DD279256A1 - RUBBER MIXTURES FOR THE PRODUCTION OF TECHNICAL RUBBER PRODUCTS BASED ON NATURAL AND / OR SYNTHESIS RUBBER - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung hat Kautschukmischungen zur Herstellung von technischen Gummierzeugnissen auf der Basis von Natur- und/oder Synthesekautschuk zum Inhalt. Sie findet in der Kautschukverarbeitenden Industrie bei der Herstellung von schwarz- und hellfarbigen technischen Gummierzeugnissen Anwendung. Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch geloest, indem die teuren hochaktiven Fuellstoffe teilweise durch bei chemischen Grossprozessen anfallende Abprodukte - Tonlaugungsrueckstaende und chloriertes Kaolin - ersetzt werden und somit eine Kosteneinsparung erzielt wird. Ausserdem tritt eine Verbesserung der physikalisch-mechanischen Eigenschaftswerte auf.The invention relates to rubber mixtures for the production of technical rubber products based on natural and / or synthetic rubber. It is used in the rubber processing industry for the production of black and light colored technical rubber products. The object of the invention is achieved by the expensive high active fillers are partially replaced by large-scale chemical processes waste products - Tonlaugungsrueckstaende and chlorinated kaolin - and thus a cost saving is achieved. In addition, an improvement in the physical-mechanical property values occurs.
Description
Dig Erfindung betrifft Ka'itschukmischungen, die neben anderen üblichen Mischungsingredienzien hochaktive Füllstoffe enthalten und zur Herstellung von technischen Gummierzeugnissen genutzt werden.The invention relates to kaichich mixtures containing, among other common Mischingingredienzien highly active fillers and are used for the production of technical rubber products.
Es ist bekannt, daß bei der Rezepturgestaltuno von Kautschukmischungen neben Natur- und/oder Synthesekautschuk, Weichmachern, Schwefel, Beschleunigern und anderen üblichen Mischungsingredienzien verschiedene Füllstoffe berücksichtigt werden. Die bekanntesten Füllstoffe sind kohlenstoffhaltige (Ruß, Graphit, Koks), silikatische (gefällte Kieselsäure, Kaolin, Tone) und mineralische (Kreide) Füllstoffe. Diese Füllstoffe haben die Aufgabe, den Kautschukmischungen bestimmte physikalisch-mechanische Eigenschaftswerte zu verleihen und darüber hinaus als inerte Masse zu fungieren. In der Literatur sind zahlreiche Varianten des Einsatzes verschiedenartigster Füllstoffe und ihrer technologischen Einmischung beschrieben.It is known that in addition to natural and / or synthetic rubber, plasticizers, sulfur, accelerators and other conventional Mischingingredienien various fillers are taken into account in the Rezepturgestaltuno of rubber mixtures. The best known fillers are carbonaceous (carbon black, graphite, coke), silicate (precipitated silica, kaolin, clays) and mineral (chalk) fillers. These fillers have the task of giving the rubber mixtures certain physico-mechanical property values and moreover to act as an inert mass. Numerous variants of the use of a wide variety of fillers and their technological interference have been described in the literature.
In der DE-OS 1959257, DE-OS 1959259 und DE-OS 3034747 ist dio Tendenz erkennbar, den in der Herstellung aufwendigen Ruß als Füllstoff durch andore Kohlenstoffkomponenten zu ersetzen, z. B. durch Graphit.In DE-OS 1959257, DE-OS 1959259 and DE-OS 3034747 the tendency is to replace the costly to manufacture carbon black as a filler by andore carbon components, for. B. by graphite.
Dadurch soll das Vermischungsproblem gelöst und die Stippenbildung verhindert werden. Nachteilig wirkt sich dabei aus, daß die Kosten ansteigen, bedingt durch die höheren Kosten des Graphits.This is intended to solve the mixing problem and prevent the formation of specks. The disadvantage here is that the costs increase, due to the higher cost of graphite.
Des weiteren werden in Kautschukmischungen verschiedenartige gemahlene Koks- und Kohlönsorten, z. B. Holzkohle, Steinkohle, Antrazitkohle u.a., verwendet, die ebenfalls teuer sind und eine Aufbereitung erfordern, wie Inertisierung und Imprägnierung, was auch in den DE-AS 1 592909, DE-OS 1620829, DE-AS 2116417, US-PS 2378246 beschrieben ist.Furthermore, in rubber mixtures various types of ground coke and Kohlönsorten, z. As charcoal, hard coal, anthracite, etc., used, which are also expensive and require treatment, such as inerting and impregnation, which is also described in DE-AS 1 592 909, DE-OS 1620829, DE-AS 2116417, US-PS 2378246 is.
