaufs das Ergebnis eines Vergleichsversuchs, und zwar unter folgenden Kriterien:

Ordinate: Oberflächentemperatur in °C;

Abszisse: Zeit in Sekunden (s);

Kurve a: Temperaturverlauf eines Luftfederbalges ohne reflektierende Schutzschicht mit der klassischen schwarzen Farbe einer Vulkanisates;

Kurve b: Luftfederbalg mit einer reflektierenden Schutzschicht.

Beide Luftfederbälge werden aus 16 Zentimetern Entfernung mit einer 150- Watt-Lampe bestrahlt. Mit Hilfe eines Pyrometers werden die Temperaturen auf den Oberflächen der Luftfederbälge gemessen und über der Zeit aufgetragen. Wie der Kurvenverlauf gemäß Fig. 3 zeigt, steigt die Temperatur an der Oberfläche des beschichteten Luftfederbalges (Kurve b) wesentlich langsamer als bei dem unbeschichteten Luftfederbalg (Kurve a). Die Temperatur am Ende der Aufheizphase liegt bei dem beschichteten Luftfederbalg um etwa 17 Grad niedriger als bei dem Vergleichsmuster.

Ein zusätzlicher Vergleichsversuch mittels einer thermographischen Kamera unter Erfassung der Temperaturverteilung anhand eines Wärmebildes (hier nicht dargestellt) bestätigt den Unterschied der Oberflächentemperatur.

Fig. 4 zeigt einen Antriebsriemen 22 in Form eines Zahnriemens, umfassend eine Decklage 23 als Riemenrücken und einen Unterbau 25 mit einer zahnförmigen

Kraftübertragungszone 26. Decklage und Unterbau bilden als Gesamteinheit den elastischen Grundkörper, beispielsweise gebildet aus einer vulkanisierten Kautschukmischung auf der Basis von HNBR. In den elastischen Grundkörper ist eine Festigkeitsträgerlage 24, bestehend aus mehreren parallel verlaufenden Zugsträngen, eingebettet. Die diesbezüglichen Werkstofftypen sind: Stahl, Polyamid (PA), Aramid, Polyester, Glasfasern, Kohlefasern, Basaltfasern, Polyetheretherketon (PEEK),

Polyethylentherephthalat (PET) oder Polyethylen-2,6-naphthalat (PEN).

Die Decklage 23 und die Kraftübertragungszone 26 sind nun mit der reflektierenden Schutzschicht 27, 28 ausgestattet, wobei hinsichtlich der Werkstoffdetails auf das bereits ausführlich Ausgesagte verwiesen wird. Folgende zwei Varianten können bei

Antriebsriemen zur Anwendung gelangen.

— Die reflektierenden Schutzschichten 27, 28 befinden sich in einem direkten Kontakt mit dem elastischen Grundkörper. — Die Decklage 23 und/oder die Kraftübertragungszone 26, insbesondere jedoch die Kraftübertragungszone 26, werden mit einer Textilauflage, insbesondere in Form eines Gewebes, Gewirkes oder Gestrickes, konfektioniert. Auf die Textilauflage des Riemenrohlings wird dann die reflektierende Schutzschicht aufgebracht, verbunden mit dem bereits erörterten Verfahrensablauf. Das aus dem Isocyanat gebildete

Polymerisat geht dabei mit dem textilen Werkstoff eine gute Haftverbindung ein. In die Textilmaschen bzw. Textilporen kann zudem von der Grundkörperseite her die vulkanisierbare Polymermischung eindringen, während von der Schutzschichtseite aus das aus dem Isocyanat gebildete Polymerisat ebenfalls in die Textilmaschen bzw. Textilporen eindringen kann, und zwar unter Ausbildung eines wirksamen Vulkanisat- Textil-Polymerisat-Haftverbundes. Eine derartige kombinative

Schutzschichtkonzeption aus abriebfester Textilauflage und reflektierender

Schutzschicht erhöht die Lebensdauer eines Antriebsriemens. Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

1 Luftfeder-Anordnung

2 Luftfederbalg

3 Deckel

4 Abrollkolben

5 volumenelastische Luftkammer

6 Innenschicht eines Luftfederbalges

7 Außenschicht eines Luftfederbalges

8 Festigkeitsträgerschicht eines Luftfederbalges

9 Schutzschicht mit Reflexionsfähigkeit

10 Grenzschicht der Schutzschicht

11 Mikropartikel (Metallpartikel) mit Reflexionsfähigkeit

12 Oberflächenschicht der Schutzschicht

13 Artikelrohling (Luftfederbalgrohling)

14 Suspension (Ausgangszustand)

15 erste Konzentrationsstufe der Suspension

16 Isocyanat-Diffusion

17 Grenzschicht

18 zweite Konzentrationsstufe der Suspension

19 Verdampfungszone des Lösungsmittels

20 Segretationsschicht unter Ausbildung der Oberfiächenschicht

21 Wasserdampf

22 Antriebsriemen (Zahnriemen)

23 Decklage (Riemenrücken)

24 Festigkeitsträgerlage in Form von Zugsträngen

25 Unterbau

26 Kraftübertragungszone

27 Schutzschicht mit Reflexionsfähigkeit

28 Schutzschicht mit Reflexionsfähigkeit