CN100480109C - 橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明记载了特别是用于风挡刮水器的刮水片或者用于机动车轮胎的橡胶材料，该橡胶材料含有至少一种橡胶类型、至少一种填料以及加工助剂。该橡胶材料在所含的至少一种橡胶类型中含有第一和第二部分，它们在未硫化状态时的粘度方面不同。

Description

橡胶材料及其制备方法
本发明涉及特别是用于风挡刮水器的刮水片或者用于机动车轮胎的橡胶材料，以及它们的用途。
背景技术
对于风挡刮水片重要的是，其能够尽可能良好地适配机动车的风挡轮廓和在不同温度下保持柔韧性。因此，刮水片通常由弹性体型材制成，其中主要使用橡胶材料例如天然橡胶或者合成橡胶(例如氯丁橡胶或者EPDM)。此外还已知由硅橡胶或者聚氨酯橡胶制得的刮水片。
例如在DE 19615421A1中记载了这样的刮水片。这种刮水片包括能使刮水片固定在金属夹中的底座部分以及经连接片与底座部分连接和在其面向待擦拭的玻璃表面的一端具有唇区域的雨刷唇。所述底座部分和连接件由橡胶基材构成，该基材至少基本上由聚氯丁二烯构成，与之相反，雨刷唇具有不同的材料组成。此外，该刮水片含有氧化锌和炭黑作为填料，它们能够影响刮水片的机械性能及其可加工性。刮水片优选通过共挤出工艺制备。
本发明的任务在于提供一种橡胶材料及其制备方法，使得能够产生形状稳定和可承载机械负荷的型材。
发明的益处
与现有技术相比，本发明的橡胶材料具有如下优点：提供了可以以良好的可重现性和从而廉价地生产的具有有利的性能分布的对于制备刮水器或者汽车轮胎合适的橡胶材料。这通过下面的方法得以实现，其中所述橡胶材料含有作为填料的至少两种炭黑类型的混合物，因为两种炭黑类型的混合物与仅使用单一的炭黑类型相比允许较高的橡胶材料填充度，而没有劣化在最终情况中的橡胶材料的机械性质(例如就其硬度而言)。
优选地，如此选择两种炭黑类型的用量份数，使得对于橡胶材料的加工达到有利的尽可能高的填充度，另一方面，经硬化的橡胶材料的总硬度不应过高，因为否则该体系呈脆性和例如不再具有擦拭能力.
本发明的有利的进一步改进由从属权利要求中所述的措施给出.
因此，特别是当橡胶材料含有炉黑和热裂法炭黑的混合物作为填料时是有利的，因为它们在其粒度方面和对于橡胶材料所得到的机械性能方面来看明显不同和因此通过这两种炭黑类型的混合比能够最优地调节橡胶材料的机械性能.
此外，当橡胶材料中所含的至少一种橡胶类型含有在未经硫化的状态下具有不同粘度的两个部分时是有利的.其中两个部分的用量比如此选择，使得调节到对于橡胶材料加工而言有利的生橡胶材料的总粘度.生橡胶材料的总粘度对于例如在挤出时的材料膨胀性能具有显著影响，并从而是所得橡胶型材具有足够形状稳定性的先决条件.
此外，当所述橡胶材料含有例如有机树脂形式的均化剂时是有利的，这使得该橡胶材料形成两种橡胶部分以及其他在橡胶材料中所含物质的稳定分散体.
在一个特别优选的实施方案中，所述橡胶材料不含氧化钙或者氢氧化钙.氧化钙在常规橡胶材料中在加工期间特别作为干燥剂添加，但是其劣化了所得橡胶材料的机械性能.
附图
本发明的实施例描绘在附图中并在后面的说明书中详细阐述.图1示出了通过带外置弹簧夹的本发明刮水片的横截面.
实施例
在图1中示出了根据本发明的第一个实施例的刮水片10.该刮水片具有基本上条形的结构.该刮水片包括拓宽的顶部1，其经换向连接片2与楔子3连接.顶部1具有用于容纳未示出的外置弹簧夹的适配件8.楔子3在其与顶部1相对置和朝向待净化玻璃表面的一侧上逐渐变细到雨刷唇4.