In der DE-OS 2004492 und der DE-OS 3036874 wurden Kautschukmischungen nach besonderer Vorbehandlung Kieselsäure und Tone zugesetzt. Besonders bei hellfarbigen Mischungen mit hoher dynamischer Beanspruchung findet die Kieselsäure Anwendung, wie die DE-OS 2343160 beweist.In DE-OS 2004492 and DE-OS 3036874 rubber mixtures were added after special pretreatment silica and clays. Especially in light-colored mixtures with high dynamic stress, the silica is used, as the DE-OS 2343160 proves.
Mehrere Patentschriften, wie GB-PS 876074, SU-UHS 219168, DE-OS 2504251, DE-OS 2640328, befassen sich mit dem Einsatz von aktiven und chemisch beladenen Zeolithen, die einerseits als Füllstoff und andererseits als Beschleuniger, Akzeptor oder Trocknungsmittel fungieren. In der US-PS 2848346 werden Zeolithe als verstärkender Füllstoff zur Verbesserung der Festigkeit von Gummierzeugnissen verwendet.Several patents, such as GB-PS 876074, SU-UHS 219168, DE-OS 2504251, DE-OS 2640328, are concerned with the use of active and chemically loaded zeolites, which act on the one hand as a filler and on the other hand as an accelerator, acceptor or desiccant. In U.S. Patent No. 2,848,346, zeolites are used as a reinforcing filler to improve the strength of rubber products.
Ebenso wird in der JP-PS 7810618 für die Vulkanisation von synthetischem Kautschuk aktivierter Mordenit eingesetzt. Dabei wird u. a. die Festigkeit erhöht. Nachteilig ist der hohe Preis der Zeolithe, der den Einsatz erheblich einschränkt.Likewise, JP-PS 7810618 utilizes activated mordenite for the vulcanization of synthetic rubber. It is u. a. increases the strength. The disadvantage is the high price of zeolites, which limits the use considerably.
In der DD-PS 216945 wurde ferner vorgeschlagen als Füllstoffe Ausbaumolekularsiebe, Silikatschlacken und kohlenstoffhaltige Stäbe einzusetzen.In DD-PS 216945 was also proposed to use as fillers Ausbaumolekularsiebe, silicate slags and carbonaceous rods.
Ziel der Erfindung ist es, Kautschukmischungen in ihrer Rezepturgestaltung so zu entwickeln, daß sie unter üblichen technologischen Bedingungen ökonomischer, d. h., kostengünstiger hergestellt werden können und die Gebrauchseigenschaften der Gummierzeugnisse verbessert werden.The aim of the invention is to develop rubber mixtures in their recipe design so that they are more economical under normal technological conditions, d. h., Can be produced more cheaply and the performance characteristics of the rubber products are improved.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kautschukmischungen zu entwickeln, bei denen die Möglichkeit besteht, die aktiven Füllstoffe, beii pielswiese Ruß, teilweise abzulösen und trotzdem di) gute Verarbeitbarkoit erhalten bleibt sowie eine Verbesserung der physikalisch-mechanischen Eigenschaftswerte ei reicht wird.The invention has for its object to develop rubber blends in which the possibility exists, the active fillers, beii pielswiese carbon black, partially replace and still di) good processing power is maintained and an improvement in the physical-mechanical property values ei is enough.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem die aktiven Füllstoffe teilweise durch aufbereitete Abprodukte, wie chloriertes Kaolin und Tonlaugungsrückstände, die in einigen chemischen Betrieben anfallen, ersetzt werden.According to the invention the object is achieved by the active fillers are partially replaced by processed waste products, such as chlorinated kaolin and Ton laugungs residues that occur in some chemical companies.
