DE10120559A1 - A single stage process for mixing of nitrile rubber with fillers and/or additives useful in the automobile and oil industries significantly shortens mixing time without sacrifice of dispersion efficiency - Google Patents

A single stage process for mixing of nitrile rubber with fillers and/or additives useful in the automobile and oil industries significantly shortens mixing time without sacrifice of dispersion efficiency

Info

Publication number
DE10120559A1
DE10120559A1 DE2001120559 DE10120559A DE10120559A1 DE 10120559 A1 DE10120559 A1 DE 10120559A1 DE 2001120559 DE2001120559 DE 2001120559 DE 10120559 A DE10120559 A DE 10120559A DE 10120559 A1 DE10120559 A1 DE 10120559A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mixing
mixture
additives
rubber
fillers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2001120559
Other languages
German (de)
Inventor
Roland Parg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanxess Deutschland GmbH
Original Assignee
Bayer AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer AG filed Critical Bayer AG
Priority to DE2001120559 priority Critical patent/DE10120559A1/en
Publication of DE10120559A1 publication Critical patent/DE10120559A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L9/00Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C08L9/02Copolymers with acrylonitrile
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00Mixing; Kneading
    • B29B7/002Methods
    • B29B7/005Methods for mixing in batches
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00Mixing; Kneading
    • B29B7/74Mixing; Kneading using other mixers or combinations of mixers, e.g. of dissimilar mixers ; Plant
    • B29B7/7476Systems, i.e. flow charts or diagrams; Plants
    • B29B7/7495Systems, i.e. flow charts or diagrams; Plants for mixing rubber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00Mixing; Kneading
    • B29B7/80Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/88Adding charges, i.e. additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/203Solid polymers with solid and/or liquid additives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2019/00Use of rubber not provided for in a single one of main groups B29K2007/00 - B29K2011/00, as moulding material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2033/00Use of polymers of unsaturated acids or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2033/18Polymers of nitriles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2321/00Characterised by the use of unspecified rubbers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

A single stage process for mixing of nitrile rubber with one or more fillers and/or additives comprises filling one or more nitrile rubbers into a kneader to 55-58% of its volume, kneading for 30-60 seconds, adding fillers and/or additives and continuing mixing for 40-180 seconds. Independent claims are included for: (1) a rubber mixture obtained as above; and (2) a crosslinkable rubber mixture containing this rubber mixture.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Mischung von Nitrilkautschuken, durch das Kautschukmischungen erhalten werden, in denen die Zusatzstoffe gut in der Kautschukmatrix dispergiert sind.The invention relates to a method for mixing nitrile rubbers, by the Rubber blends are obtained in which the additives are good in the Rubber matrix are dispersed.

Um vom Roh-Kautschuk zu verwendbaren Endprodukten zu kommen, muss der Kautschuk/die Kautschuke mit den verschiedensten Zuschlagstoffen vermischt werden. Bedingt durch die Viskosität des Kautschuks werden hierzu spezielle Mischaggregate, wie Kneter, Walzen oder Mischer, verwendet. Für ein gutes End­ produkt ist eine möglichst homogene Dispersion der Zuschlagstoffe im Roh­ kautschuk erwünscht. Die Dispergierqualität wird häufig durch den Dispersions­ koeffizienten ausgedrückt.To come from the raw rubber to usable end products, the Rubber / rubbers mixed with a wide variety of aggregates become. Due to the viscosity of the rubber are special for this purpose Mixing units, such as kneaders, rollers or mixers used. For a good ending product is a homogeneous dispersion of aggregates in the raw material rubber desirable. The quality of dispersion is often due to the dispersion expressed in terms of coefficients.

Um möglichst hohe Produktionszyklen zu erreichen, legt die Industrie auf kurze Mischzeiten Wert, die jedoch in der Regel zu schlechteren Dispersionsqualitäten führen. Des weiteren werden Mehrgangmischsequenzen überall da durchgeführt, wo ein hoher Anteil an Füllstoffen (z. B. Ruß, Weichmacher etc.), abrasiver oder sehr kristalliner Natur (z. B. Silica, Glasfaser etc.) oder Peroxidbeschleunigung not­ wendig sind. Mit zunehmendem, kommerziellem Druck jedoch werden Eingangs­ mischungen diese Mehrgangsmischungen, wo dies technisch vertretbar ist, substi­ tuieren.In order to achieve the highest possible production cycles, the industry lays on short Mixing times value, which, however, usually to poorer dispersion qualities to lead. Furthermore, multi-pass mixing sequences are performed wherever where a high proportion of fillers (eg soot, plasticizer etc.), more abrasive or very crystalline nature (eg silica, glass fiber etc.) or peroxide acceleration not agile. However, with increasing commercial pressure, input will be mixtures of these multisubstance mixtures, where this is technically feasible, substi tuieren.

Eine Standardmischprozedur für eine typische Zweigangsmischsequenz für eine NBR- bzw. HNBR-Mischung ist wie folgt aufgebaut:
A standard mixing procedure for a typical two-stage mixing sequence for an NBR or HNBR mixture is constructed as follows:

  • 1. Mischsequenz in einem Kneter mit ineinandergreifenden Knetschaufeln:
    Temperatur Kammer/Schaufel: 25°C-50°C
    Stempeldruck: 8 bar
    Drehzahl: 30/min-50/min
    Füllgrad: 58%-65%
    Mischzyklus Kneter länger als 300 s und Auswurf der fertigen Mischung mit einer Temperatur oberhalb 140°C
    1. Mixing sequence in a kneader with intermeshing kneading blades:
    Temperature chamber / bucket: 25 ° C-50 ° C
    Stamp pressure: 8 bar
    Speed: 30 / min-50 / min
    Filling level: 58% -65%
    Mixing cycle kneader for more than 300 s and ejection of the finished mixture with a temperature above 140 ° C
  • 2. Mischsequenz auf einer Walze:
    Mischzyklus Walze:
    • - Walzenkühlung variabel je nach Peroxid (zwischen 40-80°C)
    • - Peroxid-Dosierung auf Walze
    • - Fellbildung, einschneiden 3 rechts, 3 links Wendungen nach Puppenformierung
    • - Endfellbildung
    2nd mixing sequence on a roller:
    Mixing cycle roller:
    • - Roll cooling variable depending on peroxide (between 40-80 ° C)
    • - Peroxide dosing on roller
    • - fur, incise 3 right, 3 left turns after doll forming
    • - Endfell formation

Wir haben nun gefunden, dass ein verändertes Mischverfahren deutlich kürzere Mischzeiten bei vergleichbaren oder sogar leicht besseren Dispersionskoeffizienten wie bei Standardmischverfahren erlaubt. Weiterhin haben wir gefunden, dass der Zusatz von speziellen Fettsäuren die Dispersionsendqualität signifikant und die Dispersionskinetik deutlich verbessert, d. h. effektive Mischzeitverkürzung durch Zusatz von speziellen Dispersionsadditiven bewirkt. Weiterhin erlaubt dieses modi­ fizierte Mischverfahren, peroxidisch vernetzte Zweigangmischzyklen auf Eingang­ mischzyklen zu reduzieren. Die 2. Mischsequenz (Walzenbeschleunigungsschritt) ist für die erfinderische Mischmethode nicht mehr notwendig; daher ist das Verfahren einstufig.We have now found that a modified mixing process is significantly shorter Mixing times with comparable or even slightly better dispersion coefficients as allowed by standard mixing method. Furthermore, we found that the Addition of special fatty acids the dispersion end quality significantly and the Dispersion kinetics significantly improved, d. H. effective mixing time reduction by Addition of special dispersion additives causes. Furthermore, this mode allows fied mixing processes, peroxide cross-linked two-start mixing cycles on input to reduce mixing cycles. The 2nd mixing sequence (roll acceleration step) is no longer necessary for the inventive method of mixing; therefore, the procedure is one stage.

Gegenstand der Anmeldung ist somit ein einstufiges Verfahren zur Vermischung von Nitrilkautschuk mit einem oder mehreren Füllstoffen und/oder einem oder mehreren Additiven, dadurch gekennzeichnet, dass man einen oder mehrere Nitrilkautschuke in einem Kneter bei einem Füllgrad im Bereich von 55-85% vorlegt und für eine Zeitspanne im Bereich von 30-60 Sekunden knetet und anschliessend Füllstoffe und/oder Additive zugibt und für eine weitere Zeitspanne im Bereich von 40-180 Sekunden mischt.The subject of the application is thus a one-step process for mixing Nitrile rubber with one or more fillers and / or one or more Additives, characterized in that one or more nitrile rubbers in a kneader at a filling level in the range of 55-85% and presents for a Time in the range of 30-60 seconds kneads and then fillers and / or additives, and for a further period of time in the range of 40-180 Seconds mixes.

