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Verfahren zum Stabilisieren von Vulkanisationsmischungen chlorhaltiger Elastomere, wie Chloropren
Es ist eine bekannte Tatsache, dass alle chlorhaltigen, vulkanisierbaren Elastomere, speziell Chloropren, in fertiger Mischung merklich vulkanisieren ; damit wird die immer erforderliche Lagermöglichkeit der fertigen Mischung erschwert.
Es hat sich eingebürgert, die mit Zinkoxyd aktivierte Mischung mit Magnesiumoxyd verschiedener Oberflächeneigenschaften gegen zu schnelle und zu leichte Abspaltung von Chlor und/oder Salzsäure bei niederen Temperaturen bis zu 650C, wie sie z. B. bei der Lagerung auftreten, zu schützen. Der erzielbare Erfolg hängt hiebei wesentlich von der Art des verwendeten Magnesiumoxyds und des Verhältnisses zwischen Zinkoxyd und Magnesiumoxyd ab ; die in Firmenschriften und Publikationen angeführten unzähligen Rezepturvorschläge seien hiefür ein BeispieL
Da Magnesiumoxyd in den Elastomeren nicht löslich ist und beim Mischen nicht zerkleinert wird, muss zur Erklärung der Wirksamkeit eine Oberflächenreaktion angenommen werden.
Die Verwendung von Magnesiumoxyd in der herkömmlichen Weise bringt aber eine Reihe von Nachteilen mit sich. So ist einmal das hydrophile Material schwer in der hydrophoben Phase zu verteilen, es wird schwer aufgenommen und bringt dabei ein mit Materialverlusten verbundenes lästige Stauben, es ist spezifisch sehr schwer und hebt die Dichte der Elastomer-Mischung-was sehr unerwünscht ist-und zeigt nicht zuletzt Alterungseigenschaften, die ein länger gelagertes Magnesiumoxyd für die Wirksamkeit ungeeignet werden lassen.
Ziel der Erfindung ist nicht nur, die geschilderten Nachteile des Magnesiumoxyds zu überwinden, sondern auch die Wirksamkeit des"Vulkanisiationsverzögerers"zu steigern.
Demgemäss betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Stabilisieren von Vulkanisationsmischungen chlorhaltiger Elastomerer, wie Chloropren, unter Zusatz von Salzen zweiwertiger Metalloxyde, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass Magnesiumsalze von Fettsäuren mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen im Molekül, vorzugsweise Magnesiumsalze der Stearinsäure, verwendet werden.
Die als wirksam erkannten Verbindungen zeigen alle die rein formalistische Konstitution Mg-O-C.... In entsprechenden Versuchen hat sich gezeigt, dass eine Verbindung, die auf 1 m Magnesiumoxyd 2 m Carbonsäure, z. B. Stearinsäure, enthält, in der Wirksamkeit etwa mit den herkömmlichen, besonders wirksamen Magnesiumoxyd-Typen vergleichbar ist, obwohl diese Verbindung nur weniger als l o Magnesiumoxyd enthält Die Wirksamkeit lässt sich jedoch erheblich steigern, wenn man das Verhältnis Magnesiumoxyd zu Carbonsäure in Richtung auf Mg-monoseifen hin verändert, mit denen eine wesentliche Verbesserung der Wirksamkeit erreicht wird.
Eine Verbindung, die nach dem Veraschen 2rP/o Magnesiumoxyd zeigt, weist die grösste Wirksamkeit auf, d. h. durch Steigerung des Ma- gnesiumoxyd-Gehaltes lässt sich die Wirksamkeit nicht mehr steigern. Es wird vermutet, dass sich die Wirksamkeitskurve des organischen Mg-Salzes in Abhängigkeit von dem Gehalt an Magnesiumoxyd als flache Kuppe ergibt, die allmählich wieder abfällt, um dann bei 100xi Magnesiumoxyd wieder in die
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herkömmliche bekannte Wirksamkeit einzumünden.