顶部1和换向连接片2优选由EPDM(乙烯·丙烯-二烯三聚物)、EPR(乙烯·丙烯共聚物)、CR(氯丁二烯)、NR(天然橡胶)、BR(聚丁二烯)、SBR(苯乙烯-丁二烯橡胶)或者IR(聚异戊二烯)或者它们的混合物制备.楔子3优选同样由所述材料制备，但是在其材料组成方面与顶部1不同.为了将换向连接片2更好地固定在楔子3中，楔子3与换向连接片2相邻的区域5由换向连接片2的材料制成.
所述橡胶材料含有至少一种所述橡胶类型EPDM、SBR、EPR、CR、BR、NR或者IR的两种部分，尽管它们属于同一种橡胶类型，但是它们的粘度在未硫化状态下不同.因此，该橡胶材料例如可以含有第一门尼粘度(125℃)为例如20-95门尼、优选20-50门尼的EPDM1部分和第二门尼粘度为例如20-95门尼、优选50-95门尼的EPDM2部分.选择EPDM1和EPDM2两部分的用量比，使得生橡胶材料的总粘度处于优选的30-60门尼范围内和从而保证最佳的生橡胶材料加工.
EPDM1和EPDM2部分的不同粘度可以例如通过在该部分中所含的相应添加剂来调节或者通过相应地选择作为三聚物EPDM的基础的单体乙烯、丙烯和二烯的用量比来调节.另一调节粘度的可能性在于改变作为EPDM基础的二烯.
此外，提高EPDM中的乙烯含量导致其可挤出性的改善，与之相反，提高丙烯含量改善了所得EPDM的弹性.这同样适用于取决于其乙烯和丙烯含量的EPR的性能.
所述橡胶材料可以含有多种橡胶类型.其中在一种橡胶类型中可以含有两种或多于两种部分，但是也可能的是，在橡胶材料中所含的至少两种橡胶类型中存在两种或者更多部分.其中术语一种部分总是理解为与作为基础的橡胶类型结构类似或者结构相同的物质部分.
在一个优选的实施方案中，顶部1由EPDM、CR或者由它们的混合物制备，而楔子3和雨刷唇4由BR制备.优选地，楔子3和雨刷唇4由至少两种不同的BR部分的混合物构成，它们在例如侧链或者它们的顺/反顺序方面不同.
所述橡胶材料还含有均化剂，该均化剂确保不同橡胶类型或部分在生橡胶材料中的更好的均匀混合性.这同时导致了作为填料和助剂在生橡胶物料中的分散体的总生橡胶材料的稳定化.作为均化剂可以示例性使用芳族树脂或者脂族树脂.
所述橡胶材料还含有至少一种填料.该填料优选由炭黑组成.作为炭黑可以示例性使用所谓的炉黑.然而，经证实有利的是，使用炉黑和热裂法炭黑的混合物作为填料.炉黑通常具有相对细的粒度和在高填充度下导致尽管耐磨但是相对较硬的橡胶材料，而热裂法炭黑具有粗的粒度，即使在高填充度下也仅导致橡胶材料硬度的少量增加.
优选地，选择两种炭黑类型的用量份数，使得达到对于橡胶材料的加工而言有利的尽可能高的填充度，另一方面使得经硬化的橡胶材料的总硬度不会过高，因为否则体系呈脆性和例如不再能进行擦拭.
在向橡胶材料中额外添加增塑剂时，能够达到特别高的填充度，因为由此可以有效地抑制随着填料含量提高而增加的橡胶材料变脆.适合作为增塑剂的是例如合成增塑剂和矿物油.
通常在制备橡胶材料时向生橡胶材料中添加干燥剂.在免去这种干燥剂时，原料中所含的水分在挤出或者硫化阶段会导致以这种方式制备的橡胶型材的多孔表面.在橡胶材料中使用的常规干燥剂是例如氧化钙.它们在与橡胶材料中所含的水分接触时形成氢氧化钙.然而，在使用氧化钙时可能产生所获得的氢氧化钙形成晶体的问题.
由于这一原因，在制备本发明的橡胶材料时优选不添加氧化钙.为了仍然获得所得的型材的足够好的表面，需要检查对于用于制备橡胶材料所需的原材料中的水分含量和视需要使这些原料在隔离水分的条件下分开储存.此外，生橡胶材料的硫化以尽可能短的反应时间进行.对此特别合适的是基于过氧化物的硫化体系.
在下文中示例性实施了一种橡胶材料和其组成均以弹性体的100重量份(phr)计的实施例.
 
