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Die Erfindung betrifft ein Matrizenmaterial sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Es sind Matrizenmaterialien aus unvulkanisierten Kautschukmischungen bekannt. die Schwefel als
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im vulkanisierten Zustand (Matrize) einen einwandfreien Letternabdruck aufweisen. Damit sind aber mehrere Nachteile verbunden : Erstens ist das Vulkanisationsverfahren relativ kompliziert und aufwendig, da eine spezielle Vorrichtung benötigt wird. Auch der Zeitaufwand zum Prägen und Vulkanisieren des Matrizenmaterials wird dadurch gross. Zweitens wird das Letternmaterial bei Verwendung eines derartigen Matrizenmaterials den Vulkanisationsbedingungen ebenfalls ausgesetzt, so dass diesbezüglich materialmässige Einschränkungen in Kauf genommen werden müssen. Dies ist vor allem im Hinblick auf die zunehmende Verwendung von Kunststoff-Fotopolymerklischees von Bedeutung.
Drittens weisen die bekannten Matrizenmaterialien damit sie im vulkanisierten Zustand eine ausreichende Härte besitzen, auch im unvulkanisierten Zustand bereits eine erhebliche Härte und damit relativ geringe plastische Verformbarkeit auf. Weiche Lettermateriahen. wie z. B.
Bleilegierungen, Holz, Kunststoffe, unterliegen dadurch einer erhöhten Abnützung. Um diesem Nachteil zumindest teilweise zu begegnen, müssen die bekannten Matrizenmaterialien vor dem Prägen vorgewärmt werden.
Ziel der Erfindung ist ein Matrizenmaterial, das eine hohe Lagerfähigkeit im unvulkanisierten Zustand, eine leichte Prägbarkeit sowie eine einfache Vulkanisierbarkeit mit einer hohen Härte im vulkanisierten Zustand verbindet.
Das erfindungsgemässe Matrizenmaterial ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung ein peroxydisches Vulkanisationsmittel sowie einen monomeren, bei den Bedingungen der Vulkanisation polymerisierbaren Weichmacher und vorzugsweise 50 bis 60 Gew.-% Füllstoffe, z. B. hydratisierte Aluminiumsilikate oder deren Salze enthält. Eine derartige Kautschukmischung kann kalt geprägt und anschliessend frei, d. h. ohne zusätzliche Druckeinwirkung vulkanisiert werden.
Durch Kombination eines peroxydischen Vulkanisationsmittels mit einem monomeren, bei der Vulkanisation polymerisierbaren Weichmacher besitzt das Matrizenmaterial im unvulkanisierten Zustand eine besonders gute plastische Verformbarkeit, weist jedoch nach der Vulkanisation die geforderte Härte von 95 bis 100 Shore A auf. Der Grund dafür liegt darin, dass die Festigkeit und Härte des Matrizenmaterials bzw. der Matrize nicht nur durch Vernetzung des Kautschukanteils bei der Vulkanisation hervorgerufen wird, sondern auch durch die gleichzeitig unter Einfluss des peroxydischen Vulkanisationsmittels eintretende Polymerisation des monomeren Weichmachers. Dadurch ist es nicht erforderlich, das Matrizenmaterial vor dem Prägen vorzuwärmen.
Eine besonders hohe Härte und gute Abriebfestigkeit weist die Matrize dann auf. wenn die Kautschukmischung Füllstoffe, vorzugsweise 50 bis 60% Füllstoffe, z. B. hydratisierte Aluminiumsilikate oder deren Salze, z. B. gemischte Alkali-Aluminiumsilikate enthält. Überraschend hat sich gezeigt, dass sich der Gehalt an Füllstoffen auch vorteilhaft auf die Alterungsbeständigkeit des erfindungsgemässen Matrizenmaterials bzw. der Matrize auswirkt. Durch den Füllstoffzusatz zur Kautschukmischung wird auch die Adhäsion der geprägten Matrize zu den Lettern bzw. zum Klischee herabgesetzt und das Ablösen der geprägten Matrize erleichtert.
Da das erfindungsgemässe Matrizenmaterial frei vulkanisierbar ist. ist die materialmässige Beschaffenheit der Lettern u. dgl. nur für das Prägen, nicht aber für die Vulkanisation von Bedeutung, weil ja das Matrizenmaterial vor der Vulkanisation von den Lettern abgehoben werden kann. Diese Tatsache ist von grosser Bedeutung. da nunmehr einerseits sämtliche Kunststoffklischees, z. B. Nyloprint (R)-oder Dycril fR)-klischees. aber auch andere temperaturempfindliche Lettermaterialien verwendet und äusserst geschont werden können. Auch an die Härte des Letternmaterials werden, wie oben bereits erwähnt, keine so grossen Anforderungen gestellt. wie bei bekannten Gummimatrizen oder gar bei Matrizen aus wärmehärtenden Pressmassen.
