Organische Materialien wie beispielsweise Holz oder Papier sind im Allgemeinen brennbar. Dies gilt, bis auf wenige Ausnahmen, auch für die Klasse der Kunststoffe, also Materialien, die auf synthetischen oder modifizierten natürlichen Polymeren basieren.

Kunststoffe finden in unserem alltäglichen Leben vielfältige Anwendung. Besonders ein Einsatz in den Bereichen Bau und Konstruktion stellt an die verwendeten Kunststoffmaterialien spezielle Anforderungen, zu denen oft auch ein ausreichender Brandschutz zählt. Gesetzliche Vorschriften, Normen und eine Reihe anderer Regelwerke beschreiben üblicherweise die brandschutztechnischen Kriterien, die ein Kunststoff im jeweiligen Anwendungsfall erfüllen muss. Der Nachweis, dass ein Kunststoffmaterial den für sein Anwendungsgebiet geltenden brandschutztechnischen Anforderungen genügt, erfolgt durch Brandschutzprüfungen, die auf die jeweilige Anwendung ausgerichtet sind. Da es sich bei Kunststoffen im Regelfall um brennbare organische Polymere handelt, ist üblicherweise ein Zusatz von Flammschutzmittel notwendig, um die entsprechenden Brandschutzprüfungen zu bestehen.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Üblicherweise werden die Flammschutzmittel homogen im eigentlichen Kunststoffmaterial verteilt. Diese Vorgehensweise ist aber aus ökonomischer Sicht von Nachteil, da die Flammschutzmittel hauptsächlich an der dem Brandherd zugewandten Oberfläche benötigt werden - nicht jedoch, oder in weit wenig geringem Ausmaße, im Inneren des Kunststoffmaterials. Ein weiterer Nachteil, der sich aus dem homogenen Einmischen von Flammschutzmitteln in Kunststoffmaterialien ergibt, ist die Tatsache, dass zum Erreichen einer flammhemmenden Ausrüstung, insbesondere bei Verwendung nicht halogenhaltiger Flammschutzmittel, üblicherweise größere Mengen von in der Regel mehr als 10 Gew.% an Flammschutzmittel benötigt werden, was die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffsystems maßgeblich verschlechtert.

Deutlich effizienter als ein homogen eingemischtes Flammschutzmittel ist daher das Aufbringen einer flammhemmenden Beschichtung, die die Flammschutzmittel dort lokalisiert, wo sie im Brandfall auch benötigt werden. Hierdurch können die beiden oben beschriebenen Nachteile behoben werden.

Flammhemmende Beschichtungen für Kunststoffe sind ebenfalls Stand der Technik. Aus der EP 2 196 492 ist beispielsweise ein Elastomerkörper zur Schwingungsdämpfung und Federung bekannt, wobei der Körper mindestens eine Schicht einer elastischen und flexiblen flammhemmenden Beschichtung umfasst. Die dort beschriebene flammhemmende Beschichtung basiert primär auf expandierbaren Graphiten als Flammschutzmittel.

Expandierbare Graphite zeichnen sich dadurch aus, dass im Brandfall isolierende Barriereschichten erzeugt werden können. Hierdurch kann ein mit diesen Materialien beschichtetes Kunststoffmaterial über eine längere Branddauer vor der thermischen Zersetzung durch das Feuer bewahrt werden. Expandierbare Graphite bzw. intumeszierende Graphite sind Graphite, die mit starken Säuren und/oder Oxidationsmitteln behandelt worden sind. Dabei lagern sich die Säuren und/oder Oxidationsmittel zwischen die Schichtebenen des Graphits ein (Interkalation) und brechen hierdurch die Schichtgitterstruktur auf. Unter Wärmeeinwirkung bilden die interkalierten Chemikalien gasförmige Produkte, die die einzelnen Kohlenstoffschichten auseinandertreiben und zu einem Aufblähen der einzelnen Graphitpartikel führen. Das Expansionsvolumen ist hierbei abhängig von Art und Menge der interkalierten Säure sowie des Oxidationsmittels und kann im Brandfall bis zu einem 400fachen des Ursprungsmaterials betragen.

Die flammhemmende Wirkung der expandierbaren Graphite beruht im Wesentlichen auf drei Effekten. Zum einen verbraucht die Expansion der Graphite Wärmeenergie und kühlt somit die Umgebung ab. Darüber hinaus entstehen während der Expansion nicht brennbare Gase, die die Brandgase verdünnen. Schließlich besitzen die ausgebildeten Dämmschichten über ein großes Temperaturintervall hinweg geringe Wärmeleitfähigkeiten, so dass das darunter liegende Material gegen die äußere Wärmeeinwirkung isoliert wird. Die expandierbaren Graphite zählen zu den effektivsten bekannten Flammschutzmitteln und werden bereits seit über 25 Jahren in der Technik eingesetzt.