Als Kneter kommen bevorzugt Kneter mit tangierenden oder ineinandergreifenden Schaufeln in Frage. As kneaders are preferred kneader with tangent or interlocking Shovels in question.  

Bevorzugt beträgt die erste Zeitspanne zum Kneten des/der Kautschuke im Bereich von 30-59, insbesondere 35-45 Sekunden. Bevorzugt beträgt die zweite Zeitspanne zum Einmischen des/der Füllstoffe(s) und/oder Additive im Bereich von 40-179, insbesondere 40-120 Sekunden.Preferably, the first period of time for kneading the rubber (s) is in the range from 30-59, especially 35-45 seconds. Preferably, the second period of time for mixing in the filler (s) and / or additives in the range of 40-179, especially 40-120 seconds.

Bevorzugt wird die Mischung so durchgeführt, dass die Auswurftemperatur der fertigen Mischung unter 135°C, bevorzugt unter 130°C liegt.Preferably, the mixture is carried out so that the ejection temperature of the finished mixture below 135 ° C, preferably below 130 ° C.

Der Füllgrad beträgt bei tangierenden Knetern bevorzugt im Bereich von 75-80%, bei ineinandergreifenden Knetern bevorzugt im Bereich von 65-70%.The degree of filling in tangential kneaders is preferably in the range of 75-80%, in intermeshing kneaders, preferably in the range of 65-70%.

Im erfindungsgemässen Verfahren beträgt die Kammer- und die Schaufeltemperatur vorteilhaft im Bereich von 40-55°C, insbesondere im Bereich von 45-50°C.In the process according to the invention, the chamber temperature and the blade temperature are advantageous in the range of 40-55 ° C, in particular in the range of 45-50 ° C.

Die Drehzahl beträgt vorteilhaft im Bereich von 20-60/min, insbesondere 35-40/min.The speed is advantageously in the range of 20-60 / min, in particular 35-40 / min.

Der Stempeldruck beträgt vorteilhaft im Bereich von 6,5-8,5 bar, insbesondere im Bereich von 7,0-8,0 bar.The stamping pressure is advantageously in the range of 6.5-8.5 bar, in particular in Range of 7.0-8.0 bar.

Unter Nitrilkautschuken werden Dien-(Meth-)Acrylnitril-Copolymerisate verstanden. Isopren und insbesondere Butadien sind hierbei bevorzugte Diene. Die Copoly­ merisate besitzen einen Gehalt an copolymerisierten Acrylnitril- und/oder Methacryl­ nitrileinheiten von 5 bis 60, vorzugsweise 10 bis 50 Gew.-%.By nitrile rubbers are meant diene (meth) acrylonitrile copolymers. Isoprene and especially butadiene are preferred dienes. The copoly merisate have a content of copolymerized acrylonitrile and / or methacrylic nitrile units of 5 to 60, preferably 10 to 50 wt .-%.

Weiterhin werden ausdrücklich hydrierte Nitrilkautschuke unter dem Begriff sub­ summiert. Unter "hydriertem Nitrilkautschuk" oder "HNBR" sollen im Sinne dieser Erfindung Nitrilkautschuke, deren C=C-Doppelbindungen selektiv (d. h. ohne Hydrierung der C∼N-Dreifachbindung) teilweise oder vollkommen hydriert sind, verstanden werden. Bevorzugte, hydrierte Nitrilkautschuke sind solche mit einem Hydriergrad, bezogen auf die vom Butadien stammenden C=C-Doppelbindungen, von mindestens 75, bevorzugt von mindestens 95, insbesondere von mindestens 98%. Der Hydriergrad läßt sich NMR- und IR-spektroskopisch bestimmen.Furthermore, hydrogenated nitrile rubbers are expressly termed sub summed. The term "hydrogenated nitrile rubber" or "HNBR" is intended to refer to this Invention nitrile rubbers whose C = C double bonds selectively (i.e., without Hydrogenation of the C~N triple bond) are partially or fully hydrogenated, be understood. Preferred hydrogenated nitrile rubbers are those having a Degree of hydrogenation, based on the butadiene-derived C = C double bonds,  of at least 75, preferably of at least 95, in particular of at least 98%. The degree of hydrogenation can be determined by NMR and IR spectroscopy.

Die Hydrierung von Nitrilkautschuk ist bekannt aus US-A- 3 700 637, DE-A- 25 39 132, DE-A-30 46 008, DE-A-30 46 251, DE-A-32 27 650, DE-A-33 29 974, EP-A-111 412 und FR-B-2 540 503, wobei die genannten Dokumente hiermit für die Zwecke der US-Patentpraxis als Referenz in die vorliegende Anmeldung aufge­ nommen werden. Hydrierter Nitrilkautschuk zeichnet sich durch hohe Reißfestigkeit, geringen Abrieb, niedrig bleibende Verformung nach Druck- und Zugbeanspruchung und gute Ölbeständigkeit, vor allem aber durch bemerkenswerte Stabilität gegen thermische und oxidative Einflüsse aus. Daher werden hydrierte Nitrilkautschuke im Rahmen der Erfindung bevorzugt.The hydrogenation of nitrile rubber is known from US-A-3 700 637, DE-A- 25 39 132, DE-A-30 46 008, DE-A-30 46 251, DE-A-32 27 650, DE-A-33 29 974, EP-A-111 412 and FR-B-2 540 503, the said documents being hereby incorporated by reference For purposes of United States patent practice as a reference in the present application be taken. Hydrogenated nitrile rubber is characterized by high tear strength, low abrasion, low deformation after compression and tension and good oil resistance, but above all by remarkable stability against thermal and oxidative influences. Therefore, hydrogenated nitrile rubbers in Framework of the invention preferred.

Geeignete Nitrilkautschuke besitzen in der Regel Mooney-Viskositäten (DIN 53 523, ML 1 + 4) von 25 bis 100 ME, insbesondere 40 bis 80 ME.Suitable nitrile rubbers generally have Mooney viscosities (DIN 53 523, US Pat. ML 1 + 4) from 25 to 100 ME, in particular 40 to 80 ME.

Besonders geeignet sind Nitrilkautschuke mit einem Gehalt an Restemulgatoren von unter 1 Gew.%Particularly suitable are nitrile rubbers with a content of residual emulsifiers of less than 1% by weight

Restemulgatoren sind u. a. Fettsäuren, unter denen der Fachmann organische Säuren mit in der Regel im Bereich von 8-22 Kohlenstoffatomen, speziell von 14-18 Kohlenstoffatomen versteht. Diese Fettsäuren stammen aus dem Herstellverfahren der Nitrilkautschuke und verursachen Verarbeitungsprobleme v. a. in Spritzguss­ verfahren, in denen sie zu Formverschmutzungen führen.Residual emulsifiers are u. a. Fatty acids, among which the expert organic acids usually in the range of 8-22 carbon atoms, especially 14-18 Carbon atoms understands. These fatty acids are from the manufacturing process the nitrile rubbers and cause processing problems v. a. in injection molding procedures in which they lead to mold contamination.

Der eingesetzte Füllstoff/die eingesetzten Füllstoffe können unverstärkend oder ver­ stärkend sein.The filler used / the fillers used can be unreinforcing or ver to be empowering.

Als Füllstoffe seien beispielsweise genannt:
Examples of fillers which may be mentioned are:

  • - Ruße, wie MT-, GPF-, SRF- und vor allem FEF-Ruße,Carbon blacks, such as MT, GPF, SRF and especially FEF blacks,
  • - Metalloxide, wie Titandioxid (vor allem als Weißpigment), Metal oxides, such as titanium dioxide (especially as white pigment),  
  • - Silikate, wie Natrium-Aluminium-Silikat,- silicates, such as sodium aluminum silicate,
  • - Kieselsäuren, insbesondere gefällte Kieselsäuren,- silicic acids, in particular precipitated silicas,
  • - Tone, Glimmer, Talkum.- Clays, mica, talc.