Bei der thermischen Vulkanistion dieser Kautschukmischlingen im Temperaturbeieich von 13O0C bis 250°C wurde gefunden, daß durch den Einsatz von getrockneten Extraktionsrückständen von mit siedender 12- bis 21%iger Salzsäure behandelten TonenIn the thermal vulcanization of these rubber blends at temperatures ranging from 13O 0 C to 250 ° C was found that by the use of dried extraction residues of treated with boiling 12 to 21% hydrochloric acid clays
oder tonerdehaltigen Mineralien, welche einen SiO2-Gehalt von 70-95% und einen AI2O3-Gehalt von weniger als 10% besitzen im folgenden Tonlaugungsrückstände genannt und chloriertem Kaolin -, eine erhebliche Verbesserung der physikalischmechanischen Eigenschaftswerte der Vulkanisate erreicht wird.or alumina-containing minerals which an SiO 2 content of 70-95% and an Al 2 O 3 content of less than 10% possess hereinafter called Tonlaugungsrückstände and chlorinated kaolin -, a considerable improvement of physico-mechanical property values of the vulcanizates is achieved.
Vorzugsweise wird ein silikatreicher Tonlaugungsrückstsnd nah zweifacher Extraktion der Tone oder tonerdehaltigen Mineralien mit Salzsäure genutzt, gemäß Zusammensetzung Il der folgenden Tabelle:Preference is given to using a silicate-rich clay leachate residue close to twice the extraction of the clays or clay-containing minerals with hydrochloric acid, according to composition II of the following table:
Es zeigte sich, daß die Verbesserungen der Eigenschaftswerte der Vulkanisate vor allem dann erreicht werden, wenn bei dunklen Kautschukmischungen ein Anteil von 1 bis 20% und bei hellen Kautschukmischungen ein Anteil von 1 bis 35% des Füllstoffes vom Typ II, bezogen auf die Gesamtmasse der Mischung, vorhanden ist.It has been found that the improvements in the property values of the vulcanizates are achieved, above all, in the case of dark rubber mixtures in a proportion of 1 to 20% and in light rubber mixtures in a proportion of 1 to 35% of the filler of type II, based on the total mass of the Mixture, is present.
Ein weiterer Vorteil des Füllstoffes Il besteht in der einstufigen Einmischung und erfordert keine zusätzlichen technologischen Schritte.Another advantage of the filler II is the one-step interference and requires no additional technological steps.
Der Einsatz des Füllstoffes vom Typ Il erfolgt nach einer Vorbehandlung - Trocknung, Mahlung, Siebung - nach üblichen Verfahren in Kornfraktionen zwischen 0,1 bis 100μπι, vorzugsweise 0,1 bis 40Mm.The use of the filler type II is carried out after a pretreatment - drying, grinding, sieving - by conventional methods in grain fractions between 0.1 to 100μπι, preferably 0.1 to 40mm.
Die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen verbesserten überraschenderweise qualitätsmäßig die dynamischen Kennwerte der Vulkanisate, wie z. B. Stoßelastizität, Verlustfaktor tan δ, dynamisches Elastizitätsmodul, spezifische und relative Dämpfung gegenüber den reinen ruß-, kieselsäure- oder kaolingefüllten Kautschukmischungen.The rubber mixtures according to the invention surprisingly improved the quality of the dynamic characteristics of the vulcanizates, such as. B. impact resilience, loss factor tan δ, dynamic modulus of elasticity, specific and relative damping over the pure soot, silicic acid or kaolingbefüllten rubber mixtures.
Bei den hellen Vulkanisaten wurden vor allem eine höhere Vernetzungsdichte und eine höhere Stoßelastizität gefunden. Beim Einsatz von chloriertem Kaolin wurde darüber hinaus eine Erhöhung der Vulkanisationsgeschwindigkeit beobachtet, was zu einer verbesserten Masse/Zeit-Ausbeute führt und auf träge Vulkanisationssystemo aktivierend wirkt.In the case of light vulcanizates, above all, a higher crosslinking density and a higher impact resilience were found. Moreover, when chlorinated kaolin was used, an increase in the rate of cure was observed, resulting in an improved mass / time yield and acting on slow cure systems.
Die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen sind deshalb von Vorteil, da Füllstoffe verwendet werden, die in großen Mengen als Abprodukte anfallen und bisher keinen konkreten Verwendungszweck erfüllten.The rubber mixtures according to the invention are therefore advantageous, since fillers are used which are obtained in large quantities as waste products and have so far fulfilled no specific purpose.
Nachfolgend werden die erfindungsgemäßen Kautschukmischlingen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The rubber blends according to the invention are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments.