Die Einsatzbereiche der expandierbaren Graphite sind mittlerweile vielfältig und reichen von Beschichtungen für Stahlträger, Dämmschichtbildnersystemen zur feuer- und rauchfesten Abschottung von Rohr- und Kabeldurchführungen (EP 2 088 183 A1), aufschäumenden Brandschutzbändern für Sicherheitsschränke bis hin zu flammgeschützten Schaumstoffen für Flugzeug- oder Schienenfahrzeugsitze (EP 2 260 066 A1). Die Verwendung von expandierbaren Graphiten hat jedoch auch einige Nachteile. Besonders nachteilig bei der Anwendung von expandierbaren Graphiten ist ihre graue bis schwarze Farbe, die zur Folge hat, dass Materialien, die wirksame Mengen an feinpulvrigen expandierbaren Graphiten enthalten, ebenfalls dunkelgrau bis schwarz gefärbt sind. Bei Verwendung von groben expandierbaren Graphiten mit Partikelgrößen oberhalb von 100 pm sind diese im späteren Material als separate Punkte erkennbar. Es ist daher in der Praxis üblich, Materialien, die mit wirksamen Mengen an groben expandierbaren Graphiten additiviert wurden, mit Ruß schwarz einzufärben, um die einzelnen Partikel an expandierbarem Graphit unkenntlich zu machen und so aus Marketinggründen für ein einheitliches Erscheinungsbild des Materials zu sorgen. Die Herstellung einer einheitlichen und farblich von schwärz oder dunkelgrau abweichenden Flammschutzbeschichtung bzw. eines einheitlichen und farblich von schwarz oder dunkelgrau abweichenden Flammschutzmaterials ist bei Verwendung von feinpulvrigen und/oder groben expandierbaren Graphiten nicht möglich.

Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung von expandierbaren Graphiten und der Einfärbung mittels Rußpartikeln ist die Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit der Oberfläche des Beschichtungsmaterials. Dieser Effekt ist bei Anwendungen unerwünscht, bei denen hohe elektrische Widerstände vonnöten sind, um z.B. eine elektrochemische Korrosion oder Blindströme zu vermeiden.

Weiterhin kommt hinzu, dass beim Einbringen von expandierbaren Graphiten in ein flüssiges Beschichtungsmaterial dessen Viskosität stark erhöht wird. Dies hat den Nachteil, dass die Verarbeitbarkeit des Beschichtungsmaterials verschlechtert oder in einigen Fällen wie z.B. im Sprühverfahren sogar unmöglich wird. Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde einen elastomeren Körper zur Schwingungsdämpfung und/oder Federung bereitzustellen, der einerseits über einen sehr effektiven Flammschutz verfügen soll und andererseits über eine vom schwarzen Elastomerkörper farblich unterschiedliche und abgrenzende Flammschutzbeschichtung verfügt. Der elastomere Körper soll ferner zur Schwingungsdämpfung und/oder Federung unter anderem auch für Anwendungen im Schienenverkehr verwendet werden können. Daher soll der Flammschutz so ausgelegt sein, dass er nach der neuen europäischen Norm für den Schienenverkehr DIN EN 45545:2013, Anforderungssatz R9, einen Hazard Level von mindestens 1 , bevorzugt jedoch 2 und besonders bevorzugt 3 erreicht. Neben den Anforderungen nach DIN EN 45545:2013 soll erfindungsgemäß eine isolierende und besonders standfeste Dämmschicht ausgebildet werden, die den elastomeren Körper bei direkter Beflammung über einen Zeitraum von mindestens 20 Minuten vor einer Schädigung durch das Feuer schützt.

Wie oben erwähnt zeigt expandierbares Graphit einen herausragenden Flammenschutz. Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde einen effektiven Flammenschutz für das elastomere Bauteil bereitzustellen, aber gleichzeitig die oben beschriebenen Nachteile von expandierbaren Graphiten für Flammschutzbeschichtungen zu umgehen.

Beschreibung der Erfindung Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elastomeren Körper zur Schwingungsdämpfung und/oder Federung gelöst, der mindestens eine Schicht einer flammenhemmenden Beschichtung umfasst, die mindestens einen Abschnitt des Körpers bedeckt, wobei der elastomere Körper expandierbares Graphit als flammenhemmende Substanz umfasst und der Anteil an expandierbarem Graphit in der Beschichtung weniger als 15 Gew.%, vorzugsweise weniger als 5 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 2 Gew.%, noch bevorzugter weniger als 1 Gew.%, und insbesondere 0 Gew.%, beträgt.

Der erfindungsgemäße elastomere Körper zeichnet sich dadurch aus, dass der Körper selbst expandierbares Graphit als flammhemmende Substanz aufweist während die flammhemmende Beschichtung herkömmliche Flammschutzadditive aufweist, die vorzugsweise weiß und/oder farblos sind.

So umfasst der elastomere Körpers mithin mindestens einen elastomeren (Grund)Körper, der expandierbares Graphit als flammenhemmende Substanz aufweist. Mindestens ein Abschnitt dieses (Grund)Körpers wird ferner von mindestens einer Schicht einer flammenhemmenden Beschichtung bedeckt, wobei der Anteil an expandierbarem Graphit in der Beschichtung weniger als 15 Gew.% umfasst. Überraschend wurde gefunden, dass trotz der Trennung des expandierbaren Graphits von den restlichen Flammschutzmitteln und dem damit verbundenen Verlust synergetischer Effekte zwischen dem expandierbaren Graphit und den restlichen Flammschutzmitteln ein hoch effektiver Flammenschutz erzielt werden kann. So ist der erfindungsgemäße elastomere Körper im Brandfall in der Lage eine isolierende Barriereschicht aufzubauen, die den Körper über einen Zeitraum von 20 Minuten vor der Beschädigung durch die Flammen schützen kann. Hierdurch ist es möglich Hazard Level 1 , Hazard Level 2 und sogar Hazard Level 3 nach DIN EN 45545:2013 Anforderungssatz R9 zu erreichen.