Um den Abrieb zu verbessern, eignen sich bevorzugt sogenannte aktive Füllstoffe gemäß dem Vorschlag ISO 5794, Anhang D-Teil 1, z. B. veröffentlicht z. B. auf S. 535 des "Handbuch für die Gummiindustrie" der Bayer AG, 1992, Leverkusen.In order to improve the abrasion, so-called active fillers are preferably suitable in accordance with the proposal ISO 5794, Annex D part 1, z. B. published z. B. on P. 535 of the "Handbook for the Rubber Industry" of Bayer AG, 1992, Leverkusen.

Als Additive kommen beispielsweise die dem Fachmann bekannten Vulkanisations­ aktivatoren, insbesondere Metalloxide, wie Zinkoxid oder Magnesiumoxid; Alte­ rungsschutzmittel, wie alkyl-substituierte Diphenylamine, Mercaptobenzimidazole; ungesättigte Ether, wie Vulkazon® AFD (Bayer AG, D) oder cyclische, ungesättigte Acetale, wie Vulkazon® AFS/LG (Bayer AG, D) in Frage. Weiterhin werden als Additive genannt:
Examples of additives are the vulcanization activators known to the person skilled in the art, in particular metal oxides, such as zinc oxide or magnesium oxide; Antidegradants, such as alkyl-substituted diphenylamines, mercaptobenzimidazoles; unsaturated ethers, such as Vulkazon® AFD (Bayer AG, D) or cyclic, unsaturated acetals, such as Vulkazon® AFS / LG (Bayer AG, D) in question. Furthermore, as additives are mentioned:

  • - Weichmacher, insbesondere Carbonsäureester, wie Sebazinsäure und deren Derivate oder Trimellithsäure und deren Derivate,- Plasticizers, in particular carboxylic acid esters, such as sebacic acid and their Derivatives or trimellitic acid and its derivatives,
  • - Polymere Verarbeitungshilfsmittel, wie Poly-ethylenvinylacetat (Levapren® der Bayer AG, D) oder Poly-ethylenvinylacrylat/VAMAC® der DuPont),- Polymer processing aids, such as poly-ethylenevinylacetate (Levapren® Bayer AG, D) or poly-ethylenevinyl acrylate / VAMAC® from DuPont),
  • - Dispersions- bzw. Gleitmittel, insbesondere Zinkseifen, wie z. B. unter den Handelsnamen Aktiplast® T, Aktiplast® T60, Aktiplast® PP, Aktiplast® ST, Aktiplast® GT bzw. GT/M von der Fa. Rhein Chemie Rheinau GmbH, Deutschland erhältlich, als auch Blends von Fettsäuregemischen und Ester­ alkoholen, wie z. B. kommerziell unter den Handelsnamen Aflux® 12, Aflux® 25, Aflux® 16, Aflux® 42 bzw 42M und Aflux 54® von der Fa. Rhein Chemie Rheinau GmbH, Deutschland angeboten.- Dispersion or lubricant, in particular zinc soaps, such as. B. under the Trade names Aktiplast® T, Aktiplast® T60, Aktiplast® PP, Aktiplast® ST, Aktiplast® GT or GT / M from Rhein Chemie Rheinau GmbH, Germany, as well as blends of fatty acid mixtures and esters alcohols, such as. B. commercially available under the trade names Aflux® 12, Aflux® 25, Aflux® 16, Aflux® 42 or 42M and Aflux 54® from Rhein Chemie Rheinau GmbH, Germany.

Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, zusätzliche Aktivatoren zur Haftungsver­ besserung zwischen Füllstoff und Kautschuk einzusetzen, wie z. B. Silane, wie Ucarsil® RC-1 (Union Carbide, US). Weiterhin können Pigmente zugegeben werden. In addition, it may be advantageous to use additional activators for adhesion use improvement between filler and rubber, such as. B. silanes, such as Ucarsil® RC-1 (Union Carbide, US). Furthermore, pigments can be added.  

Die Mengen der einzelnen Komponenten der Mischung richten sich nach dem Ein­ satzzweck der Mischung und lassen sich durch wenige Vorversuche ermitteln.The amounts of the individual components of the mixture depend on the one purpose of the mixture and can be determined by a few preliminary tests.

In der Regel werden die Stoffe in folgenden Mengen eingesetzt (jeweils in phr = per hundred parts of rubber):
As a rule, the substances are used in the following quantities (in each case in phr = per hundred parts of rubber):

  • - Alterungsschutzmittel im Bereich von 0 bis 4 phr,- anti-aging agents in the range of 0 to 4 phr,
  • - Retarder im Bereich von 0 bis 2 phr,- Retarder in the range of 0 to 2 phr,
  • - Metalloxide, wie ZnO im Bereich von 0 bis 10 phr,Metal oxides, such as ZnO in the range of 0 to 10 phr,
  • - Füllstoffe im Bereich von 0 bis 150 phr, bevorzugt aktive Füllstoffe,Fillers in the range from 0 to 150 phr, preferably active fillers,
  • - Weichmacher im Bereich von 0 bis 50 phr,Plasticizer in the range of 0 to 50 phr,
  • - Dispersions-Gleitmittel im Bereich von 0,1 bis 4 phr.- Dispersion lubricant in the range of 0.1 to 4 phr.

Besonders vorteilhaft hat sich in dem erfinderischen Mischverfahren die Zugabe von Dispersionsadditiven, die Salze von Fettsäuren mit mindestens 16 Kohlenstoff­ atomen sind, erwiesen. Bevorzugt sind Salze von Fettsäuren mit mehr als 18 Kohlen­ stoffatomen. Native Fettsäuresalze, wie die Salze der Rübölfettsäure, der Sojaöl­ fettsäure, der Fischölfettsäure oder Gemische aus diesen Komponenten, gegebenen­ falls mit weiteren Fettsäuren, erwiesen sich als besonders vorteilhaft.Particularly advantageous in the inventive mixing method, the addition of Dispersion additives, the salts of fatty acids with at least 16 carbon atoms are proven. Preferred are salts of fatty acids with more than 18 carbon atoms atoms. Native fatty acid salts, such as the salts of rapeseed oil, the soybean oil fatty acid, the fish oil fatty acid or mixtures of these components if with other fatty acids, proved to be particularly advantageous.

Bevorzugt werden die Calcium-, Magnesium-, Barium-, Strontium- und Zinksalze der Fettsäuren, insbesondere Zinksalze. Ganz besonders geeignete Zinksalze sind Zn- Seifen der Rübölfettsäure (unter dem Handelsnamen Aktiplast® T bzw Aktiplast® T60, Rhein Chemie Rheinau, Deutschland) und dem sind Zn-Seifen eines Fett­ säure/Paraffinverschnits (Aflux® 25 von der Rhein Chemie Rheinau, Deutschland).The calcium, magnesium, barium, strontium and zinc salts are preferred of fatty acids, especially zinc salts. Especially suitable zinc salts are Zn Soaps of rapeseed oil fatty acid (under the trade name Aktiplast® T or Aktiplast® T60, Rhein Chemie Rheinau, Germany) and that are Zn soaps of a fat acid / paraffin (Aflux® 25 from Rhein Chemie Rheinau, Germany).

Die Salze der genannten Fettsäure verbessern die Dispergierbarqualität signifikant und werden bevorzugt bei HNBR in Mengen im Bereich von 0,1-2 phr eingesetzt; besonders bevorzugt werden 0,5 phr eingesetzt. Bei NBR werden Mengen im Bereich von 0,1-4 phr eingesetzt; besonders bevorzugt werden 1-3 phr eingesetzt. The salts of said fatty acid significantly improve dispersible quality and are preferably used in HNBR in amounts in the range of 0.1-2 phr; more preferably 0.5 phr are used. At NBR, quantities are in the Range of 0.1-4 phr used; 1-3 phr are particularly preferably used.  

Es kann vorteilhaft sein, diese Dispersionsadditive auf einer Trägersubstanz aufge­ bracht einzusetzen.It may be advantageous to place these dispersion additives on a carrier substance used to insert.