Neben diesen Vorteilen ist die hohe Massgenauigkeit der geprägten und vulkanisierten Matrize besonders hervorzuheben.
Gegenüber eines aus Bakelit bestehenden Matrizenmaterial zeichnet sich das erfindungsgemässe Matrizenmaterial auch dadurch aus, dass es nicht hygroskopisch ist, so dass ein Austrocknen, auch bei feuchter Witterung, nicht erforderlich ist.
Ein weiterer besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Matrizenmaterials besteht in seiner hohen Lagerfähigkeit. Diese beträgt mindestens 12 Monate und liegt damit mehr als doppelt so hoch wie diejenige bekannter Matrizenmaterialien aus Gummi. Der Grund der hohen Lagerfähigkeit liegt vermutlich zum Teil darin, dass der monomere Weichmacher eine Versprödung der Kautschukmischung verhindert, zum andern darin. dass das peroydische Vulkanisationsmittel eine relativ hohe Anvulkanisationstemperatur erfordert, so dass die unvulkanisierte Kautschukmischung eine relativ grosse Temperaturunempfindlichkeit besitzt.
Ein besonders gutes Kaltprägeverhalten besitzt das Matrizenmaterial. wenn die Kautschukmischung 10 bis 20, vorzugsweise 13 bis 17 Gew.-% monomeren Weichmacher enthält. Ein Weichmacherzusatz in diesem Mengenintervall begünstigt auch ein rasches Erhärten der Matrize bei der Vulkanisation. Ein optimales Eigenschaftsbild des Matrizenmaterials kann erreicht werden, wenn der monomere Weichmacher eine difunktionelle Acrylverbindung, z. B. ein substituierter Acrylsäureester, ist.
Zur besseren Handhabung besitzt jede Gummimatrize einen Träger, z. B. aus Pappendeckel. Eine besonders gute Verbindung der Matrize mit dem Träger kann dadurch erreicht werden, dass die Kautschukmischung einen polymeren Weichmacher, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% enthält. In Frage kommende Weichmacher sind vor allem
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aromatische Polyäther vom Typ"Plastikator" (R). Diese bewirken ausserdem eine besonders gute öl-und Benzinbeständigkeit sowie eine gute Dispersion der Füllstoffe.
Von besonderem Vorteil für die Verarbeitung der Kautschukmischung ist es, wenn sie eine Mooney-Viskosität von 50 bis 70 aufweist, da dadurch einerseits eine gute und homogene Einarbeitung aller Bestandteile, anderseits eine blasenfreie Herstellung von Matrizenmaterialien bis zu Plattendicke von etwa 7 mm gewährleistet ist. Dadurch können mit derartigen Matrizenmaterialien auch grosse Prägetiefen bis etwa 4 mm abgeformt werden.
Bei einem für die Herstellung des erfindungsgemässen Matrizenmaterials besonders zweckmässigen Verfahren wird das Mischen und Kalandrieren der Kautschukmischung bei Temperaturen unter 400C durchgeführt. Die Durchführung des Misch- und Kalandriervorganges bei Temperaturen unter 400C vermeidet eine Anvulkanisation beim Mischen und Kalandrieren und verhindert zudem eine unerwünschte, die Verarbeitung hemmende Klebrigkeit. Um ein völlig blasenfreies Ziehen von Platten beim Kalandrieren der Kautschukmischung zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, diesen Vorgang bei Temperaturen unter 20oC, vorzugsweise zwischen 10 und 15 C durchzuführen.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Beispieles näher erläutert :
100 Gew.-Teile eines Nitrilbutadienkautschuks werden mit 3 Gew.-Teilen Russ, 200 Gew.-Teilen hydratisiertem Natriumaluminiumsilikat, 10 Gew.-Teilen Plastikator F. H. (eingetragenes Warenzeichen der Farbenfabriken Bayer, Deutschland) gemischt. Nach homogener Durchmischung dieser Bestandteile werden 50 Gewichtsteile Monomer X 970 (Röhm und Haas) sowie 4 Gew.-Teile Dicumylperoxyd beigemischt. Von dieser Kautschukmischung werden zwischen zwei mit geringer Friktion laufenden wassergekühlten Walzen Platten gezogen und auf die gewünschte Grösse zugeschnitten.
PATENTANSPRÜCHE :
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