Die Einmischung des expandierbaren Graphits in ein Elastomercompound ist technisch problemlos realisierbar. Die graue oder schwarze Farbe des Graphits ist hierbei nicht von Nachteil, da Gummimischungen für industrielle Anwendungen, speziell für schwingungstechnische Anwendungen, häufig ohnehin schwarz sind, da der zugesetzte Ruß ein sehr günstiger Füllstoff ist und für die meisten Anwendungen das ausgewogenste Eigenschaftsprofil liefert.

Auch ungefüllte oder rein mineralisch gefüllte Gummimischungen, die per se nicht schwarz sind, werden häufig mit geringen Mengen Ruß schwarz eingefärbt. Die Gründe dafür sind vielfältig: In der Mischungsherstellung und - Verarbeitung erzeugen Farbwechsel einen hohen Reinigungsaufwand, den man vermeiden möchte. Unschöne Verfärbungen durch verfärbende Alterungsschutzmittel oder eingedrungene Öle, die suggerieren, ein Bauteil sei nicht mehr in Ordnung, werden überdeckt. Nicht zuletzt erwartet man wegen der hohen optischen Absorption des Rußes verbesserte Stabilität gegenüber Sonnenlicht.

Durch die Verlagerung des expandierbaren Graphits aus der Beschichtung in den schwarz gefärbten, elastomeren Körper kann erfindungsgemäß auf eine Verwendung von expandierbarem Graphit in der Beschichtung verzichtet werden, was für die beschriebene Erfindung aus verschiedenen Gründen vorteilhaft ist. Erstens ist die flammhemmende Beschichtung mithin nicht notwendigerweise schwarz. Dies ist zum einen aus ästhetischen Aspekten vorteilhaft, da hierdurch die Beschichtungsfarbe - innerhalb der von den eingesetzten Materialien gesetzten Grenzen - frei gewählt werden kann. Für das Marketing ergibt sich somit die Möglichkeit bestimmte flammhemmend ausgerüstete, elastomere Körper zu kennzeichnen und zu bewerben und für den Anwender bietet sich eine einfache Möglichkeit, zu erkennen, ob ein elastomeres Erzeugnis mit einer flammhemmenden Beschichtung ausgerüstet ist oder nicht. Weiterhin kann dadurch, dass die Beschichtung mit einer gewünschten Farbe versehen werden kann, ein optischer Unterschied zu dem unter der Beschichtung angeordneten elastomeren Körper hergestellt werden - der wie oben dargelegt in der Regel schwarz ist. Dies ist vorteilhaft, da hierdurch Löcher, Risse oder ähnliche Beschädigungen der Beschichtung verursacht beispielsweise durch Abrieb, Steinschlag, Vandalismus, chemischen Angriff, etc. bei Wartungsarbeiten leicht entdeckt werden können. Auch könnte eine farbige Beschichtung beispielsweise dazu dienen, Originalteile von Ersatzteilen zu unterscheiden oder gleiche Bauformen in unterschiedlichen Werkstoffen zu unterscheiden.

Zweitens weist die Vorsehung von einem nur geringem oder gar keinem Anteil an expandierbarem Graphit in der Beschichtung den Vorteil auf, dass die elektrische Leitfähigkeit der Oberfläche des Beschichtungsmaterials nicht in unerwünschter Weise erhöht wird, was die Möglichkeit einer elektrochemischen Korrosion reduziert. Das expandierbare Graphit kann auf einfache Art und Weise mit den zur Elastomerherstellung üblicherweise verwendeten Aggregaten (Innenmischer, Walzwerk, Kalander, Extruder) in eine zur Herstellung des Körpers eingesetzte Elastomermischung eingebracht werden. Aus hygienischen, technologischen und ökonomischen Gründen wird für das Einmischen des expandierbaren Graphits bevorzugt der Innenmischer verwendet. Wie bereits oben erläutert kann erfindungsgemäß darauf verzichtet werden expandierbares Graphit in die Beschichtung einzubringen. Dies ist vorteilhaft, weil hierdurch eine Verschlechterung der Verarbeitbarkeit des Beschichtungsmaterials z.B. im Sprühverfahren vermieden werden kann.

Ebenfalls möglich ist es die Flammschutzbeschichtung, beispielsweise durch Zusatz von organischen Farbstoffen, wie z.B. Phthalocyaninen, oder anorganischen Farbpigmenten, wie z.B. TiO ₂ , C^Oz oder Fe ₂ O ₃ , einzufärben. Dies ermöglicht es einfach zwischen brandgeschützten und (preisgünstigeren) nicht brandgeschützten Bauteilen zu unterscheiden. Hierdurch kann ein einfaches poka-yoke erhalten werden, welches verhindert, dass ein nicht brandgeschütztes Bauteil in einer Applikation verbaut wird, wo tatsächlich ein Brandschutz benötigt wird. Zu diesem Zweck haben sich Mengen an Pigment von 0,1 % bis 5 %, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Flammschutzbeschichtung, als besonders geeignet erwiesen.

