CH656888A5 - COLD VOLCANIZABLE RUBBER COMPOSITION AND ITEMS THEREOF. - Google Patents
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Description
Es war Aufgabe der Erfindung eine kaltvulkanisierbare Kautschukzusammensetzung zu schaffen, in der auf vorteilhafte Weise die Kautschuktechnologie und die anaerobe Technologie kombiniert sind, die unter anaeroben Bedingungen härtbar ist, die vorzugsweise als oder in Form von Folien, Bändern und dergleichen verwendet werden kann, und die bei der Härtung Kautschukcharakteristika und flexible Charakteristika aufweist. It was an object of the invention to provide a cold-vulcanizable rubber composition which advantageously combines rubber technology and anaerobic technology which is curable under anaerobic conditions, which can preferably be used as or in the form of films, tapes and the like, and which has rubber characteristics and flexible characteristics when cured.
Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäss in der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Zusammensetzung. The object is achieved according to the invention in the composition characterized in claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. 5 Ein anaerobes System wird gewöhnlich als ein System definiert, das in seiner compoundierten Form in Anwesenheit von Sauerstoff stabil bleibt, das jedoch in Abwesenheit von Sauerstoff zu einem höherpolymeren Zustand polymerisiert. Dies bedeutet tatsächlich, dass die Anwesenheit von Sauer-lo stoff die Polymerisation (Härtung) verhindert oder verzögert. Advantageous developments of the subject matter of the invention can be found in the dependent claims. 5 An anaerobic system is usually defined as a system which, in its compounded form, remains stable in the presence of oxygen, but which polymerizes to a higher polymeric state in the absence of oxygen. This actually means that the presence of oxygen prevents or delays the polymerization (hardening).
Vorzugsweise erfolgt eine anaeröbe Härtung bei Umgebungstemperaturen bzw. Raumtemperatur; jedoch ist die Polymerisationsgeschwindigkeit eine Funktion des Monomeren, des Initiators und hängt davon ab, ob Inhibitoren und/ 15 oder Beschleuniger vorhanden sind oder nicht. So wurde der Ausdruck «anaerobe Härtung) weit verbreitet verwendet zur Bezeichnung einer Polymerisation, die auch bei höheren Temperaturen als bei Umgebungstemperatur erfolgt, wobei der vorwiegende Faktor darin liegt, dass die Härtung in 20 Anwesenheit von Sauerstoff inhibiert wird, jedoch in dessen Abwesenheit oder bei verringerter Sauerstoffkonzentration erfolgt. Erhöhte Temperaturen und/oder Metalle beschleunigen ebenfalls die Polymerisation. An anaerobic curing is preferably carried out at ambient temperatures or room temperature; however, the rate of polymerization is a function of the monomer, the initiator and depends on whether inhibitors and / or accelerators are present or not. For example, the term "anaerobic curing" has been widely used to refer to a polymerization that takes place even at temperatures higher than ambient temperature, the main factor being that curing is inhibited in the presence of oxygen, but in the absence or in the presence of it reduced oxygen concentration occurs. Elevated temperatures and / or metals also accelerate the polymerization.
Aus Zweckmässigkeitsgründen wird das Härtungsverfah-25 ren der erfindungsgemässen Zusammensetzungen als «kalte Vulkanisation» bezeichnet und wird als ein Härtungsverfahren durch anaerobe Mittel von flüssigen langkettigen Segmenten oder nicht-vulkanisiertem Gummi zu Polymerenmaterial mit hohem Molekulargewicht mit geeigneten Werten für 30 die Vernetzungsdichte zur Sicherung der kautschukartigen Eigenschaften definiert. Die kautschukartigen Eigenschaften (Kautschukelastizität) sind alle Eigenschaften einer hohen elastischen Reaktion eines zähen flexiblen Materials mit hohen Modulen. Eine Definition der Kautschukelastizität fin-35 det sich in F.W. Billmeyer's «Textbook of Polymer Science» (John Wiley & Sons, Fourth Printing, 1966), S. 189. For reasons of expediency, the curing process of the compositions according to the invention is referred to as "cold vulcanization" and is described as a curing process by anaerobic agents from liquid long-chain segments or unvulcanized rubber to high molecular weight polymer material with suitable values for the crosslink density to ensure the rubber-like Properties defined. The rubber-like properties (rubber elasticity) are all properties of a high elastic reaction of a tough flexible material with high moduli. A definition of rubber elasticity is found in F.W. Billmeyer's "Textbook of Polymer Science" (John Wiley & Sons, Fourth Printing, 1966), p. 189.
Im folgenden werden die Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. The invention and preferred embodiments are described below.
Die Erfindung betrifft Zusammensetzungen, die bei an-40 aerober Härtung kautschukartige Eigenschaften erzielen. The invention relates to compositions which achieve rubber-like properties on aerobic curing.
Der hier verwendete Ausdruck «anaerobes Monomeres» bezeichnet ein Monomeres mit mindestens einem und vorzugsweise zwei polymerisierbaren Acrylatesterresten, normalerweise an den Enden eines Grundgerüsts, die in Anwesen-45 heit eines Initiators bei im wesentlichen Ausschluss von Sauerstoff oder Luft polymerisieren oder härten. Das anaerobe Monomere wird hier als Acrylatester bezeichnet und ist in einem weiteren Sinn zu verstehen, in welchem es auch Ester von a-substituierter Acrylsäure umfasst. The term "anaerobic monomer" as used herein refers to a monomer having at least one and preferably two polymerizable acrylate ester residues, usually at the ends of a backbone, which polymerize or cure in the presence of an initiator with essentially the exclusion of oxygen or air. The anaerobic monomer is referred to here as an acrylate ester and is to be understood in a broader sense, in which it also includes esters of α-substituted acrylic acid.