Weiterhin eignen sich als Dispersionsadditive die kommerziell erhältlichen Disper­ sionsadditive der Fa Schill & Seilacher, Deutschland, Struktol® WB215, Struktol® WB42, Struktol® A60, Struktol® WA 48, Struktol® EF 44, Struktol® FL; die Dispersionsadditive der Fa. DOG Deutschland, Dispergum® N, Dipergum® T, Deoflow® A, Deoflow® D, Deogum® 80, Deosol® H. Desweiteren sind dies die Dispersionsadditive der Fa. Kettlitz, Deutschland FL, KB, OX; Technical Processing USA TE 28 E, TE 28-G9, TE-28-G10, TE 70, TE 75, TE 80, TE 88 XL; der Fa. Vanderbilt, USA Bendogen®, K-Stay® G, Leegen®, Vanfre® AP-2, Vanfre® DFL, Vanfre® HYP, Vanfre® IL-2, Vanfre® UN, Vanfre® M. Desweiteren sind dies die Dispersionsadditive der Fa. Great Lakes, Italien Polyplastol® 4, Polyplastol® 15, Polyplastol® 17, als auch der Fa. Kawaguchi, Japan Exton® L-2, Exton® L-7.Also suitable as dispersion additives are the commercially available dispersants anionic additives from Schill & Seilacher, Germany, Struktol® WB215, Struktol® WB42, Struktol® A60, Struktol® WA 48, Struktol® EF 44, Struktol® FL; the Dispersion additives from DOG Germany, Dispergum® N, Dipergum® T, Deoflow® A, Deoflow® D, Deogum® 80, Deosol® H. Furthermore, these are the Dispersion additives from Kettlitz, Germany FL, KB, OX; Technical Processing USA TE 28 E, TE 28-G9, TE-28-G10, TE 70, TE 75, TE 80, TE 88 XL; the Fa. Vanderbilt, USA Bendogen®, K-Stay® G, Leegen®, Vanfre® AP-2, Vanfre® DFL, Vanfre® HYP, Vanfre® IL-2, Vanfre® UN, Vanfre® M. Furthermore, these are the Dispersion additives from Great Lakes, Italy Polyplastol® 4, Polyplastol® 15, Polyplastol® 17, as well as the company Kawaguchi, Japan Exton® L-2, Exton® L-7.

Durch die kürzere Mischzeit sind die in dem Verfahren erhältlichen Kautschuk­ mischungen weniger abgebaut. Daher stellen diese Kautschukmischungen einen weiteren Gegenstand der Erfindung dar.Due to the shorter mixing time, the rubbers available in the process are Mixtures less degraded. Therefore, these rubber compounds make a Another object of the invention.

Um vernetzbare Mischungen aus den erfindungsgemäßen Mischungen herzustellen, werden den Kautschukmischungen weiterhin Vernetzer zugegeben. Diese vernetz­ baren Mischungen stellen einen weiteren Gegenstand der Anmeldung dar. Als Ver­ netzter eignen sich Peroxidsysteme, Schwefel und/oder Schwefelspendersysteme.To prepare crosslinkable mixtures of the mixtures according to the invention, In addition, crosslinkers are added to the rubber mixtures. These networked mixtures are another subject of the application. As Ver The latter are suitable peroxide systems, sulfur and / or sulfur donor systems.

Bevorzugte Peroxidsysteme umfassen:
Dialkylperoxide,
Ketalperoxide,
Aralkylperoxide,
Peroxidether,
Peroxidester, wie z. B.
Di-tert.-butylperoxid,
Bis-(tert.-butylperoxyisopropyl)-benzol,
Dicumylperoxid,
2,5-Dimethyl-2,5-di(tert.-butylperoxy)-hexan,
2,5-Dimethyl-2,5-di(tert.-butylperoxy)-hexen-(3),
1,1-Bis-(tert.-butylperoxy)-3,3,5-trimethyl-cyclohexan,
Benzoylperoxid,
tert.-Butylcumylperoxid und
tert.-Butylperbenzoat.
Preferred peroxide systems include:
dialkyl
ketal peroxides,
aralkyl,
Peroxidether,
Peroxide esters, such as. B.
Di-tert-butyl peroxide,
Bis (tert-butylperoxyisopropyl) benzene,
dicumyl peroxide,
2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane,
2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) -hexen- (3),
1,1-bis (tert-butylperoxy) -3,3,5-trimethyl-cyclohexane,
benzoyl peroxide,
tert-butyl cumyl peroxide and
tert-butyl perbenzoate.

Die Peroxidmengen liegen im Bereich von 1 bis 10 phr, vorzugsweise im Bereich von 4 bis 8 phr, bezogen auf Kautschuk. Die Vernetzung kann bei Temperaturen von 100 bis 200°C, vorzugsweise 130 bis 180°C, gegebenenfalls unter einem Druck von 10 bis 200 bar, erfolgen. Im Anschluß an die Vernetzung können die Vulkanisate durch Lagerung bei höherer Temperatur getempert werden.The amounts of peroxide are in the range of 1 to 10 phr, preferably in the range from 4 to 8 phr, based on rubber. The crosslinking can take place at temperatures of 100 to 200 ° C, preferably 130 to 180 ° C, optionally under a pressure of 10 to 200 bar, done. Following the crosslinking, the vulcanizates be tempered by storage at elevated temperature.

Die Peroxide können vorteilhaft auch in polymergebundener Form eingesetzt werden. Entsprechende Systeme sind kommerziell erhältlich, wie beispielsweise Polydispersion T(VC) D-40 P der Firma Rhein Chemie Rheinau GmbH, D (= poly­ mergebundenes Di-tert.-Butylperoxy-isopropylbenzol).The peroxides can advantageously also be used in polymer-bound form become. Corresponding systems are commercially available, such as Polydispersion T (VC) D-40 P from Rhein Chemie Rheinau GmbH, D (= poly mer bonded di-tert-butyl peroxy-isopropylbenzene).

Weiterhin geeignete Vernetzer sind Schwefel oder Schwefelspender sowie Kombi­ nationen aus diesen Komponenten.Further suitable crosslinkers are sulfur or sulfur donors and combi nations from these components.

Schwefel kann als löslicher oder unlöslicher Schwefel, als Abmischung daraus (pulverförmig, gecoated) oder in anderer, geeigneter Form eingesetzt werden, z. B. als vorgemischte Mischung aus Schwefel und Kautschuk "Schwefelbatch". Die Dosie­ rung liegt in der Regel im Bereich von 0,1 bis 5 phr, vorzugsweise 0,1 bis 1,5 phr.Sulfur can be as soluble or insoluble sulfur, as a mixture thereof (powdered, coated) or used in other suitable form, for. B. as premixed mixture of sulfur and rubber "sulfur". The dose tion is usually in the range of 0.1 to 5 phr, preferably 0.1 to 1.5 phr.

Als Schwefelspender kommen in der Regel Derivate des Thiurams in Frage, insbe­ sondere Tetramethylthiuramdisulfid, Tetraethylthiuramdisulfid, Tetrabutylthiuram­ disulfid und Tetrabenzylthiuramdisulfid in Betracht. Diese können wiederum in Kombination mit anderen schwefelhaltigen Komponenten verwendet werden, zum Beispiel Dithiomorpholid Dithiocaprolactam oder anderen Verbindungen mit di-, tri-, tetra- oder poly-Sulfidstruktur.As sulfur donors are usually derivatives of thiuram in question, esp especially tetramethylthiuram disulfide, tetraethylthiuram disulfide, tetrabutylthiuram disulfide and tetrabenzylthiuram disulfide. These in turn can be combined  used with other sulfur-containing components, for Example dithiomorpholide dithiocaprolactam or other compounds with di-, tri-, tetra- or poly-sulfide structure.

Die Dosierung der Thiuramderivate liegt üblicherweise im Bereich von 0,5 bis 5 phr, vorzugsweise 1 bis 2,5 phr. Die Dosierung der ergänzenden, schwefelhaltigen Kom­ ponenten ist in der Regel im Bereich von 0,1 bis 3 phr, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 phr, zu wählen.The dosage of the thiuram derivatives is usually in the range of 0.5 to 5 phr, preferably 1 to 2.5 phr. The dosage of the supplemental, sulphurous com components is usually in the range of 0.1 to 3 phr, preferably 0.5 to 1.5 phr, to choose.