Denkbar ist ferner die Flammschutzbeschichtung mit einem thermochromen Material, zu versehen, welches durch einen Farbumschlag anzeigt, dass das Elastomer zu hohen Betriebstemperaturen ausgesetzt war. Das thermochrome Material kann beispielsweise in Mengen von 0,1 % bis 5 %, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Flammschutzbeschichtung eingesetzt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Beschichtung mehrere Lagen unterschiedlicher Zusammensetzung auf. So kann beispielsweise auf eine erste Schicht, die bereits einen Mindestschutz bietet, eine zweite, vorzugsweise anders pigmentierte, Schutzschicht aufgebracht werden. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass beim Sichtbarwerden der ersten Schicht sofort kurative Maßnahmen, beispielsweise Erneuerung der Beschichtung, Wechsel des Bauteils, eingeleitet werden können, ohne dass der Brandschutz verloren geht.

Werden auf eine erste Schutzschicht zwei weitere jeweils anders pigmentierte Schutzschichten appliziert, so können beim Sichtbarwerden der mittleren Schicht kurative Maßnahmen geplant und zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird expandierbarer Graphit mit einer Onset-Temperatur > 160 °C, vorzugsweise von 180 °C bis 250 °C eingesetzt. Die Onset-Temperatur ist hierbei als die Temperatur definiert, bei der der thermische Expansionsprozess des expandierbaren Graphits einsetzt. Die Verwendung von expandierbarem Graphit mit einer hohen Onset-Temperatur ist vorteilhaft, da ein derartiger expandierbarer Graphit während eines Vulkanisierungsprozesses nicht expandiert. In der Praxis werden Elastomere öfter bei höheren Vulkanisationstemperaturen gefertigt, da die Vulkanisations-geschwindigkeit mit steigender Temperatur stark ansteigt. Als Daumenregel, die in vielen aber natürlich nicht allen Fällen stimmt, gilt, dass eine Erhöhung der Vulkanisationstemperatur um 10 °C in etwa eine Verdoppelung der Vulkanisationsgeschwindigkeit bewirkt. Höhere Vulkanisationstemperaturen ermöglichen daher eine preisgünstigere Fertigung bzw. eine Kapazitätserweiterung. Ein geeigneter Graphit für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist daher beispielsweise ein mit Schwefelsäure behandelter Graphit, der eine Onset-Temperatur von etwa 250 °C besitzt. Denkbar ist auch die Verwendung von expandierbaren Graphiten, die flüchtige, organische Säuren wie z.B. Essigsäure oder anorganische Säuren wie z.B. Salpetersäure enthalten und über niedrigere Onset-Temperaturen als auf Schwefelsäure basierende expandierbare Graphite verfügen.

Praktische Versuche haben ergeben, dass mit expandierbarem Graphit einer mittleren Partikelgröße von 100 pm bis 800 pm, vorzugsweise von 180 pm bis 500 pm, besonders gute Ergebnisse erzielt werden können, da diese expandierbaren Graphite mit steigender Partikelgröße über höhere Expansionsvolumina verfügen, die im Brandfall für die Ausbildung einer ausreichend isolierenden Dämmschicht notwendig sind. Expandierbare Graphite mit einer mittleren Partikelgröße oberhalb von 500 pm weisen die höchsten Expansionsvolumina auf, sind aber kommerziell schwieriger zu erwerben und liegen preislich deutlich höher als Standardtypen mit Teilchengrößen von 80% > 300 pm.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Graphit mindestens zwei Fraktionen verschiedener Partikelgrößen auf. Dabei ist es von Vorteil, wenn die mittlere Partikelgröße mindestens einer ersten Fraktion, gemessen nach DIN 66165, bei mehr als 180 μιη, vorzugsweise im Bereich von 180 [im bis 800 m liegt. Die Verwendung von Partikeln dieser Partikelgröße ist vorteilhaft, da sie, wie oben beschrieben bei Hitzeeinwirkung über hohe Expansionsvolumina verfügen.

Die mittlere Partikelgröße der zweiten Fraktion, gemessen nach DIN 66165, liegt vorteilhafterweise bei weniger als 180 μιη, vorzugsweise im Bereich von 50 μιη bis 120 μιη. Die Verwendung von Partikeln dieser Partikelgröße ist vorteilhaft, da mit ihnen eine besonders dichte Dämmschicht gebildet werden kann. Im Falle einer Expansion bläht der feinere Graphit auf und schließt dabei Lücken in der voluminöseren, aber auch gleichzeitig weniger dichten Dämmschicht, die durch den groben expandierbaren Graphit ausgebildet wird. Hierdurch ergibt sich eine sehr dichte und gut wärmeisolierende Dämmschicht, die den darunter liegenden elastomeren Körper gut vor den Flammen abschirmt. Somit zeichnen sich erfindungsgemäße Körper, die Graphite verschiedener Partikelgrößen enthalten, sowohl durch eine hohe Flammschutzwirkung als auch durch eine hohe Stabilität und Dichte der gebildeten Dämmschicht aus.

Ferner wurde überraschend gefunden, dass sich die mit den unterschiedlich großen expandierbaren Graphiten additivierten elastomeren Körper in Bezug auf ihre weiteren mechanischen Eigenschaften wie Shore-Härte nach DIN ISO 7619-1 , Zugfestigkeit nach DIN 53504 (S2), Bruchdehnung nach DIN 53504 und Druckverformungsrest nach DIN ISO 815 (Probekörper B, 25% Deformation, Verfahren A) angesichts der Messungenauigkeiten und möglichen Chargenschwankungen von ausschließlich Ruß enthaltenden Elastomeren de facto nicht unterscheiden. Tabelle 1 zeigt dies am Beispiel einer Naturkautschuk-Mischung, bei der Rußanteile durch expandierbaren Graphit ersetzt wurden (zwecks besserer Vergleichbarkeit der Rezepturen wurde die Gesamtmenge an Füllstoff dabei konstant gehalten).