物质 以phr计的含量配方1     以phr计的含量配方2    
EPDM1 0.5-100 -
EPDM2 0.5-100 -
EPR1 - 0.5-100
EPR2 - 0.5-100
NR，IR，BR，SBR或CR 0-10 0-70
均化剂 0-10 0-10
炉黑 20-120 20-120
热裂法炭黑 20-120 20-120
过氧化物 0-10 0.5-10
硫 0-1 -
助剂+增塑剂 20-105 20-105
如此进行橡胶材料的制备：其中首先将一种或多种橡胶类型或者一种或多种所涉及橡胶类型的部分与一种或多种填料、均化剂和其他加工助剂进料到挤出机中并于其中进行强烈混合.或者，所述原材料也可以供给到混合步骤中，于其中被混合和例如模压或者供给到注塑工艺中.
以这种方式可以制得型材束，其中该型材束在制备用于风挡刮水器的擦拭橡胶时具有双股形状，其中两个擦拭橡胶单股件在双股件的长度方向上在雨刷唇范围内相互粘合.为了硫化，将所得的双股件例如供给到盐浴或者炉中，并于其中以约220℃的温度硫化.在另一步骤中通过例如石墨化、卤化、涂漆或者施加涂料按需要进行表面改性.然后对硫化的弹性体型材在长度或者横截面方向进行最终切割.
或者，仅有目的地对刮水片的特定表面部分进行改性.由此可以通过合适的加工步骤在有目的地覆盖刮水片未经改性的区域时例如仅对与待清洁表面接触的雨刷唇进行改性，或者附加地或者可替换地对刮水片的导向槽进行改性，利用该导向槽可以将刮水片引导到相应的刮水片固定装置中.

Claims (10)

1.橡胶材料，其含有至少一种橡胶类型、至少一种填料以及加工助剂，其中所述填料包括至少两种不同炭黑类型的混合物，并且其中至少一种橡胶类型具有第一和第二部分，该第一和第二部分在未经硫化的情况下其粘度不同，该橡胶材料的特征在于，生橡胶材料的总粘度处于30-60门尼范围内。
2.权利要求1的橡胶材料，其特征在于，所述填料包括炉黑和热裂法炭黑的混合物。
3.权利要求1或2的橡胶材料，其特征在于，该橡胶材料含有40-320重量份的填料，以弹性体为100重量份计。
4.权利要求1或2的橡胶材料，其特征在于，含有增塑剂和/或矿物油。
5.权利要求1或2的橡胶材料，其特征在于，所述橡胶类型是EPDM、EPR、BR、SBR、IR或者CR。
6.权利要求1的橡胶材料，其特征在于，所述第一部分的门尼粘度为20-95门尼。
7.权利要求1或2的橡胶材料，其特征在于，该橡胶材料基本上不含氧化钙。
8.权利要求1或2的橡胶材料，其特征在于，该橡胶材料基本上不含氧化锌。
9.用于风挡刮水器的刮水片，其特征在于权利要求1-8之一的橡胶材料。
10.权利要求9的刮水片，其特征在于，刮水片的顶部(1)和/或联接片(2)由EPDM和/或CR制备，而刮水片的雨刷唇(4)由BR制备。
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