Schwefelvernetzungssysteme können außerdem Beschleuniger enthalten. In Frage kommen vorzugsweise Beschleuniger vom Typ Mercaptobenzothiazol oder Mer­ capto-Benzothiazyldisulfid mit Dosierungen in der Regel im Bereich von 0,5 bis 3 phr, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 phr oder sogenannte Sulfenamide, wie zum Beispiel Cyclohexyl-Benzo-Thiazylsulfenamid (CBS), tert.-Butyl-Benzothiazylsulfenamid (TBBS), Morpholin-Benzothiazylsulfenamid (MBS), Dibenzylbenzothiazylsulfen­ amid (DCBS), wobei diese üblicherweise in Dosierungen im Bereich von 0,5 bis 3, bevorzugt 0,5 bis 1,5 phr, eingesetzt werden.Sulfur crosslinking systems may also contain accelerators. In question are preferably accelerators of the mercaptobenzothiazole or mer type capto-benzothiazyl disulfide with dosages usually in the range of 0.5 to 3 phr, preferably 0.5 to 1.5 phr or so-called sulfenamides, such as Cyclohexyl benzo-thiazyl sulfenamide (CBS), tert-butyl benzothiazyl sulfenamide (TBBS), morpholine benzothiazyl sulfenamide (MBS), dibenzylbenzothiazyl sulfen amide (DCBS), these usually in dosages in the range of 0.5 to 3, preferably 0.5 to 1.5 phr, are used.

Ferner kann es vorteilhaft sein, folgende Zusätze einzusetzen:
Furthermore, it may be advantageous to use the following additives:

  • - Zinksalze von Dithiocarbaminsäuren in Dosierungen im Bereich von 0,5 bis 1,5 phr,Zinc salts of dithiocarbamic acids in dosages in the range of 0.5 up to 1.5 phr,
  • - Derivate der Dithiophosphorsäure, Guanidine und andere in der Gummi­ industrie übliche, aminische Beschleuniger,- Derivatives of dithiophosphoric acid, guanidines and others in the rubber industry standard, aminic accelerators,
  • - Retarder, wie Phthalsäure, Phthalsäureanhydrid, Benzoesäure oder Salizylsäure oder andere organische Säuren, wie N-Nitroso-Verbin­ dungen oder wie N-Cyclohexylthiophthalimid oder andere Sulfonamid- Derivate, wie Vulkalent E/C der Bayer AG.Retarders, such as phthalic acid, phthalic anhydride, benzoic acid or Salicylic acid or other organic acids, such as N-nitroso-verbin such as N-cyclohexylthiophthalimide or other sulfonamide Derivatives such as Vulkalent E / C of Bayer AG.

Die Vernetzung kann auch durch energiereiche Strahlung erzielt werden. The crosslinking can also be achieved by high-energy radiation.  

Vernetzung im Sinne der Erfindung bedeutet, dass bei 10-stündiger Extraktion im Soxhlet-Aufsatz mit Toluol als Extraktionsmittel weniger als 10, vorzugsweise weniger als 5 Gew.-%, bezogen auf Kautschuk, extrahierbar ist.Crosslinking in the sense of the invention means that extraction at 10 hours in the Soxhlet attachment with toluene as extractant less than 10, preferably Less than 5 wt .-%, based on rubber, extractable.

Die optimale Menge an Vernetzer ist durch Vorversuche leicht zu ermitteln. Es ist hierbei bekannt, dass die Menge an notwendigem Peroxid indirekt proportional zum Rest-Doppelbindungsgehalt des Kautschuks ist.The optimal amount of crosslinker is easily determined by preliminary experiments. It is hereby known that the amount of necessary peroxide is indirectly proportional to Residual double bond content of the rubber is.

Als Mischorgan zur Herstellung der vernetzbaren Mischungen aus den erfindungs­ gemäßen Mischungen kann jedes dem Fachmann bekannte Mischorgan für Kautschuke eingesetzt werden, insbesondere Kneter, Walzen und Schnecken.As a mixing element for the preparation of crosslinkable mixtures of the Invention mixtures according to any known to the expert mixing element for Rubbers are used, in particular kneaders, rollers and screws.

Hierbei ist darauf zu achten, dass der Kautschuk während des Mischvorgangs nicht abgebaut wird. Es kann vorteilhaft sein, während des Mischvorgangs zu kühlen. Um Scorch zu vermeiden, wird der Vernetzer häufig als letzte Komponente, gegebenen­ falls in einem separaten Mischvorgang, zugegeben.It is important to ensure that the rubber does not during the mixing process is reduced. It may be advantageous to cool during the mixing process. Around To avoid scorch, the crosslinker is often given as the last component if in a separate mixing, added.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich in vorteilhafter Weise Ausgangs­ mischungen für verschiedenste Formkörper herstellen.The inventive method can be in an advantageous manner output produce mixtures for a variety of moldings.

Vor allem in der Automobil-Industrie eingesetzte Formkörper finden Verwendung in folgen­ den Einsatzbereichen:
Especially used in the automotive industry moldings are used in the following areas of application:

  • - Antriebsriemen, Zahn-, Polymer-Riemen,- drive belts, tooth, polymer belts,
  • - Dichtungen/Membranen, in verschiedenen Ausführungen O-Ringe, Nutringe,- Seals / diaphragms, in various designs O-rings, U-rings,
  • - Kraftstoff führende Bauteile (Schläuche),- fuel-carrying components (hoses),
  • - Luft führende Bauteile (Schläuche),- air components (hoses),
  • - Öl führende Bauteile (Schläuche),- oil-carrying components (hoses),
  • - Wasser führende Bauteile (Schläuche),- water-carrying components (hoses),
  • - Heizung/Klima/Lüftung (Schläuche),- heating / air conditioning / ventilation (hoses),
  • - Elektrik, Kabelummantelungen (Schläuche), - Electrical, cable sheathing (hoses),  
  • -  Zündkerzenstecker,- spark plug,
  • - Manschetten/Staubkappen,- cuffs / dust caps,
  • - Kupplungsscheiben-Beläge,- clutch disc pads,
  • - Ventildeckel,- valve cover,
  • - Geräuschdämmung,- sound insulation,
  • - Lüfter, -zargen und Spannrollen.- Fans, frames and tension rollers.

Vor allem in der Ölgewinnung eingesetzte, erfindungsgemäße Formkörper sind:
Especially used in the production of oil, moldings of the invention are:

  • - Dichtungen der verschiedenen Ausführungen an Bohrgestängen, Gehängen und Rohren, wie z. B. O-Ringe und Nutringe, einzeln oder als Packungen,- gaskets of various designs on drill pipes, Hanging and pipes, such. B. O-rings and U-rings, individually or as packs,
  • - Packerdichtungen u. ä.,- Packer seals u. ä.,
  • - Justierelemente, Abstandhalter, Protektoren und elastische Lager (auch aufblasbare) für Bohrgestänge, Gehänge, Rohre und Aggre­ gate,- Adjustment elements, spacers, protectors and elastic bearings (also inflatable) for drill pipes, hangers, pipes and aggre gate,
  • - Dichtungen und Einsätze für Blow-out-Preventer,- seals and inserts for blow-out preventers,
  • - Dichtungen, Membrane und Kugeln für Steuerventile und ähnliche Einrichtungen,- Seals, diaphragms and balls for control valves and the like institutions
  • - Dichtungen, Membrane und Blasen für Impulsdämpfer u. ä.,- Seals, diaphragms and bubbles for pulse dampers u. ä.,
  • - Verschlussstopfen,- sealing plug,
  • - Dichtungen, Membrane, Rotoren (Impeller) und Statoren von Pumpen,- Seals, diaphragms, rotors (impellers) and stators of Pump,
  • - Stopfen und Dichtungen für die Rohrreinigung,- plugs and seals for pipe cleaning,
  • - verstärkte und unverstärkte Schläuche, Schwimmschläuche,- Reinforced and unreinforced hoses, swim hoses,
  • - Kabelisolationen und -mäntel.- Cable insulation and sheaths.

Für den Fachmann ist es trivial, die erfindungsgemäßen Mischungen durch Zugabe weiterer Polymere, wie BR, NR, IIR, IR, EPDM, EPM, CR, SBR, AEM, ACM oder Fluorpolymeren, in ihren Eigenschaften exakt maßzuschneidern. For a person skilled in the art, it is trivial to add the mixtures according to the invention by adding Other polymers such as BR, NR, IIR, IR, EPDM, EPM, CR, SBR, AEM, ACM or Fluoropolymers, to tailor their properties exactly.  

Folgende Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung, ohne sie einschränken zu wollen. The following examples serve to illustrate the invention without restricting it want.  

BeispieleExamples Einsatzstoffefeedstocks

Therban® A 3406 ist ein HNBR mit 34% Acrylnitril-Gehalt, einem Mooney-Wert von 68 ME und maximal 0,9% Restdoppelbindungsgehalt der Bayer AG, Deutschland. Perbunan® NT 2845 ist ein NBR mit 28% Acrylnitril-Gehalt, einem Mooney-Wert von 45 ME der Bayer AG, Deutschland.
Therban® A 3406 is an HNBR with 34% acrylonitrile content, a Mooney value of 68 ME and a maximum of 0.9% residual double bond content of Bayer AG, Germany. Perbunan® NT 2845 is a NBR with 28% acrylonitrile content, a Mooney value of 45 ME from Bayer AG, Germany.