50 Eine der bevorzugtesten Gruppen von anaeroben Monomeren, die in der Zusammensetzung nach der Erfindung verwendet werden können, sind Polyacrylatester, die die folgende allgemeine Formel I aufweisen; One of the most preferred groups of anaerobic monomers that can be used in the composition of the invention are polyacrylate esters, which have the following general formula I;
0 u h,c = c - c - 0 0 u h, c = c - c - 0
b b
-(ch21 - (ch21
c = R2 c = R2
ch. ch.
t'-rj worin R1 ausgewählt ist aus der Gruppe von Wasserstoff, Niedrigalkyl-Resten mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, t'-rj in which R1 is selected from the group of hydrogen, lower alkyl radicals having 1 to 4 carbon atoms,
Hydroxyalkyl-Resten mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und Resten der allgemeinen Formel II Hydroxyalkyl radicals with 1 to 4 carbon atoms and radicals of the general formula II
656 888 656 888
4 4th
- CHg - 0 - C - ç = CH2 - CHg - 0 - C - ç = CH2
(II) (II)
R R
worin R2 ausgewählt ist aus der Gruppe von Wasserstoff, Halogen und Niedrigalkyl-Resten mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen; R3 ausgewählt ist aus der Gruppe von Wasserstoff, Hydroxyl und Resten der allgemeinen Formel III wherein R2 is selected from the group of hydrogen, halogen and lower alkyl radicals having 1 to 4 carbon atoms; R3 is selected from the group of hydrogen, hydroxyl and radicals of the general formula III
_ 0 - C - C _ 0 - C - C
R R
CÏÏ2 CÏÏ2
(III) (III)
m eine ganze Zahl gleich mindestens 1, z.B. von 1 bis 15 oder grösser und vorzugsweise von 1 bis einschliesslich 8 ist; n eine ganze Zahl gleich mindestens 1, z.B. 1 bis 20 oder darüber ist; und p eine der folgenden Ziffern ist: 0, 1. m is an integer equal to at least 1, e.g. is from 1 to 15 or greater, and preferably from 1 to 8 inclusive; n is an integer equal to at least 1, e.g. Is 1 to 20 or more; and p is one of the following digits: 0, 1.
Polyacrylatester, die in der Zusammensetzung nach der 2o Erfindung verwendet werden und der vorstehenden allgemeinen Formel I entsprechen, sind beispielsweise ohne eine Beschränkung darzustellen: Di-, Tri- und Tetramethylengly-koldimethacrylat, Dipropylenglykoldimethacrylat, Polyäthylenglykoldimethacrylat, Di-(pentamethylenglykol)-dimeth- 25 acrylat, Tetraäthylenglykoldiacrylat, Tetraäthylenglykoldi-(chloracrylat), Diglyzerindiacrylat, Diglyzerintetramethacry-lat, Tetramethylendimethacrylat, Äthylendimethacrylat, Neo-pentylglykoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, das Reaktionsprodukt von hydriertem Bisphenol-A mit 2,4-Toluylen- so diisocyanat und 2-Hydroxymethacrylat und das Reaktionsprodukt von Methylendiphenylisocyanat und 2-Hydroxymethacrylat oder 3-Hydroxymethacrylat. Die vorstehenden Monomeren müssen nicht in reinem Zustand vorliegen, sondern können handelsübliche Sorten umfassen, die Inhibitoren 35 oder Stabilisatoren, wie Chinone, enthalten. Polyacrylate esters which are used in the composition according to the 20 invention and correspond to the general formula I above are to be represented, for example, without limitation: di-, tri- and tetramethylene glycol dimethacrylate, dipropylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, di- (pentamethylene glycol) dimeth-25 acrylate, Tetraäthylenglykoldiacrylat, Tetraäthylenglykoldi- (chloroacrylate), Diglyzerindiacrylat, Diglyzerintetramethacry-lat, tetramethylene dimethacrylate, ethylene dimethacrylate, neo-pentylglykoldiacrylat, trimethylolpropane triacrylate, the reaction product of hydrogenated bisphenol A with 2,4-tolylene diisocyanate and 2-hydroxyethyl methacrylate so and the reaction product of Methylene diphenyl isocyanate and 2-hydroxymethacrylate or 3-hydroxymethacrylate. The above monomers need not be in the pure state, but may include commercially available varieties containing inhibitors 35 or stabilizers such as quinones.
Monoacrylatester, insbesondere solche Ester, in denen der Nicht-acrylatteil des Esters eine Hydroxyl-, Mercapto- oder Aminogruppe oder einen anderen reaktiven Substituenten enthält, der als eine Stelle für die potentielle Vernetzung mit 40 sich selbst und/oder dem synthetischen kautschukartigen Polymeren dient. Monoacrylate esters, especially those esters in which the non-acrylate portion of the ester contains a hydroxyl, mercapto or amino group or other reactive substituent which serves as a site for potential crosslinking with itself and / or the synthetic rubbery polymer.
Die Wahl des anaeroben Monomeren, das in der Zusammensetzung nach der Erfindung verwendet werden kann, The choice of the anaerobic monomer that can be used in the composition according to the invention
hängt von dem speziell gewählten synthetischen kautschukar- 45 tigen Polymeren ab. Das anaerobe Monomere muss in dem synthetischen kautschukartigen Polymeren löslich oder damit völlig mischbar sein. depends on the specially selected synthetic rubber-like polymer. The anaerobic monomer must be soluble or completely miscible in the synthetic rubber-like polymer.