Tab. Auch rheologische Parameter, die zur Beurteilung der Verarbeitbarkeit und Lagerstabilität einer Elastomermischung herangezogen werden, zeigten keine Änderungen, die zu instabilen oder unzureichenden Prozessen führen.

Praktische Versuche haben ergeben, dass elastomere Körper mit einer besonders guten Flammschutzwirkung und Stabilität erhalten werden können, wenn das Verhältnis von erster Fraktion zu zweiter Fraktion von 10 zu 1 bis 1 zu 1 , vorzugsweise von 5 zu 1 bis 2 zu 1 beträgt.

Der Anteil des expandierbaren Graphits im elastomeren Körper kann in Abhängigkeit von den erwünschten mechanischen Eigenschaften und insbesondere der gewünschten Flammschutzwirkung variieren. Als geeignet haben sich beispielsweise Anteile in einer Menge von 10 Gew.% bis 60 Gew.%, vorzugsweise von 15 Gew.% bis 35 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des elastomeren Körpers erwiesen.

Der elastomere Körpers kann die folgenden Polymere (Abkürzungen nach ISO 1629:1995) enthalten: BR, ENR, HNBR, HR, IR, NBR, NR, SBR, XNBR, ACM, AEM, EPDM, EVM (Bezeichnung der Polymere gemäß ISO 1629:1995) und/oder Gemische hiervon. Dabei beträgt der Gesamt-Polymeranteil bezogen auf das Gesamtgewicht des elastomeren Körpers mindestens mindestens 33 Gew.%, vorzugsweise von 40 Gew.%,bis 85 Gew.%, und insbesondere von 50 Gew.%, bis 80 Gew.%. Ferner können zur Herstellung des elastomeren Körpers binäre, ternäre oder quarternäre Gemische der oben genannten Polymere verwendet werden.

Der elastomere Körper kann einen oder mehrere Grundkörper enthalten, die zumindest abschnittsweise von der flammhemmenden Beschichtung bedeckt sind.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Grundkörper ausschließlich aus elastomeren Materialien. In dieser Ausführungsform ist die Außenfläche des Grundkörpers vorzugsweise vollständig von der flammenhemmenden Beschichtung bedeckt. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung besteht der elastomere Körper aus mehreren Teilkörpern. Die Teilkörper können dabei aus elastomeren und/oder nicht elastomeren Materialien, beispielsweise Metallen, insbesondere Stahl und/oder Aluminium, bestehen. In dieser Ausführungsform ist vorzugsweise die Außenfläche der elastomeren Teilkörper von der flammenhemmenden Beschichtung bedeckt. Erfindungsgemäß weist der elastomere Körper eine flammenhemmende Beschichtung auf. Die Beschichtung kann aus einem polymeren Material, beispielsweise Polyacrylat, Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Polyester, Polyurethan, Ethylenvinylacetat, Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylalkohol und/oder deren Copolymeren sowie Silikon bestehen. Die Aufbringung des polymeren Materials auf das elastomere Bauteil kann aus wässrigen Dispersionen, Lösungen, High solid-Systemen oder direkt erfolgen.

Praktische Versuche haben ergeben, dass ein sehr guter Flammschutz erzielt werden kann, wenn die Beschichtung im ausgehärteten Zustand eine Schichtdicke von 0,5 mm bis 5 mm, bevorzugt von 1 mm bis 3 mm und besonders bevorzugt von 1 ,5 mm bis 2,5 mm aufweist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die flammenhemmende Beschichtung aus Polyurethan und weist flammhemmende Additive, vorzugsweise in einer Menge von 5% bis 60% auf.

Wie oben erwähnt können für die flammenhemmende Beschichtung herkömmliche Additive eingesetzt werden, beispielsweise a) phosphorhaltige Flammschutzmittel wie beispielsweise roter Phosphor, Ammoniumphosphat, Ammoniumpolyphosphat (APP), Phosphatester der allgemeinen Formel P(O)OR ₁ OR ₂ 0R ₃ (wobei Ri, R2 und R3 organische, verzweigte oder unverzweigte, aromatische und/oder gesättigte aliphatische und/oder ungesättigte aliphatische und/oder gesättigte cycloaliphatische und/oder ungesättigte cycloaliphatische, substituierte und/oder unsubstituierte Reste mit 1 bis 20 C-Atomen und/oder Wasserstoffatome darstellen, die unterschiedlich oder gleich sein können), Phosphonate der allgemeinen Formel P(O)RiOR ₂ 0R ₃ (wobei R1 , R2 und R ₃ organische, verzweigte oder unverzweigte, aromatische und/oder gesättigte aliphatische und/oder ungesättigte aliphatische und/oder gesättigte cycloaliphatische und/oder ungesättigte cycloaliphatische, substituierte und/oder unsubstituierte Reste mit 1 bis 20 C-Atomen und/oder Wasserstoffatome darstellen, die unterschiedlich oder gleich sein können), Phosphinate der allgemeinen Formel P(O)RiR ₂ 0R ₃