Meßmethoden measurement methods

Beispiel 1example 1

Die in Tabelle 1 aufgeführten Mischungen wurden hergestellt, wobei jeweils die Rezepturbestandteile auf 100 Teile Kautschuk angegeben sind.The mixtures listed in Table 1 were prepared, in each case the Formulation ingredients are given on 100 parts of rubber.

Tabelle 1 Table 1

Die Standard-Zweigangmischungsherstellung für M1 (auch als Standard oder Stand. bezeichnet) erfolgte in einem handelsüblichen Laborkneter GK 1,5 E (Fa. Krupp, Elastomertechnik, Hamburg), Kühlwassertemperatur 50°C, Schaufeldrehzahl 40 UPM, Stempeldruck 8 bar, Kneterfüllgrad 68%, bezogen auf das Kammer­ volumen des Kneters.The standard two-speed mixing production for M1 (also as standard or stand. denoted) was carried out in a commercially available laboratory kneader GK 1.5 E (Krupp, Elastomer Technology, Hamburg), cooling water temperature 50 ° C, blade speed 40 rpm, punch pressure 8 bar, kneading degree 68%, based on the chamber volume of the kneader.

Das Kneterdiagramm des Knetermischprozeßes des zweistufigen Standardmisch­ prozesses ist in Fig. 1 (Knetermischung M1/Standard) aufgeführt. Das Polymer wird < 60 s vorgemischt, danach wird der Stempel geöffnet, was durch die in Abb. 1 aufgeführte Stempelposition demonstriert wird.The kneader diagram of the kneading mixing process of the two-stage standard mixing process is shown in Fig. 1 (Kneader Mix M1 / Standard). The polymer is premixed for <60 s, after which the stamp is opened, which is demonstrated by the stamping position shown in FIG .

Danach werden Füllstoffe, Ruß und Weichmacher hinzudosiert. Anschließend wird der Kneter geschlossen, und die Rußdispersion (BIT = Black Incorporation Time; wird durch abnehmende Leitfähigkeit signalisiert), beginnt. Nach < 120 s Mischzeit wird der Kneter wieder geöffnet, um die Mischung zu entgasen, und die restlichen Füllstoffe, die im Stempelschacht verbleiben, sind in die Mischung gekehrt. Danach wird < 60 s fertig gemischt.Then fillers, carbon black and plasticizer are added. Subsequently, will the kneader is closed and the carbon black dispersion (BIT = Black Incorporation Time; is signaled by decreasing conductivity) starts. After <120 s mixing time the kneader is opened again to degas the mixture and the rest Fillers remaining in the punch chute are swept into the mix. After that is <60 s ready mixed.

Die Entleerung des Kneters erfolgte bei einer Batchtemperatur von < 125°C. Das Peroxid wurde auf einem Walzwerk (Fa. Krupp, Elastomertechnik) bei 40°C Kühlwassertemperatur nachgemischt.The emptying of the kneader was carried out at a batch temperature of <125 ° C. The Peroxide was on a rolling mill (Krupp, Elastomer technology) at 40 ° C. Cooling water temperature mixed.

In Fig. 2-4 sind die Kneterdiagramme des erfinderischen Mischverfahrens aufgeführt.In Fig. 2-4, the kneader diagrams of the inventive mixing method are listed.

Fig. 2 Eingangknetermischprozedere für M2 (auch als 30/40 bezeichnet). Figure 2 Input Mixer Merging Procedure for M2 (also referred to as 30/40).

Das Polymer wird 30 s vorgemischt; danach erfolgt die Dosierung der Füllstoffe, Weichmacher, Chemikalien, Dispergieradditive als auch Peroxid-Beschleuniger.The polymer is premixed for 30 seconds; then the dosage of the fillers, Plasticizers, chemicals, dispersing additives as well as peroxide accelerators.

Nach 40 s und bei 100°C Batchtemperatur wurde die Mischung ausgeworfen. An­ schließend wurde die Mischung durch einen Walzengang zum Fell ausgezogen.After 40 seconds and at 100 ° C batch temperature, the mixture was ejected. to closing the mixture was pulled out by a roller gear to the coat.

Fig. 3 zeigt das Eingangmischprozedere für M3 (auch als 30/80 bezeichnet). Das Polymer wird 30 s vorgemischt; danach erfolgt die Dosierung der Füllstoffe, Weich­ macher, Chemikalien, Dispergieradditive als auch Peroxid-Beschleuniger. Fig. 3 shows the input mixing procedure for M3 (also referred to as 30/80). The polymer is premixed for 30 seconds; then the dosage of fillers, plasticizers, chemicals, dispersing additives and peroxide accelerator takes place.

Nach 80 s und bei 130°C Batchtemperatur wurde die Mischung ausgeworfen. An­ schließend wurde die Mischung durch einen Walzengang zum Fell ausgezogen. After 80 seconds and at 130 ° C batch temperature, the mixture was ejected. to closing the mixture was pulled out by a roller gear to the coat.  

Fig. 4 zeigt das Eingangmischprozedere für M4 (auch als 30/120 bezeichnet). Das Polymer wird 30 s vorgemischt, danach erfolgt die Dosierung der Füllstoffe, Weich­ macher, Chemikalien, Dispergieradditive als auch Peroxid-Beschleuniger. Nach 120 s und bei 138°C Batchtemperatur wurde die Mischung ausgeworfen. An­ schließend wurde die Mischung durch einen Walzengang zum Fell ausgezogen. Fig. 4 shows the input mixing procedure for M4 (also referred to as 30/120). The polymer is premixed for 30 seconds, followed by metering of fillers, plasticizers, chemicals, dispersing additives and peroxide accelerators. After 120 seconds and at 138 ° C batch temperature, the mixture was ejected. At closing the mixture was pulled out by a roller gear to the coat.

Die Platten für die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften als auch der Be­ stimmung der Dispersion durch die Dispergrator-Methode wurden in einer Vulkani­ sierpresse (Fa. Krupp, Elastomertechnik) bei 180°C auf t90 + 5 Minuten ver­ netzt/vulkanisiert.The plates for the determination of the mechanical properties as well as the determination of the dispersion by the Dispergrator method were vulcanized in a vulcanizing sier press (Krupp, Elastomer technology) at 180 ° C to t 90 + 5 minutes.

Dispersionsmessungen der Mischung bzw Vulkanisate M1-M4Dispersion measurements of the mixture or vulcanizates M1-M4

Fig. 5 zeigt die Rußdispersionsgüte in einer Werteskala von 10 (optimal) bis 1 (nicht dispergiert). Die Zweigangmischvorschrift ist hier als Standard bezeichnet und wurde bei der Mischung M1 angewandt. FIG. 5 shows the soot dispersion quality in a value scale from 10 (optimal) to 1 (undispersed). The two-stroke mixing rule is referred to herein as standard and has been applied to mixture M1.

Die Knetermischzeit dieser Standard-Mischvorschrift entspricht 240 s exklusive der 3-5 min. Mischzeit auf dem Walzwerk. Durch Zugabe der Dispergiermittel Aktiplast® T bzw Aflux® 25 erhöht sich die Dispersionsqualität der Vulkanisate M1 um 0,8 Punkte bei Verwendung der Standard-Mischvorschrift.The mixer mixing time of this standard mixing instruction equals 240 s excluding the 3-5 min. Mixing time on the rolling mill. By adding the dispersant Aktiplast® T or Aflux® 25 increases the dispersion quality of vulcanizates M1 0.8 points when using the standard mixing rule.

Nach einer Gesamtmischzeit von 30 + 80 = 110 s mit der erfinderischen Mischvor­ schrift ergibt sich die gleiche Dispersionsgüte wie die mit Standard-Mischvorschrift gemischte Serie. Weiterhin bewirkt die Zugabe von 0,6 phr Dispersionsadditiv ein wesentlich schnelleres Einstellen einer besseren Dispersionsgüte. Nach 70 s Misch­ zeit wird schon eine Dispersionsqualität von 4,8-5,0 Punkten erreicht.After a total mixing time of 30 + 80 = 110 s with the inventive Mischvor The result is the same dispersion quality as with standard mixing instructions mixed series. Furthermore, the addition of 0.6 phr of dispersion additive causes much faster setting of a better dispersion quality. After 70 s of mixing time is already achieved a dispersion quality of 4.8-5.0 points.