Die Löslichkeit oder Mischbarkeit des anaeroben Monomeren in dem kautschukartigen Polymeren kann leicht wie 50 folgt bestimmt werden: (1) Falls das Polymere eine Flüssigkeit und das anaerobe Monomere eine Flüssigkeit sind, zeigt die visuelle Bewertung die Löslichkeit oder Mischbarkeit; (2) falls das Polymere Feststoffeigenschaften hat, wird nach dem Vermischen des Monomeren mit dem Polymeren das com- 55 poundierte Material auf Papier aufgebracht. Auf dem Papier erscheint ein öliger, nasser Fleck, wenn das Monomere in dem Polymeren nicht löslich oder damit nicht völlig mischbar ist. The solubility or miscibility of the anaerobic monomer in the rubbery polymer can easily be determined as follows: (1) If the polymer is a liquid and the anaerobic monomer is a liquid, the visual assessment shows the solubility or miscibility; (2) If the polymer has solid properties, the compounded material is applied to paper after the monomer has been mixed with the polymer. An oily, wet spot appears on the paper if the monomer is not soluble in the polymer or is not fully miscible with it.
Der hier verwendete Ausdruck «Polymere» bezeichnet 60 übliche bekannte synthetische Kautschuke aus der Gruppe von Acrylnitril/Butadien mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 50 000 bis 500 000 und endständigen und/ The term “polymers” used here denotes 60 customary known synthetic rubbers from the group of acrylonitrile / butadiene with a weight-average molecular weight of 50,000 to 500,000 and terminal and /
oder seitenständigen Vinylgruppen oder Acrylnitril/Butadien mit reaktiven endständigen Carboy-, Mercapto- oder Amino- 65 Gruppen; Polybutadien; Polyisopren; Butadien/Styrole und Acrylnitril/Butadien/Styrole. or pendant vinyl groups or acrylonitrile / butadiene with reactive terminal carboy, mercapto or amino 65 groups; Polybutadiene; Polyisoprene; Butadiene / styrenes and acrylonitrile / butadiene / styrenes.
Acrylnitril/Butadien ist erhältlich von der B.F. Goodrich Acrylonitrile / butadiene is available from B.F. Goodrich
Co. unter der Handelsbezeichnung Hycar und das bevorzugte Polymere weist ein gewichtsmittleres Molekulargewicht im Bereich von 50 000 bis 500 000 auf. Co. under the trade name Hycar and the preferred polymer has a weight average molecular weight in the range of 50,000 to 500,000.
Das Butadien-Styrolcopolymere trägt die Bezeichnung SBR und weist im allgemeinen ein Verhältnis von Butadien zu Styrol von etwa 78:22 auf. The butadiene-styrene copolymer is called SBR and generally has a butadiene to styrene ratio of about 78:22.
Die Acrylnitril/Butadien/Styrole enthalten vorzugsweise 15 bis 35% Acrylnitril und 15 bis 35% Butadien. The acrylonitrile / butadiene / styrenes preferably contain 15 to 35% acrylonitrile and 15 to 35% butadiene.
Der Katalysator oder Initiator für dieses System besteht vorzugsweise aus einer Peroxyverbindung und einem Co-Initiator. The catalyst or initiator for this system preferably consists of a peroxy compound and a co-initiator.
Die bevorzugten Peroxyinitiatoren sind der Hydroperoxy-initiator und besonders bevorzugt die organischen Hydroperoxide, die die Formel R4OOH aufweisen, worin R4 im allgemeinen ein Kohlenwasserstoffrest mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise ein Alkyl-, Aryl- oder Aralkylrest mit bis 12 Kohlenstoffatomen ist. Typische Beispiele für derartige Hydroperoxide sind Cumolhydroperoxid, tert.-Butylhydro-peroxid und Methyläthylketonhydroperoxid. Jedoch können auch andere Peroxyinitiatoren, wie Wasserstoffperoxid, Di-hydroperoxide oder Materialien wie bestimmte organische Peroxide oder Perester verwendet werden, die hydrolysieren oder sich zersetzen unter Bildung von Hydroperoxiden und Di-hydroperoxiden, und Dihydroperoxide. Beispiele für derartige Peroxyinitiatoren sind Benzoylperoxid und 2,5-Dime-thylhexyl-2,5-dihydroperoxid. Diese Verbindungen sind in der Literatur bekannt. The preferred peroxy initiators are the hydroperoxy initiator and particularly preferably the organic hydroperoxides which have the formula R4OOH, where R4 is generally a hydrocarbon radical having up to 18 carbon atoms, preferably an alkyl, aryl or aralkyl radical having up to 12 carbon atoms. Typical examples of such hydroperoxides are cumene hydroperoxide, tert-butyl hydroperoxide and methyl ethyl ketone hydroperoxide. However, other peroxy initiators such as hydrogen peroxide, dihydroperoxides, or materials such as certain organic peroxides or peresters that hydrolyze or decompose to form hydroperoxides and dihydroperoxides, and dihydroperoxides can also be used. Examples of such peroxy initiators are benzoyl peroxide and 2,5-dimethylhexyl-2,5-dihydroperoxide. These compounds are known in the literature.
Co-Initiatoren, die für die Zusammensetzung nach der Erfindung geeignet sind, sind die bekannten Hydrazinderi-vate, die geeignet sind zur Initiierung der freien Radikalpolymerisationen, und insbesondere Verbindungen mit der allgemeinen Formel IV Co-initiators which are suitable for the composition according to the invention are the known hydrazine derivatives which are suitable for initiating the free radical polymerizations, and in particular compounds having the general formula IV
R5 - N R5 - N
l l
H H
0 0
11 6 11 6
N - C - R N - C - R
I I.