(wobei Ri, R ₂ und R ₃ organische, verzweigte oder unverzweigte, aromatische und/oder gesättigte aliphatische und/oder ungesättigte aliphatische und/oder gesättigte cycloaliphatische und/oder ungesättigte cycloaliphatische, substituierte und/oder unsubstituierte Reste mit 1 bis 20 C-Atomen und/oder Wasserstoffatome darstellen, die unterschiedlich oder gleich sein können), Phosphoramidate der allgemeinen Formel (RiO)(R ₂ 0)PONR ₃ R (wobei Ri, R ₂ , R3 und R ₄ organische, verzweigte oder unverzweigte, aromatische und/oder gesättigte aliphatische und/oder ungesättigte aliphatische und/oder gesättigte cycloaliphatische und/oder ungesättigte cycloaliphatische, substituierte und/oder unsubstituierte

Reste mit 1 bis 20 C-Atomen und/oder Wasserstoffatome darstellen, die unterschiedlich oder gleich sein können) und Phosphordiamidate der allgemeinen Formel (R O)PO(NR ₂ R ₃ )(NR ₄ R5) (wobei Ri, R ₂ , R ₃ , 4 und R ₅ organische, verzweigte oder unverzweigte, aromatische und/oder gesättigte aliphatische und/oder ungesättigte aliphatische und/oder gesättigte cycloaliphatische und/oder ungesättigte cycloaliphatische, substituierte und/oder unsubstituierte Reste mit 1 bis 20 C-Atomen und/oder Wasserstoffatome darstellen, die unterschiedlich oder gleich sein können).

Erfindungsgemäß geeignete Vertreter der oben genannten Phosphorverbindungen sind beispielsweise Trioctylphosphat, Trikresylphosphat, Triphenylphosphat, Ethylendiamindiphosphat (EDAP), Kresyldiphenylphosphat, 2-Ethylhexyldiphenylphosphat, Tris(2- ethylhexyl)phosphat, Triethylphosphat, Dimethylpropanphosphonat; b) stickstoffhaltige Flammschutzmittel wie beispielsweise Melamin, Melaminderivate (Salze mit organischen oder anorganischen Säuren wie Borsäure, Cyanursäure, Phosphorsäure, oder Pyro-/ Polyphosphorsäure) und Melaminhomologe wie Melam, Meiern und Melon; c) mineralische Flammschutzmittel wie beispielsweise Aluminiumhydroxid (ATH) oder Magnesiumhydroxid (MDH); d) Bor enthaltende Verbindungen wie beispielsweise Borate; e) Nanocomposite (Schichtsilikate auf Basis von Aluminiumsilikat- Tonmineralien, wie beispielsweise Bentonit, Vermiculit oder Montmorrillonit); oder Gemische hiervon.

Erfindungsgemäß bevorzugt werden in der Beschichtung Kombinationen aus Flammschutzmitteln eingesetzt, die aufgrund von synergistischen Effekten ein deutlich verbessertes Brandverhalten aufweisen. Besonders zweckmäßig ist die Ausnutzung von Synergien zwischen phosphorhaltigen und stickstoffhaltigen Flammschutzmitteln, wie etwa Ammoniumpolyphosphat (APP) und Melamincyanurat. So werden erfindungsgemäß besonders bevorzugt in der Beschichtung intumeszierende (lat.: intumescere = anschwellen) Flammschutzsysteme, sogenannte Dämmschichtbildner, eingesetzt. Hierunter versteht der Fachmann Flammschutzsysteme, die im Brandfall eine voluminöse, isolierende Schutzschicht ausbilden. Die intumeszierende Wirkung beruht auf dem synergistischen Zusammenspiel zwischen einem Säurebildner, einem Kohlenstofflieferanten und einem Treibmittel. Die chemischen Vorgänge, die im Brandfall zu der Ausbildung einer Dämmschicht führen, lassen sich wie folgt beschreiben: der Säurebildner wird durch die Wärmeenergie des Feuers thermisch gespalten und setzt eine anorganische Säure frei. Üblicherweise fungieren phosphorhaltige Flammschutzmittel wie beispielsweise Ammoniumpolyphosphat (APP) als Säurebildner, die im Brandfall Polyphosphorsäure freisetzen.

> 250 °C

(NH ₄ P0 ₃ ) _n (HP0 ₃ ) _n

- n NH, Die freie Polyphosphorsäure reagiert mit dem Kohlenstofflieferanten, üblicherweise einem mehrwertigen Alkohol wie Pentaerythritol oder Stärke, indem sie ihm Wasser entzieht und damit zur Ausbildung von Kohlenstoff führt.