In der USA-Patentschrift Nr. 2, 646, 422 ist ein Vulkanisationsverfahren für Kautschukmischungen beschrieben, bei dem die Verwendung von zweiwertigen Metallsalzen, insbesondere Blei-und Zinksalzen, als günstig angegeben ist. Es ist in der Kautschukindustrie allgemein bekannt, dass zweiwertige Metalle besonders in Gegenwart von schwachen Säuren, wie Stearinsäure, zu einer Aktivierung und Beschleunigung der Vulkanisation führen. Demgegenüber ist es überraschend, dass gerade mit fettsaure Magnesiumsalzen, insbesondere Salzen mit einem verhältnismässig hohen Magnesiumgehalt, die Anvulkanisation der Mischung erheblich verzögert wird. Hiefür sind keineswegs allgemeine Salze zweiwertiger Metalloxyde, sondern eben nur Magnesiumsalze bestimmter höherer Fettsäuren mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen im Molekül brauchbar.
In der nachfolgenden Tabelle sind die Untersuchungsergebnisse im Plastographen zusammengestellt. Es wurde jeweils die Zeit bestimmt, in der eine Probe der Mischung bei 121 C geknetet werden kann, bis die Vulkanisation einsetzt
EMI2.1
<tb>
<tb> Material <SEP> scorch-time
<tb> Magnesiumoxyd <SEP> natürlich <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP> min
<tb> Magnesiumoxyd <SEP> synth. <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP> min
<tb> Mg-distearat <SEP> 4,8 <SEP> min
<tb> Mg-monostearat <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP> min
<tb> Mg-stearat <SEP> mit <SEP> 201o <SEP> MgO <SEP> 6,2 <SEP> min
<tb>
Die erhöhte Wirksamkeit zeigt sich auch in Mischungen, die im Rezeptbeispiel Stearinsäure enthalten. Der Grund hiefür ist darin gegeben, dass zwischen MgO und Stearinsäure bei den auftretenden Temperaturen (max. 600) in fester Form bei Abwesenheit von Wasser keine Reaktion einsetzt.
Zur Bearbeitung der obigen Tabelle wurde mit folgenden Mischsätzen gearbeitet :
Beispiel 1 :
EMI2.2
<tb>
<tb> Mischungen <SEP> mit <SEP> verschiedenen <SEP> MgO.
<tb>
Neoprene <SEP> G <SEP> R <SEP> T <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> Stearinsäure <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> Russ <SEP> 29 <SEP> 29
<tb> Zinkoxyd <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> MgO <SEP> natürlich <SEP> 4
<tb> MgOsynth.-4
<tb>
Beispiel 2 :
EMI2.3
<tb>
<tb> Mischungen <SEP> mit <SEP> verschiedenen <SEP> Magnesiumstearaten
<tb> Neoprene <SEP> G <SEP> R <SEP> T <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> Stearinsäure <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP>
<tb> Russ <SEP> 29 <SEP> 29 <SEP> 29
<tb> Zinkoxyd <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> Magn. <SEP> distearat <SEP> 4 <SEP> - <SEP> - <SEP> I <SEP>
<tb> Magn. <SEP> monostearat-4Magn.
<SEP> stearat
<tb> mit <SEP> 20 <SEP> MgO--4
<tb>
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Neben der erheblichen Hinauszögerung der Anvulkanisation bei der Verarbeitung von Chloroprenen durch Verwendung von Mg-salzen organischer Carbonsäuren erhält man nach der Erfindung eine wesentlich gleichmässigere Verteilung der Seife bei kürzeren Mischzeiten, als bei Verwendung des herkömmlichen MgO. Die Seife neigt bei weitem nicht so zum Stauben, die fertigen Erzeugnisse sind spezifisch leichter. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass Mg-seifen nicht altern, sie behalten ihre Wirksamkeit.
Da sich die Mg-salze organischer Carbonsäuren im Elastomer kolloidal lösen, und in keiner Weise als Füllstoff wirken wie MgO, ergibt sich die Möglichkeit der Herstellung transparenter Erzeugnisse aus Chloropren.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Stabilisieren von Vulkanisationsmischungen chlorhaltiger Elastomerer, wie Chloropren, unter Zusatz von Salzen zweiwertiger Metalloxyde, dadurch gekennzeichnet, dass Magnesiumsalze von Fettsäuren mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen im Molekül, vorzugsweise Magnesiumsalze der Stearinsäure, verwendet werden.