H H
(IV) (IV)
worin R5 ausgewählt sein kann aus folgenden Resten: Alkyl, vorzugsweise Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, entweder geradkettig oder verzweigt, besonders bevorzugt Methyl, Äthyl oder Isopropyl; Cycloalkyl, enthaltend bis zu 8 Kohlenstoffatome; Alkenyl, enthaltend bis zu 10, vorzugsweise 2 bis 5 Kohlenstoffatome; Cycloalkenyl, enthaltend bis zu 10 vorzugsweise bis zu 6 Kohlenstoffatome; Aryl, einschliesslich Halogen-substituiertes Aryl, Hydroxy-substituier-tes Aryl, Nitro-substituiertes Aryl und Aryl, substituiert durch Niedrigalkyl oder Alkoxygruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. R6 kann Wasserstoff oder jeder der für R15 angegebenen Reste sein und kann zusätzlich eine Amino- oder substituierte Aminogruppe oder eine Carbonylgruppe sein, an die eine nicht-reaktive Gruppe gebunden ist, wie Niedrigalkyl, enthaltend 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatome. wherein R5 can be selected from the following radicals: alkyl, preferably lower alkyl having 1 to 6 carbon atoms, either straight-chain or branched, particularly preferably methyl, ethyl or isopropyl; Cycloalkyl containing up to 8 carbon atoms; Alkenyl containing up to 10, preferably 2 to 5 carbon atoms; Cycloalkenyl containing up to 10, preferably up to 6, carbon atoms; Aryl, including halogen-substituted aryl, hydroxy-substituted aryl, nitro-substituted aryl and aryl substituted by lower alkyl or alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms. R6 can be hydrogen or any of the radicals given for R15 and can additionally be an amino or substituted amino group or a carbonyl group to which a non-reactive group is attached, such as lower alkyl containing 1 to about 4 carbon atoms.
Beispiele für Verbindungen gemäss der vorstehenden Formel sind ohne eine Beschränkung darzustellen 1-Acetyl-2-phenylhydrazin, l-AcetyI-2-(p-toIyl)-hydrazin, l-Benzoyl-2-phenylhydrazin, 1 -( 1 ' 1 ', 1 '-trifluoracetyl)-2,2-phenylhydra-zin, 1,5-Diphenylcarbohydrazid, l-Formyl-2-phenylhydrazin, 1 -Acetyl-2-(p-bromphenyl)-hydrazin, 1 -Acetyl-2-(p-nitrophe-nyl)-hydrazin, 1 -Acetyl-2-(p-methoxyphenyl)-hydrazin, l-Acetyl-2,2-(2'-phenyläthyl)-hydrazin und l-Acetyl-2-methylhydrazin. Examples of compounds according to the above formula are to be shown without limitation 1-acetyl-2-phenylhydrazine, 1-acetyl-2- (p-toyl) hydrazine, 1-benzoyl-2-phenylhydrazine, 1 - (1 '1', 1'-trifluoroacetyl) -2,2-phenylhydrazine, 1,5-diphenylcarbohydrazide, l-formyl-2-phenylhydrazine, 1 -acetyl-2- (p-bromophenyl) hydrazine, 1 -acetyl-2- (p -nitrophe-nyl) -hydrazine, 1 -acetyl-2- (p-methoxyphenyl) -hydrazine, l-acetyl-2,2- (2'-phenylethyl) -hydrazine and l-acetyl-2-methylhydrazine.
Die Wirksamkeit der Co-Initiatoren scheint die Anwesenheit eines Protons an jedem der Stickstoffatome, jedoch nicht mehr als 1 Proton an jedem Stickstoffatom, zu erfordern. The effectiveness of the co-initiators appears to require the presence of a proton on each of the nitrogen atoms, but not more than 1 proton on each nitrogen atom.
Falls dieses Kriterium erfüllt wird, scheint die genaue Natur der Gruppen R nicht kritisch zu sein, vorausgesetzt natürlich, dass die Gruppen R nicht derart ausgewählt werden können, dass sie wesentlich in die Lagerungseigenschaften der Zusam If this criterion is met, the exact nature of the R groups does not appear to be critical, provided, of course, that the R groups cannot be selected such that they significantly affect the storage properties of the compound
5 5
656 888 656 888
mensetzung eingreifen oder die Leistungsfähigkeit des Beschleunigers für seinen beabsichtigten Zweck beeinträchtigen. So ist die Wahl spezifischer Gruppen R und von Kombinationen davon eine Angelegenheit von Versuchen und Auswahl. Für den Fachmann ist selbstverständlich ersichtlich, intervene or affect the performance of the accelerator for its intended purpose. So the choice of specific groups R and combinations thereof is a matter of trial and selection. Of course, it is obvious to the expert that
dass eine optimale Auswahl der Gruppen R von dem härtbaren Estermonomeren oder Gemisch von Monomeren, sowie vom Initiator oder gegebenenfalls verwendeten Co-Initiator. that an optimal selection of the groups R from the curable ester monomers or mixture of monomers, and from the initiator or optionally used co-initiator.
Das Katalysatorsystem, welches auch die Co-Initiatoren umfasst, beträgt 0,1-7% des Gewichtes des anaeroben Monomeren. Unter der unteren Grenze wird ein geringer Effekt festgestellt. Die obere Grenze ist nicht kritisch, wobei beträchtliche Verbesserungen gewöhnlich nicht über Konzentrationen von etwa 5 Gew.-% zu finden sind. Aus praktischen Gründen führt ein Konzentrationsbereich von 0,1 bis 2,0 Gew.-% zu einem optimalen Gesamtnutzen und dieser Bereich ist daher besonders bevorzugt. The catalyst system, which also includes the co-initiators, is 0.1-7% of the weight of the anaerobic monomer. A slight effect is found below the lower limit. The upper limit is not critical, with significant improvements usually not found above about 5 wt% concentrations. For practical reasons, a concentration range of 0.1 to 2.0% by weight leads to an optimal overall benefit and this range is therefore particularly preferred.