(HP0 ₃ ) _n + C _x (H ₂ 0) ["C"] _x + (HP0 ₃ ) _n m H ₂ 0

Gleichzeitig mit dem Verkohlungsprozess wird auch das Treibmittel, üblicherweise ein stickstoffhaltiges Flammschutzmittel, thermisch zersetzt, wodurch gasförmige Zerfallsprodukte entstehen, die zum Auftreiben des sich bildenden Kohlenstoffs führen und damit einen isolierenden Kohlenstoffschaum ausbilden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der elastomere Körper und/oder die Beschichtung keine oder nur geringe Mengen an halogenhaltigen Flammschutzmitteln. So beträgt der Anteil an halogenhaltigen Flammschutzmitteln im elastomeren Körper und/oder der Beschichtung vorzugsweise weniger als 5 Gew.% und besonders bevorzugt 0 Gew.% per Rezeptur. Dies ist vorteilhaft, da halogenhaltige Flammschutzmittel im Brandfall Halogenwasserstoffverbindungen freisetzen, die die Rauchgastoxität massiv erhöhen. Aus dem gleichen Grund ist es von Vorteil, wenn der elastomere Körper und/oder die Beschichtung Antimontrioxid nicht oder nur in einer geringen Menge enthält. Die Verlagerung der herkömmlichen Flammschutzmittel aus dem elastomeren Material in die Beschichtung ist wie oben erwähnt von großem Vorteil da es sonst bei der Verarbeitung von Elastomeren zu Komplikationen kommen kann: herkömmliche Flammschutzchemikalien können hinsichtlich Verarbeitung und/oder Fertigteileigenschaften negativ in die Vulkanisation eingreifen oder die Lagerstabilität herabsetzen. Derartige Probleme sind beim Einbringen von expandierbaren Graphiten mit hinreichend hohen Onset-Temperaturen in die Elastomermatrix wegen der hohen Inertheit des Graphits nicht zu erwarten und wurden auch nicht beobachtet.

Ein Beispiel hierfür zeigt Figur 1 für eine Naturkautschukmischung mit konventionellem Schwefelvulkanisationssystem. Figur 1 zeigt den Einfluss von a) Melaminborat und b) expandierbarem Graphit auf den Druckverformungsrest einer Naturkautschuk-Mischung in Abhängigkeit von der zugegebenen Menge in phr. Während der Ersatz eines Anteils Ruß durch Melaminborat zu einer deutlichen Verschlechterung des Druckverformungsrestes führt, zeigt der Ersatz eines Anteils Ruß durch expandierbaren Graphit keine negative Veränderung des Druckverformungsrestes.

Während die Grundmischung ohne Flammschutzmittel problemlos vier Wochen lagerfähig ist, zeigten sich bei den Mischungen mit Flammschutzmittel schon nach zwei Wochen Verarbeitungsprobleme durch Anvulkanisation. Somit muss oftmals durch umfangreiche experimentelle Versuche ermittelt werden welche Flammschutzchemikalien und in welcher Menge für ein bestimmtes Elastomercompound geeignet sind. Dies ist nämlich für jedes System verschieden und hängt sowohl vom Basispolymer als auch vom Vulkanisationssystem ab. Durch eine Verlagerung der Flammschutzmittel in die Beschichtung können diese Probleme umgangen werden, da die Einmischung von expandierbarem Graphit in ein Elastomercompound technisch problemlos realisierbar ist.

Der erfindungsgemäße elastomere Körper kann im Dichtungsbereich eingesetzt werden, beispielsweise in Form von O-Ringen. Ebenfalls geeignet ist er zur Herstellung von Bälgen, Schläuchen mit oder ohne Gewebeverstärkung und Membranen mit oder ohne Gewebeverstärkung. Praktische Versuche haben ergeben, dass sich der erfindungsgemäße Körper ferner hervorragend zur Herstellung von Bauteilen zur Schwingungsdämpfung und/oder Federung insbesondere im Schienenfahrzeugbau eignet

Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Beispiele und Figuren näher erläutert.

Beispiel 1: Flammhemmend ausgerüstete Elastomerrezeptur für schwingungstechnische Anwendungen auf Basis Naturkautschuk

Elastomerrezeptur:

Naturkautschuk 100 phr

Ruß N-774 5-80 phr

Naphthenisches Öl 20-0 phr

Paraffinwachs 1-3 phr

Alterungsschutzmittel TMQ 1-3 phr

Alterungsschutzmittel IPPD 1-3 phr

Zinkoxid 2-10 phr

Stearinsäure 1-2 phr

Schwefel 1-4 phr

Beschleuniger CBS 1-3 phr

Beschleuniger TMTD 0-1 phr

Expandierbärer Graphit Nord-Min 351 15-35 phr Expandierbarer Graphit Nord-Min 95 0-20 phr

Beschichtungsrezeptur: Impranil DLU 100 phr

Aflammit PPN 977 8-15 phr

Heliogenblau 1-4 phr

Herstellung der Beschichtung:

Die Herstellung der wasserbasierenden, flammhemmenden Beschichtung erfolgte mittels eines Speedmixers der Fa. Hauschild. Die Polyurethan- Dispersion Impranil DLU wurde in einer Mischdose aus Polypropylen vorgelegt und die pulverförmigen Additive wurden anschließend nacheinander zugegeben. Die Mischung wurde für zwei Minuten bei 2300 Umdrehungen pro Minute gründlich homogenisiert und auf den elastomeren Körper im Tauchverfahren aufgebracht. Die Trocknung der Schicht erfolgte bei 80 °C in einem Heizschrank. Die Beschichtung bildet im Brandfall eine schützende Dämmschicht aus, die den Gummi über einen Zeitraum von 5 Minuten effektiv vor den Flammen schützt.