Fig. 6 zeigt die Anzahl der für die optische Dispergartormethode noch detektierbare Rußagglomerate < 23 µm. FIG. 6 shows the number of soot agglomerates <23 μm still detectable for the optical disperser method.

Die Werteskala 10-1 bedeutet: keine detektierbaren Agglomerate bei 10 und sehr viele Agglomerate bei Wert 1. Hohe Agglomeratzahl bedeutet also geringe Agglo­ meratanzahl. Auch hier wird der Mischzeitverkürzende Effekt der neuen Misch­ vorschrift als auch der Dispersionskinetikeffekt der Dispersionsadditve ersichtlich.The scale of values 10-1 means: no detectable agglomerates at 10 and very many agglomerates at value 1. High agglomerate number means low Agglo meratanzahl. Again, the mixing time shortening effect of the new mix as well as the dispersion kinetics effect of the dispersion additive.

Dynamische Meßmethode zur Bestimmung der RußdispersionDynamic measuring method for the determination of soot dispersion

Fig. 7 zeigt den Verlauf des Speichermoduls der unvernetzten Batche M1-M4 wieder. Ein geringerer Speichermodul G' an unvernetzten Kautschukmischungen bei geringer Deformationsamplitude (10%) und konstanter Meßtemperatur (100°C) korreliert mit besserer Rußdispersion. Fig. 7 shows the curve of the storage modulus of the uncrosslinked batches M1-M4 again. A lower storage modulus G 'of uncrosslinked rubber mixtures with low deformation amplitude (10%) and constant measurement temperature (100 ° C.) correlates with better dispersion of carbon black.

Auch hier wird der Mischzeitverkürzende Effekt der neuen Mischvorschrift als auch der Dispersionskinetikeffekt der Dispersionsadditve ersichtlich.Again, the mixing time-shortening effect of the new blending regulation is as well the dispersion kinetics effect of the dispersion additive can be seen.

Einfluss der Dispergieradditive auf die Verarbeitbarkeit/RheologieInfluence of dispersing additives on processability / rheology

Ein zusätzlich positiver Effekt der Dosierung von 0,6 phr Dispergieradditiven ist die Absenkung der Mischungsviskosität um ca. 10-15 ML Punkte. Dies bedeutet eine verbesserte Verarbeitbarkeit des Gummibatches als auch eine bessere Fließfähigkeit, was in der Spritzgußsimulation, der Rheovulkametermethode zum Ausdruck gebracht wird. Dies wird in Fig. 8-9 demonstriert.An additional positive effect of the dosage of 0.6 phr dispersing additives is the lowering of the mixture viscosity by about 10-15 ML points. This means an improved processability of the rubber batt as well as a better flowability, which is expressed in the injection molding simulation, the Rheovulkametermethode. This is demonstrated in Figs. 8-9.

Fig. 8 Mooney-Mischungsviskosität, Fig. 8 Mooney viscosity of the mixture,

Fig. 9 Füllgradbeeinflussung der Spritzgußform. Fig. 9 Füllgradbeeinflussung the injection mold.

Die typischen Ergebnisse der physikalischen Prüfungen sind in Tabelle 2 wieder­ gegeben. Anhand der physikalischen Werte ist eine Zweigangmischvorschrift, wie bei M1 praktiziert, mit einer Eingangmischvorschrift, wie bei M3 angewandt, annähernd vergleichbar. The typical results of the physical tests are shown in Table 2 given. Based on the physical values, a two-way mixing rule is as in M1 practiced with an input mixing rule as applied to M3 comparable.  

Tabelle 2 Table 2

Beispiel 2Example 2

Die in Tabelle 3 aufgeführten Mischungen wurden hergestellt, wobei jeweils die Rezepturbestandteile auf 100 Teile Kautschuk angegeben sind.The mixtures listed in Table 3 were prepared, in each case the Formulation ingredients are given on 100 parts of rubber.

Tabelle 3 Table 3

Diese Mischungen wurden analog Beispiel 1 in einem Laborkneter GK 1,5 E (eben­ falls Fa. Krupp, Elastomertechnik) hergestellt. Analog Beispiel 1 wurden bei der Mischung M5 mit einem 2-Stufenverfahren gemischt (Kneter Kühlwassertemperatur 50°C, Schaufeldrehzahl 50 UPM, Stempeldruck 8 bar, Kneterfüllgrad 65%, bezogen auf das Kammervolumen des Kneters; anschließend wurden die Beschleuniger auf der Walze zudosiert). Gesamtmischzeit der Mischung M5 im Kneter entspricht 240 s.These mixtures were prepared analogously to Example 1 in a laboratory kneader GK 1,5 E (eben if Fa. Krupp, Elastomer Technology). Analogously to Example 1 were at the Mix M5 mixed with a 2-stage process (kneader cooling water temperature 50 ° C, vane speed 50 rpm, ram pressure 8 bar, kneading degree 65%, based on the chamber volume of the kneader; then the accelerators were on added to the roller). Total mixing time of the mixture M5 in the kneader corresponds 240 s.

Mischung M6 und die Mischungen M7 hingegen (variabler Faktor ist das Dispergier­ mittel) wurden mit der erfindungsgemäßen Mischmethodik hergestellt.M6 mixture and mixtures M7, on the other hand (variable factor is the dispersant medium) were prepared with the mixing method according to the invention.

Polymer vorlegenSubmit polymer 30 s30 s Restliche IngredenzienRemaining ingredients jeweils 60 s, 90 s und 150 s60 s, 90 s and 150 s respectively AL=L<Fellbildung auf WalzeAL = L <fur on roller

Knetereinstellungen waren: Kühlwassertemperatur 40°C, Schaufeldrehzahl 50 UPM, Stempeldruck 8 bar, Kneterfüllgrad 68%, bezogen auf das Kammervolumen des Kneters.Kneader settings were: Cooling water temperature 40 ° C, blade speed 50 rpm, Stamp pressure 8 bar, kneading degree 68%, based on the chamber volume of the Kneader.

Die unterschiedlichen Mischzeitenkombinationen werden durch die Bezeichnung 30/60, 30/90 und 30/150 gekennzeichnet.The different mixing time combinations are indicated by the term 30/60, 30/90 and 30/150.

Fig. 10 Optische Dispersion an NBR-Vulkanisaten. Fig. 10 Optical dispersion of NBR vulcanizates.

Wie aus Fig. 10 ersichtlich wird, ist die Dispersion der Standard-Zweigangmisch­ methodik (M5, nur Gesamtmischzeit Kneter 240 s ohne Walzenbeschleunigung 3 min) 8,0 auf der Dispersionswerteskala. Mischung M6, welche mit der erfindungs­ gemäßen Mischmethodik gemischt wurde, erreicht nach 180 s Gesamtmischzeit ohne Walzenbeschleunigung einen Dispersionswert von 7,8 Punkten, welches im Rahmen der Messgenauigkeit keinen signifikanten Unterschied zu M5 darstellt. As can be seen from FIG. 10, the dispersion of the standard two-step mixing method (M5, only total mixing time of kneader 240 s without roll acceleration 3 min) is 8.0 on the dispersion value scale. Mixture M6, which was mixed with the inventive mixing method, achieved after 180 s total mixing time without roll acceleration a dispersion value of 7.8 points, which represents no significant difference to M5 within the measurement accuracy.

Weiterhin kann man erkennen, dass durch Zugabe von 3 Teilen Dispergiermittel Aflux® 42 bzw Aflux® 25 eine Dispersionsgüte von 8,0 Wertepunkten nach einer Gesamtmischzeit von 30 + 120 = 150 s erreichen lässt. Somit wird der mischzeitver­ kürzende Effekt der erfindungsgemäßen Mischvorschrift als auch der Dispersions­ kinetikeffekt dieser speziell für NBR geeigneten Dispersionsadditve ersichtlich.Furthermore, it can be seen that by adding 3 parts of dispersant Aflux® 42 and Aflux® 25 have a dispersion quality of 8.0 value points after one Total mixing time of 30 + 120 = 150 s can be achieved. Thus, the mixing time ver shortening effect of the inventive mixing rule as well as the dispersion kinetikeffekt this specially suitable for NBR dispersion additive.