In den Zusammensetzungen nach der Erfindung werden häufig auch Beschleuniger verwendet. Beispiele umfassen organische Amide, wie Formamid und Succinimid und dergleichen; tertiäre Amine wie Tributylamin und Triäthylamin und dergleichen; aromatische tertiäre Amine wie Dimethyl-p-toluidin und dergleichen; und organische Sulfimide, wie Ben-zoesäuresulfimid und dergleichen. Gegebenenfalls vorhandene Beschleuniger liegen im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 7 Gew.-% und vorzugsweise zwischen 2 und 3 Gew.-%. Accelerators are also often used in the compositions of the invention. Examples include organic amides such as formamide and succinimide and the like; tertiary amines such as tributylamine and triethylamine and the like; aromatic tertiary amines such as dimethyl-p-toluidine and the like; and organic sulfimides such as benzoic acid sulfimide and the like. Any accelerators present are in the range from about 0.1 to about 7% by weight and preferably between 2 and 3% by weight.
Stabilisatoren oder Inhibitoren, die in der Zusammensetzung nach der Erfindung verwendet werden, schliessen ein Benzochinon, Naphthachinon, Hydrochinone, Monomethyl-äther von Hydrochinon, sterisch gehinderte Phenole und dergleichen. Die Konzentration der Inhibitoren liegt im Bereich von etwa 25 bis etwa 1000 ppm. Stabilizers or inhibitors used in the composition of the invention include benzoquinone, naphthaquinone, hydroquinones, monomethyl ether of hydroquinone, hindered phenols and the like. The concentration of the inhibitors is in the range from about 25 to about 1000 ppm.
Die Zusammensetzungen nach der Erfindung können jegliche andere Bestandteile enthalten, die die anaeroben Eigenschaften nicht wesentlich verändern oder die Verarbeitbarkeit der Zusammensetzungen beeinträchtigen. Beispiele für derartige zusätzliche Bestandteile sind Füllstoffe, wie Titandioxid, Teflon, Glas, Nylonfasern und dergleichen, die zweckmässig zu dem kautschukartigen Polymeren zugesetzt werden; Farbstoffe, Weichmacher bzw. Plastifiziermittel und dergleichen. The compositions of the invention may contain any other ingredients which do not significantly alter the anaerobic properties or affect the workability of the compositions. Examples of such additional components are fillers, such as titanium dioxide, Teflon, glass, nylon fibers and the like, which are expediently added to the rubber-like polymer; Dyes, plasticizers or plasticizers and the like.
Aus den Zusammensetzungen können verschiedenartige Produkte zubereitet werden, beispielsweise in der Form von Filmen, Bändern, Bögen bzw. Folien oder aufgeschichtet auf eine abziehbare Grundlage. Die Zusammensetzung kann stranggepresst bzw. extrudiert, gewalzt oder abgeschieden werden aus einer Lösung, Aufschlämmung oder einem Latex, je nach dem beabsichtigten Verwendungszweck für das Produkt und den physikalischen Eigenschaften der compoun-dierten Formulierung. Die Lösung, Aufschlämmung oder der Latex können «als solche» verwendet werden, ohne eine Zwi-schenabscheidung auf einer anderen Grundlage, wie ein Anstrichmittel. Various types of products can be prepared from the compositions, for example in the form of films, tapes, sheets, or layered on a peelable base. The composition can be extruded, rolled or deposited from a solution, slurry or latex, depending on the intended use for the product and the physical properties of the compounded formulation. The solution, slurry or latex can be used "as such" without intermediate deposition on any other basis, such as a paint.
Zusammensetzungen nach der Erfindung werden als Werkstoff für Isolier-, Abdichtungs- oder Trägermaterialien in der Form von Bändern oder Folien verwendet. Solche Bänder können auf mit Gewinden versehene Gegenstände, wie Rohrpassstücke, aufgelegt werden und können die gegenwärtig verwendeten Teflonbänder ersetzen, da sie zu überlegenen Ergebnissen hinsichtlich der Dichtung führen und widerstandsfähig gegen die Einflüsse von Druck und Lösungsmittel sind. Bei der Härtung behalten die Materialien ihre flexiblen Charakteristika bei und bei der Anwendung auf mit Gewinden versehene Teile, wie Rohrgewinde, ergibt das gehärtete Produkt sowohl eine Dichtungs- als auch eine Verriegelungsfunktion. Compositions according to the invention are used as a material for insulating, sealing or carrier materials in the form of tapes or foils. Such tapes can be placed on threaded objects such as pipe fittings and can replace the currently used Teflon tapes because they provide superior sealing results and are resistant to the effects of pressure and solvents. The materials retain their flexible characteristics during hardening and when used on threaded parts such as pipe threads, the hardened product provides both a sealing and a locking function.
Aus Zweckmässigkeitsgründen bei der Lagerung und Verwendung können die Bänder aus Zusammensetzungen nach der Erfindung mit einer dünnen Schicht aus einem polymeren For convenience of storage and use, the tapes of compositions according to the invention may be coated with a thin layer of a polymer
Material wie Nylon überzogen sein. Der polymere Überzug ist zwar ausreichend dick, um ein Rollen des Bandes zu ermöglichen und sein Kleben an sich selbst zu verhindern, ist jedoch immer noch dünn genug, um den Luftzutritt durch den Überzug zum Band zu ermöglichen. Material like nylon can be covered. While the polymeric coating is sufficiently thick to allow the tape to roll and prevent it from sticking to itself, it is still thin enough to allow air access through the coating to the tape.
Beim Überziehen mit einem polymeren Überzug sollte das Überzugsmaterial in Alkohol löslich sein und wird gewöhnlich auf der nicht vulkanisierten polymeren Zusammensetzung aus einer alkoholischen Lösung, vorzugsweise aus Methanol, abgeschieden. Nylon-6-12 (DuPont Elvamide 8061) und Nylon-12-12 (Vestamid XI874, X2191 und X2302) wurden für Überzüge verwendet. When coated with a polymeric coating, the coating material should be soluble in alcohol and is usually deposited on the unvulcanized polymeric composition from an alcoholic solution, preferably from methanol. Nylon-6-12 (DuPont Elvamide 8061) and nylon-12-12 (Vestamid XI874, X2191 and X2302) were used for coatings.