Beispiel 2: Flammhemmend ausgerüstete Elastomerrezeptur für schwingungs- technische Anwendungen auf Basis Naturkautschuk

Elastomerrezeptur:

Naturkautschuk 100 phr

Ruß N-774 5-80 phr Naphthenisches Öl 20-0 phr

Paraffinwachs 1-3 phr

Alterungsschutzmittel TMQ 1-3 phr

Alterungsschutzmittel IPPD 1-3 phr

Zinkoxid 2-10 phr

Stearinsäure 1-2 phr

Schwefel 1-4 phr

Beschleuniger CBS 1-3 phr

Beschleuniger TMTD 0-1 phr

Expandierbarer Graphit Nord-Min 251 15-35 phr

Expandierbarer Graphit Nord-Min 95 0-20 phr

Beschichtungsrezeptur:

Tetrahydrofuran 100 phr

TPU-Pulver 30-40 phr

Aflammit PPN 977 10-20 phr

Heliogenblau 1-4 phr Herstellung der Beschichtung:

Das TPU-Pulver wurde über Nacht in Tetrahydrofuran gelöst. Die erhaltene mittel- bis hochviskose Lösung wurde in einer Mischdose aus Polypropylen vorgelegt und die pulverförmigen Additive wurden anschließend nacheinander zugegeben. Die Mischung wurde für zwei Minuten bei 2300 Umdrehungen pro Minute gründlich homogenisiert und auf den elastomeren Körper im Tauchverfahren aufgebracht. Die Trocknung der Schicht erfolgte unter Absaugung bei Raumtemperatur und anschließend bei 80 °C in einem abgesaugten Heizschrank. Die Beschichtung bildet im Brandfall eine schützende Dämmschicht aus, die den Gummi über einen Zeitraum von 5 Minuten effektiv vor den Flammen schützt. Beispiel 3: Flammhemmend ausgerüstete Elastomerrezeptur für ölbeständige Schwingungsdämpfer auf Basis NBR

Elastomerrezeptur: NBR-Kautschuk 100 phr (vorzugsweise 28 mol-%

Acrylnitril)

Ruß N-330 0- 30 phr

Ruß N-550 5-70 phr

Zinkoxid 5 phr

Weichmacher Dioctyladipat 5-25 phr

Alterungsschutzmittel ODPA 1- 3 phr

Alterungsschutzmittel IPPD 1-2 phr

Alterungsschutzmittel TMQ 0- 2 phr

Paraffinwachs 1- 3 phr

Schwefel 1-2 phr

MBTS 0-1 phr

CBS 0-1 phr

Expandierbarer Graphit Nord-Min 351 15-35 phr

Expandierbarer Graphit Nord-Min 95 0-20 phr

Beschichtungsrezeptur:

Tetrahydrofuran 100 phr

TPU-Pulver 30-40 phr

Aflammit PPN 977 10-20 phr Melamin 3-8 phr

Heliogenblau 1-4 phr

Herstellung der Beschichtung:

Das TPU-Pulver wurde über Nacht in Tetrahydrofuran gelöst. Die erhaltene mittel- bis hochviskose Lösung wurde in einer Mischdose aus Polypropylen vorgelegt und die pulverförmigen Additive wurden anschließend nacheinander zugegeben. Die Mischung wurde für zwei Minuten bei 2300 Umdrehungen pro Minute gründlich homogenisiert und auf den elastomeren Körper im Tauchverfahren aufgebracht. Die Trocknung der Schicht erfolgte unter Absaugung bei Raumtemperatur und anschließend bei 80 °C in einem abgesaugten Heizschrank. Die Beschichtung bildet im Brandfall eine schützende Dämmschicht aus, die den Gummi über einen Zeitraum von 5 Minuten effektiv vor den Flammen schützt.

Figur 2: In Figur 2 ist beispielhaft der Querschnitt eines elastomeren Körpers (1) in Form eines Orings bzw. einer Rollfeder gezeigt. Der elastomere Körper umfasst einen kreisförmigen Grundkörper (2). Dieser wird vollständig von der flammhemmenden Beschichtung (3) bedeckt.

Figur 3: In Figur 3 ist beispielhaft der Querschnitt eines elastomeren Körpers (1) in Form eines Balgs gezeigt. Der Grundkörper (2) wird auf der Außenfläche (4) von der flammenhemmenden Beschichtung (3) bedeckt, während die Oberseite (5) und die Unterseite (6) nicht beschichtet sind.

Figur 4: In Figur 4 ist beispielhaft der Querschnitt eines elastomeren Körpers (1) in Form einer Schichtfeder gezeigt. In dieser Ausführungsform umfasst der Grundkörper (2) 5 Teilkörper (7,8). Die Teilkörper (7) werden von metallischen Blechen gebildet. Die Teilkörper (8) bestehen aus elastomeren Materialien. Die Teilkörper (8) werden auf den Außenflächen (4) von flammenhemmenden Beschichtungen (3) bedeckt.

Figur 5: In Figur 5 ist beispielhaft der Querschnitt eines elastomeren Körpers (1) in Form eines Rundlagers gezeigt. In dieser Ausführungsform umfasst der Grundkörper (2) 3 Teilkörper (7,8). Die Teilkörper (7) werden von metallischen Blechen gebildet. Der Teilkörper (8) besteht aus elastomeren Materialien. Der Teilkörper (8) wird auf der Seitenfläche (4) von einer flammenhemmenden Beschichtung (3) bedeckt.

Figur 6: In Figur 6 ist beispielhaft der Ausschnitt aus einem Querschnitt eines elastomeren Körpers (1) in Form eines Konuslagers gezeigt. In diesem Ausschnitt umfasst der Grundkörper (2) 3 Teilkörper (7,8). Die Teilkörper (7) bestehen aus metallischen Werkstoffen. Die Teilkörper (8) bestehen aus elastomeren Materialien. Die Teilkörper (8) werden auf den Außenflächen (4) von flammenhemmenden Beschichtungen (3) bedeckt.