Die typischen Ergebnisse der physikalischen Prüfungen sind in Tabelle 4 wieder­ gegeben. Anhand der physikalischen Werte ist eine Zweigangmischvorschrift, wie bei M5 praktiziert, mit einer Eingangsmischvorschrift, wie bei M6 bzw. M7 (30/150) angewandt, annähernd vergleichbar.The typical results of the physical tests are shown in Table 4 given. Based on the physical values, a two-way mixing rule is as in M5 practiced, with an input mixing specification, as with M6 or M7 (30/150) applied, almost comparable.

Tabelle 4Table 4

Einfluss der Dispergieradditive auf die Verarbeitbarkeit/RheologieInfluence of dispersing additives on processability / rheology

Ein zusätzlich positiver Effekt der Dosierung von 0,1-4 phr Dispergieradditiven, besonders bevorzugt 0,5-3 phr, ist die Absenkung der Mischungsviskosität um ca. 5-10 ML Punkte. Dies bedeutet eine verbesserte Verarbeitbarkeit des Gummibatches als auch eine bessere Fließfähigkeit, was in der Spritzgußsimulation, der Rheovulka­ metermethode als auch bei Laborextruderversuchen als Simulation zur Gummi­ extrusion zum Ausdruck gebracht wird. An additional positive effect of the dosage of 0.1-4 phr dispersing additives, more preferably 0.5-3 phr, is the lowering of the mixture viscosity by approx. 5-10 ML points. This means an improved processability of the rubber batches as well as a better flowability, what in the injection molding simulation, the Rheovulka as well as in laboratory extruder experiments as a simulation for rubber extrusion is expressed.  

Tabelle 5 Table 5

Claims (10)

1. Einstufiges Verfahren zur Vermischung von Nitrilkautschuk mit einem oder mehreren Füllstoffen und/oder einem oder mehreren Additiven, dadurch gekennzeichnet, dass man einen oder mehrere Nitrilkautschuke in einem Kneter bei einem Füllgrad im Bereich von 55-85% vorlegt und für eine Zeit­ spanne im Bereich von 30-60 Sekunden knetet und anschließend Füllstoffe und/oder Additive zugibt und für eine weitere Zeitspanne im Bereich von 40-180 Sekunden mischt.1. A single-stage process for mixing nitrile rubber with one or more fillers and / or one or more additives, characterized in that one or more nitrile rubbers in a kneader at a degree of filling in the range of 55-85% presents and for a period of time in the Kneads range of 30-60 seconds and then adding fillers and / or additives and mixed for a further period in the range of 40-180 seconds. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Nitril­ kautschuke ausgewählt sind aus der Gruppe NBR, teilhydrierter NBR und vollhydrierter NBR oder Gemische aus zwei oder mehr der Gruppenmit­ glieder zusammensetzt.2. The method according to claim 1, characterized in that the / the nitrile Rubbers are selected from the group NBR, partially hydrogenated NBR and fully hydrogenated NBR or mixtures of two or more of the groups composed of links. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Additive Dispersionsadditive enthalten.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Contains additive dispersion additives. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersions­ additive ausgewählt werden aus der Gruppe Fettsäure-Ester, Fettsäure- Paraffinverschnitte, Salze einer Fettsäure oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Verbindungen4. The method according to claim 3, characterized in that the dispersion additives are selected from the group fatty acid esters, fatty acid Paraffin blends, salts of a fatty acid or mixtures of two or several of these compounds 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fett­ säure eine Fettsäure mit 16 oder 18 Kohlenstoffatomen oder größer oder ein Gemisch aus diesen ist.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the fat acid is a fatty acid having 16 or 18 carbon atoms or greater or less Mixture of these is. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung weiterhin einen silikatischen Füllstoff, Ruß, Zinkoxid, Magne­ siumoxid oder ein Gemisch aus zwei oder mehr dieser Komponenten enthält. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the mixture further contains a siliceous filler, carbon black, zinc oxide, magne or a mixture of two or more of these components.   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung Vulkanisationsverzögerer und/oder Vulkanisationsbeschleu­ niger enthält.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the mixture vulcanization retarder and / or Vulkanisationsbeschleu contains niger. 8. Kautschukmischung, erhältlich in einem Verfahren gemäß einem der An­ sprüche 1-7.8. rubber mixture, obtainable in a process according to one of the An Proverbs 1-7. 9. Vernetzbare Kautschukmischung, enthaltend eine Kautschukmischung gemäss Anspruch 8.9. Crosslinkable rubber mixture, comprising a rubber mixture according to Claim 8. 10. Verwendung der Kautschukmischung gemäss Anspruch 8 oder 9 zur Her­ stellung von Formkörpern aller Art.10. Use of the rubber mixture according to claim 8 or 9 for Her Position of moldings of all kinds.
DE2001120559 2001-04-26 2001-04-26 A single stage process for mixing of nitrile rubber with fillers and/or additives useful in the automobile and oil industries significantly shortens mixing time without sacrifice of dispersion efficiency Withdrawn DE10120559A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2001120559 DE10120559A1 (en) 2001-04-26 2001-04-26 A single stage process for mixing of nitrile rubber with fillers and/or additives useful in the automobile and oil industries significantly shortens mixing time without sacrifice of dispersion efficiency

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2001120559 DE10120559A1 (en) 2001-04-26 2001-04-26 A single stage process for mixing of nitrile rubber with fillers and/or additives useful in the automobile and oil industries significantly shortens mixing time without sacrifice of dispersion efficiency

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10120559A1 true DE10120559A1 (en) 2002-10-31

Family

ID=7682875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2001120559 Withdrawn DE10120559A1 (en) 2001-04-26 2001-04-26 A single stage process for mixing of nitrile rubber with fillers and/or additives useful in the automobile and oil industries significantly shortens mixing time without sacrifice of dispersion efficiency

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10120559A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022091116A1 (en) * 2020-10-29 2022-05-05 Ceat Limited Single stage process for mixing rubber components

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022091116A1 (en) * 2020-10-29 2022-05-05 Ceat Limited Single stage process for mixing rubber components

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1353987B1 (en) Rubber mixtures for roller linings
EP2591049B1 (en) Rubber mixture
EP2861629B1 (en) High mooney ndbr with mooney jump
EP1083197A2 (en) Rubber composition for surface coating of rollers
DE1911741C3 (en) Hot-vulcanizable compound
DE102013212206A1 (en) Rubber composition for a tire and pneumatic tire
DE102009047175A1 (en) rubber compound
DE69905304T2 (en) Rubber composition containing silica and process for its manufacture
DE10041235A1 (en) Mixtures of olefin rubber and nitrile rubber which show no phase separation, used for the production of molded rubber products such as profiles, belts, rings, seals, damping elements and coatings
EP0403918B1 (en) Heat-resistant rubber composition based on hydrogenated nitrile rubber
DE964542C (en) Vulcanizing agents
DE1570090B2 (en) Process for the improved S-vulcanization of elastomer mixtures containing ethylene-propylene terpolymers
DE2521259A1 (en) VULCANIZABLE ELASTOMER COMPOSITIONS
DE10202370A1 (en) Reducing mold soiling or depositions in injection molding of nitrile rubber compositions involves use of a nitrile rubber with a low fatty acid content
DE1470984B2 (en) Stabilizer mixture for mixed or graft polymers of acrylonitrile, butadiene and styrene
DE10120559A1 (en) A single stage process for mixing of nitrile rubber with fillers and/or additives useful in the automobile and oil industries significantly shortens mixing time without sacrifice of dispersion efficiency
DE1263310B (en) Process for the cyclization of rubber
DE2316618A1 (en) METHOD OF MANUFACTURING A MODIFIED POLYMER OF A CONJUGATED SERVICE
DE1643556C3 (en) Vulcanizing agent for natural and synthetic rubbers
EP3715379B1 (en) Method for producing a rubber base compound
DE60200048T2 (en) Rubber composition containing an aromatic pentaerythritol derivative and tire components made therefrom
DE2546939A1 (en) RUBBER COMPOUND AND METHOD OF MANUFACTURING IT
EP2163575B1 (en) Rubber item comprising colloidal silica
DE2001695B2 (en) RUBBER MIXTURE BASED ON BUTADIEN-1,3 / ACRYLNITRILE COPOLYMERISATE AND THEIR USE
EP1966247B8 (en) Highly filled rubber mixtures and vulcanizates based on hydrogenated vinylpolybutadienes

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: LANXESS DEUTSCHLAND GMBH, 51373 LEVERKUSEN, DE

8139 Disposal/non-payment of the annual fee