Die hier beschriebenen Produkte sind unabhängig von ihrer natürlichen Form oder Form vor der Anwendung lagerungsstabil und geeignet, normale Lagerungs- und Transportbedingungen zu überstehen. Sie polymerisieren (härten) nicht, solange sie in vernünftig dünnen Blättern (wie etwa 1,27 cm oder weniger) und im Kontakt mit Luft oder einem anderen Sauerstofflieferanten gehalten werden. Werden sie zwischen nicht-poröse Oberflächen eingebracht oder auf andere Weise in eine sauerstoff-freie Atmosphäre gebracht, so tritt eine Härtung der Zusammensetzungen auf. Das gehärtete Produkt weist die Eigenschaften eines vulkanisierten Kautschuks auf und kann aus dem Reaktionsprodukt des Copolymeren und Monomeren, aus der völligen Verzahnung bzw. Vermischung (intermeshing) des Polymeren in dem polymerisierten Monomeren oder einer Kombination von beiden bestehen. Regardless of their natural shape or form, the products described here are stable in storage and suitable for surviving normal storage and transport conditions. They do not polymerize (harden) as long as they are kept in reasonably thin sheets (such as 1.27 cm or less) and in contact with air or another oxygen supplier. If they are placed between non-porous surfaces or otherwise brought into an oxygen-free atmosphere, the compositions will harden. The cured product has the properties of a vulcanized rubber and can consist of the reaction product of the copolymer and monomer, of the complete intermeshing of the polymer in the polymerized monomer, or a combination of both.
Das polymerisierte Produkt, das die Charakteristika eines vulkanisierten Kautschuks aufweist, ist von den unpolymeri-sierten Reaktionsprodukten durch seine Extrahierbarkeit unterscheidbar. Die nicht-polymerisierten Reaktionsprodukte sind in organischen Lösungsmitteln löslich, wohingegen das polymerisierte Produkt in organischen Lösungsmitteln unlöslich oder damit nicht extrahierbar ist. Das polymerisierte Produkt ist zu zumindest 75% und vorzugsweise 80% nicht-extrahierbar. The polymerized product, which has the characteristics of a vulcanized rubber, can be distinguished from the unpolymerized reaction products by its extractability. The unpolymerized reaction products are soluble in organic solvents, whereas the polymerized product is insoluble in organic solvents or is therefore not extractable. The polymerized product is at least 75% and preferably 80% non-extractable.
Das nach dem Härten erhaltene Produkt behält seine Flexibilität bei und bildet eine Dichtung, die Drücken von 10,3 bis 17,2 jxPa widersteht und lösungsmittelbeständig ist. Diese Charakteristika werden über einen weiten Temperaturbereich von -54 bis 204 °C beibehalten. The product obtained after curing maintains its flexibility and forms a seal that resists pressures from 10.3 to 17.2 jxPa and is resistant to solvents. These characteristics are maintained over a wide temperature range from -54 to 204 ° C.
Zwar erfolgt die Härtung normalerweise bei Raumtemperatur, jedoch kann die erforderliche Zeit zur Härtung verkürzt werden, wenn man die Anordnung, die die Zusammensetzung enthält, mässigen Temperaturen aussetzt, wie 37 bis 94 °C. Although curing usually takes place at room temperature, the time required for curing can be reduced by exposing the assembly containing the composition to moderate temperatures, such as 37 to 94 ° C.
Das Natriumsalz von Äthylendiamintetraacetat kann, falls es bei der Formulierung verwendet wird, entweder zu der Monomerzusammensetzung oder zu der Polymer-Monomer-Zusammensetzung zugefügt werden. The sodium salt of ethylenediaminetetraacetate, if used in the formulation, can be added to either the monomer composition or the polymer-monomer composition.
Beispiele Examples
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung typischer Zusammensetzungen im Rahmen der Erfindung sowie von Methoden zur Herstellung und Verwendung dieser Zusammensetzungen. Die Beispiele sollen keine Einschränkung darstellen. Falls nichts anderes angegeben, beziehen sich alle Verhältnisse und Prozentangaben in den Beispielen auf das Gewicht. The following examples serve to illustrate typical compositions within the scope of the invention and methods for producing and using these compositions. The examples are not meant to be limiting. Unless otherwise stated, all ratios and percentages in the examples are by weight.
Beispiel 1 example 1
Eine anaerob härtende polymerisierbare Monomerformu-lierung wurde hergestellt durch Vermischen der in der Tabelle I angegebenen Bestandteile in etwa den angegebenen Anteilen. An anaerobic curing polymerizable monomer formulation was prepared by mixing the ingredients listed in Table I in approximately the amounts indicated.
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
656 888 656 888
6 6
Tabelle I Table I
Bestandteile Gewicht (g) Components weight (g)
Polyäthylenglykoldimethacrylat Polyethylene glycol dimethacrylate
(mittleres Molekulargewicht 330) 100 (average molecular weight 330) 100
l-Acetyl-2-phenylhydrazin 0,002 l-acetyl-2-phenylhydrazine 0.002
Benzoesäuresulfimid 1,6 Benzoic acid sulfimide 1.6
Cumolhydroperoxid 3,0 Cumene hydroperoxide 3.0
1,4-p-NaphthochinonIösung 1,4-p-naphthoquinone solution
(100 ppm in Methanol) 0,2 (100 ppm in methanol) 0.2
Zu einem Gemisch, bestehend aus 50 g Acrylnitril/Butadien (Hycar 1492) und 20 g Titandioxid, vermischt in einem Waring-Mischer, wurden 25 g des Gemischs der Tabelle I und 1 g einer Lösung von Natriumäthylendiamintetraacetat (73,5% Methanol, 23% Wasser und 3,5% Natriumäthylendi-amintetraacetat) gefügt. To a mixture consisting of 50 g of acrylonitrile / butadiene (Hycar 1492) and 20 g of titanium dioxide, mixed in a Waring mixer, 25 g of the mixture in Table I and 1 g of a solution of sodium ethylenediaminetetraacetate (73.5% methanol, 23 % Water and 3.5% sodium ethylenediaminetetraacetate) added.