Die Kautschukmischungen wurden in einem Laborinnenmischer des Types GK4 N nach üblicher Mischvorschrift hergestellt. Die Kennwerte wurden nach gültigen TGL-Vorschriften ermittelt und bewertet:The rubber mixtures were prepared in a laboratory internal mixer of the type GK4 N according to the usual mixing instructions. The characteristic values were determined and evaluated according to valid TGL regulations:
herkömmliche erfindungsgemäße Mischung Mischungconventional mixture according to the invention mixture
Bestandteileingredients
1 2 31 2 3
Masseanteile in %Mass shares in%
NR-ElastomerNR elastomer
SBR-ElastomerSBR elastomer
1,4-cis-Polyisopren-Elastomer1,4-cis-polyisoprene elastomer
naphthenischer Weichmachernaphthenic plasticizer
HAF-RußHAF
Stearinsäurestearic acid
Zinkoxidzinc oxide
Schwefelsulfur
BenzthiazylsulfencyclohexylaminBenzthiazylsulfencyclohexylamin
Tonlaugungsrückstand (getrocknet)Clay residue (dried)
chloriertes Kaolin -chlorinated kaolin
- Zusammensetzung des Tonlaugungsrückstandes:- Composition of the leaching residue:
80,0%80.0%
3,5%3.5%
0,5%0.5%
4,2%4.2%
= ad. 100%= ad. 100%
10,0010.00
Der Tonlaugungsrückstand wurae durch doppelte Laugung von Ton mit 20%iger Salzsäure bei Siedetemperatur gewonnen. - Zusammensetzung des chlorierten Kaolins:The Tonlaugungsrückstand wurae obtained by double leaching of clay with 20% hydrochloric acid at boiling temperature. - Composition of the chlorinated kaolin:
AI2O3 · 2SiO2 • ein Schwerlösliches Produkt mit festen Si-O-Al-BindungenAl 2 O 3 · 2SiO 2 • a poorly soluble product with solid Si-O-Al bonds
Durch Chlorierung bei höheren Temperaturen (80°C bis 11O0C) wird die Bindung aufgespalten, ohne jedoch Chlor anzulagern. Das Produkt wird reaktiv, löslich in Laugen und bekommt chemisorptive Eigenschaften. Es wird so zur Herstellung spezieller Alumosilikatverbindungen mit großer innerer Oberfläche verwendet.By chlorination at higher temperatures (80 ° C to 11O 0 C), the bond is split, but without accumulating chlorine. The product becomes reactive, soluble in alkalis and gets chemisorptive properties. It is thus used to make special aluminosilicate compounds with a large internal surface area.
Kennwerte von dunkelfarbigen Mischungen und Eigenschaftskennwerte der Vulkanisate:Characteristic values of dark-colored mixtures and characteristic values of the vulcanizates:
Kennwertecharacteristics
Füllstoffefillers
(%-Angaben bezogen auf den Füllstoff anteil der Mischung)(% Data based on the filler content of the mixture)
100%Ruß ' 80%Ruß 80%Ruß100% carbon black '80% carbon black 80% carbon black
20%Tonlaugungsrückstand20% Tonlaugungsrückstand
20% chloriertes Kaolin20% chlorinated kaolin
Eigenschaften der hellfarbigen Mischungen und Kennwerte der Vulkanisate:Properties of the light-colored mixtures and characteristics of the vulcanizates:
Kennwertecharacteristics
Füllstoffefillers
(%-Angaben bezogen auf den Füllstoff anteil der Mischung)(% Data based on the filler content of the mixture)
' " K605 50%'"K605 50%
chloriertes Kaolin 50%chlorinated kaolin 50%
8,2 17,48.2 17.4
56 13 6956 13 69
3030
6,4 312 68 386.4 312 68 38
10,4 18410.4 184
Bei beiden Beispielen zeigt sich im Ergebnis, daß bei wichtigen Kennwerten (Zugfestigkeit, Stoßelastizität, Weiterreißwiderstand, Abrieb) eine Verbesserung durch die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen sowohl in dunklen als auch in hellen Mischungen eintritt.In both examples, it can be seen that in the case of important parameters (tensile strength, impact resilience, tear propagation resistance, abrasion) an improvement by the rubber mixtures according to the invention occurs both in dark and in light mixtures.
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---|---|---|---|
DD32457888A DD279256A1 (en) | 1988-12-30 | 1988-12-30 | RUBBER MIXTURES FOR THE PRODUCTION OF TECHNICAL RUBBER PRODUCTS BASED ON NATURAL AND / OR SYNTHESIS RUBBER |
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