Das resultierende Gemisch wurde in einer Kautschukwalzenmühle verarbeitet, bis die Klumpen verschwanden und anschliessend durch eine Schlitzdüse von etwa 508 um Dicke stranggepresst. Das extgrudierte Material wurde anschliessend durch modifizierte geheizte Kühlwalzen (nur eine Walze war geheizt) mit einer Öffnung von etwa 0,0762 um geführt. The resulting mixture was processed in a rubber roll mill until the lumps disappeared and then extruded through a slot die about 508 µm thick. The extruded material was then passed through modified heated chill rolls (only one roll was heated) with an opening of about 0.0762 µm.
Das resultierende Material lag in Bandform vor von etwa 0,00508 bis etwa 0,635 cm Dicke und wurde auf einen abziehbaren Papierstreifen aufgetragen und auf Aufnahmespulen aufgewickelt. The resulting material was in tape form from about 0.00508 to about 0.635 cm thick and was applied to a peelable paper strip and wound on take-up spools.
Beispiel 2 Example 2
Ein copolymeres-anaerobes Monomergemisch wurde nach der Arbeitsweise des Beispiels 1 hergestellt. A copolymeric-anaerobic monomer mixture was prepared according to the procedure of Example 1.
Das resultierende Gemisch wurde durch eine Schlitzdüse von etwa 508 Jim Dicke stranggepresst. Das stranggepresste Material wurde anschliessend durch modifizierte geheizte Kühl walzen, wie in Beispiel 1, geführt. The resulting mixture was extruded through a slot die about 508 Jim thick. The extruded material was then passed through modified heated cooling rolls, as in Example 1.
Beim Verlassen der Kühl walze (Kalanderwalzen) wurde das Material durch eine Nylon-6-12-Lösung (6 bis 7% Nylon-6-12, in Methanol) geführt und anschliessend durch eine auf etwa 52 °C geheizte Luftsäule. Das Methanol wurde in der Heissluft verdampft, wobei das Kautschukband mit einer Schicht von Nylon von 12,7 bis 25,4 um Dicke überzogen war und das überzogene Band wurde anschliessend auf eine Papierspule aufgewickelt, ohne eine Papierschicht, die die Schichten des Bandes voneinander trennte. When leaving the cooling roll (calender rolls), the material was passed through a nylon 6-12 solution (6 to 7% nylon 6-12, in methanol) and then through an air column heated to about 52 ° C. The methanol was evaporated in the hot air, covering the rubber tape with a layer of nylon from 12.7 to 25.4 µm thick, and the coated tape was then wound onto a paper spool without a paper layer separating the layers of the tape .
Zur Verwendung des Bandes wurde dieses auf die Gewinde aufgebracht und gestreckt, um den Nylonüberzug zu brechen. To use the tape, it was applied to the threads and stretched to break the nylon cover.
Beispiel 3 Example 3
Zu einem Gemisch aus 50 g Acrylnitril/Butadien (Hycar 1492), 19,5 g Titandioxid und 0,5 g Teflon, vermischt in einem Waring-Mischer, wurden 30 g des Gemischs der Tabelle 1 und 1,5 g einer Lösung von Natriumäthylendiamintetraacetat (73,5% Methanol, 23% Wasser und 3,5% Natriumäthylendi-amintetraacetat) gefügt. 30 g of the mixture in Table 1 and 1.5 g of a solution of sodium ethylenediaminetetraacetate were added to a mixture of 50 g of acrylonitrile / butadiene (Hycar 1492), 19.5 g of titanium dioxide and 0.5 g of Teflon, mixed in a Waring mixer (73.5% methanol, 23% water and 3.5% sodium ethylenediaminetetraacetate) added.
Das resultierende Gemisch wurde in einer Kautschukwalzenmühle verarbeitet, bis die Klumpen verschwanden und anschliessend durch eine Schlitzdüse von etwa 508 |i.m Dicke stranggepresst. Das stranggepresste Material wurde anschliessend durch eine modifizierte geheizte Kühlwalze, wie in Beispiel 1, geführt. The resulting mixture was processed in a rubber roller mill until the lumps disappeared and then extruded through a slot die about 508 µm thick. The extruded material was then passed through a modified heated chill roll, as in Example 1.
Bei dem Verlassen der Kalandrierwalzen wurde das Material durch eine etwa 6 bis 7% Nylon-6-12-Lösung (in Methanol) geführt und anschliessend durch eine Säule mit Luft, geheizt auf etwa 52 °C. Das Methanol wurde in dem Heiss-luftverfahren verdampft, wobei das Kautschukband mit einer dünnen Nylonschicht überzogen wurde. Dieses Band weist im ungehärteten Zustand eine Lagerungsdauer von über einem Jahr auf. Befindet es sich im gehärteten Zustand, so weist das Band eine Dehnung von 470%, eine Zugfestigkeit in der Masse von 6,8 jiPa auf und weist einen Arbeitsbereich von — 54 bis 204 °C auf. When leaving the calendering rolls, the material was passed through an approximately 6 to 7% nylon 6-12 solution (in methanol) and then through a column with air, heated to approximately 52 ° C. The methanol was evaporated in the hot air process, covering the rubber band with a thin layer of nylon. In the unhardened state, this tape has a storage life of more than one year. If it is in the hardened state, the tape has an elongation of 470%, a tensile strength in the mass of 6.8 jiPa and a working range of - 54 to 204 ° C.
Das Band wurde auf eine unter Druck verformbare Eisen-T-Fuge (0,95 cm) aufgebracht und einem Drehmoment von 41 Nm sowie Belastungstests mit folgenden Ergebnissen unterzogen: The tape was applied to a pressure-deformable iron T-joint (0.95 cm) and subjected to a torque of 41 Nm and load tests with the following results:
a) die Dichtungen ergaben nach der unmittelbaren Zusammenfügung oder nach 24 Stunden und 48 Stunden Härtung kein Lecken bei einem hydraulischen Druck, der 13,6 jiPa überschritt; a) after immediate assembly or after 24 hours and 48 hours of curing, the seals did not leak at a hydraulic pressure exceeding 13.6 jiPa;
b) es trat keine Leckbildung auf, wenn die vereinten T-Stücke (gehärtet während 24 Stunden) Temperaturen von 93 bis 204 °C während 500 Stunden und bei einem Druck von etwa 10,3 uPa ausgesetzt wurden; b) no leakage occurred when the combined T-pieces (hardened for 24 hours) were exposed to temperatures of 93 to 204 ° C for 500 hours and at a pressure of about 10.3 uPa;
c) es trat keine Leckbildung auf bei Drücken von 20,7 jiPa nach 24stündigem Härten der T-Anordnung beim Eintauchen in folgende Lösungsmittel bei den angegebenen Temperaturen während acht Wochen: Transmissionsfluide 149 °C, Motorenöl 149 °C, 50% Glykol/Wasser 132 °C; Benzin 82 °C und Luft 86 °C; c) there was no leakage at pressures of 20.7 jiPa after curing the T arrangement for 24 hours when immersed in the following solvents at the specified temperatures for eight weeks: transmission fluids 149 ° C, motor oil 149 ° C, 50% glycol / water 132 ° C; Gasoline 82 ° C and air 86 ° C;
d) verschiedene T-Stücke (gehärtet während 24 Stunden), die 95%iger Feuchtigkeit bei 38 °C während 1000 Stunden ausgesetzt wurden, zeigten nach einem Druck von 13,8 p.Pa keine Leckbildung. d) various T-pieces (hardened for 24 hours), which were exposed to 95% moisture at 38 ° C for 1000 hours, showed no leakage after a pressure of 13.8 p.Pa.
Beispiel 4 Example 4
Das Gemisch und das Verfahren des Beispiels 1 wurden wiederholt unter Verwendung von t-Butylhydroperoxid anstelle von Cumolhydroperoxid. The mixture and procedure of Example 1 were repeated using t-butyl hydroperoxide instead of cumene hydroperoxide.
Beispiel 5 Example 5
Zu einem Gemisch von 75 g Acrylnitril/Butadien (Hycar 1494) und 20 g Titandioxid, vermischt in einem Waring-Mischer, wurden 25 g des Gemischs der Tabelle I und 1 g einer Natriumäthylendiamintetraacetatlösung (73,5% Methanol, 23% Wasser und 3,5% Natriumäthylendiaminte-traacetat) gefügt. To a mixture of 75 g of acrylonitrile / butadiene (Hycar 1494) and 20 g of titanium dioxide, mixed in a Waring mixer, 25 g of the mixture from Table I and 1 g of a sodium ethylenediaminetetraacetate solution (73.5% methanol, 23% water and 3 , 5% sodium ethylenediamine traacetate) added.
Das resultierende Gemisch wurde in einer Kautschukwalzenmühle verarbeitet und durch Kalanderwalzen zu einem Folienmaterial von 50,8 um Dicke verarbeitet. The resulting mixture was processed in a rubber roll mill and processed by calender rolling to a film material of 50.8 µm in thickness.
Beispiel 6 Example 6
Brauchbare nicht-gehärtete Band- und Folienmaterialien wurden erhalten unter Anwendung folgender Copolymerer und anaerober Monomerer nach der Verfahrensweise der Beispiele 1,2 und/oder 5. Useful uncured tape and film materials were obtained using the following copolymers and anaerobic monomers according to the procedure of Examples 1,2 and / or 5.
Copolymeres Monomeres a) Acrylnitril/Butadien Laurylmethacrylat b) Butadien/Styrol Tetramethylenglykoldimeth- Copolymer Monomer a) acrylonitrile / butadiene lauryl methacrylate b) butadiene / styrene tetramethylene glycol dimeth-
acrylat c) Acrylnitril/Butadien mit endständigen acrylate c) acrylonitrile / butadiene with terminal
Carboxygruppen 3-Hydroxypropylmethacrylat d) Butadien/Styrol 80% Styrol/20% Carboxy groups 3-hydroxypropyl methacrylate d) butadiene / styrene 80% styrene / 20%
Pentaäthylenglykoldimeth-acrylat e) Acrylnitril/Butadien 2-Hydroxyäthylmethacrylat Pentaethylene glycol dimethacrylate e) acrylonitrile / butadiene 2-hydroxyethyl methacrylate
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
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Die Verarbeitung des Endprodukts durch Strangpressen, Kalandrierbehandlung oder Abscheiden aus Lösung hängt von der Durchführbarkeit des Arbeitsgangs und den physikalischen Eigenschaften des Produkts ab. Die meisten Produkte sind ein gummiartiger oder geschmeidiger Feststoff, der ohne The processing of the final product by extrusion, calendering or solution deposition depends on the feasibility of the operation and the physical properties of the product. Most products are a rubbery or supple solid that is without
7 656 888 7,656,888
Anwendung übermässiger Kräfte stranggepresst werden kann. Sollte das Produkt eine nicht leicht strangpressbare Natur aufweisen, so kann es durch Kalandrierwalzen oder durch Abscheiden aus Lösung verarbeitet werden. Application of excessive forces can be extruded. If the product is not easily extrudable in nature, it can be processed by calendering rolls or by separation from solution.
G G
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