DE102004041746A1 - Kautschukmischung, enthaltend nanoskalige, magnetische Füllstoffe - Google Patents

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Abstract

Kautschukmischung, enthaltend mindestens einen nanoskaligen, magnetischen Füllstoff und mindestens einen nichtmagnetischen Füllstoff. DOLLAR A Vulkanisierbares Gemisch, enthaltend die Kautschukmischung und mindestens einen Vernetzer und/oder Vulkanisationsbeschleuniger. DOLLAR A Formkörper, erhältlich aus dem vulkanisierbaren Gemisch durch thermische Behandlung oder Einwirkung eines elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen Wechselfeldes.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kautschukmischung, welche einen nanoskaligen, magnetischen Füllstoff enthält, ein vulkanisierbares Gemisch enthaltend die Kautschukmischung und einen Formkörper hieraus.
  • Es ist bekannt, Magnetit, ein natürlich vorkommendes Eisenoxid der Formel Fe3O4, in Kautschukmischungen einzusetzen (Kautschuk Gummi Kunststoffe 56 (2003), Seite 322 bis 329). Dadurch ist es möglich die Erwärmbarkeit und die magnetischen Eigenschaften der Kautschukmischung zu variieren. Die durchschnittliche Größe (d50) der eingesetzten Magnetitpartikel liegt dabei im Bereich von ca. 10 bis 60 μm. Durch deren Verwendung gelingt es zwar die Mikrowellenerwärmbarkeit der Kautschukmischung zu erhöhen, es bedarf aber sehr hoher Konzentrationen an Magnetit um diese Effekte zu erzielen. Auch bei diesen hohen Konzentrationen resultiert nur eine geringe Heizrate. Schließlich führt die hohe Konzentration an Magnetit zu einer nachteiligen Änderung der mechanischen Eigenschaften der Kautschukmischung.
  • Aus DE-A-10163399 ist eine Zubereitung bekannt, in der superparamagnetische Partikel, die wenigstens ein Metallmischoxid der allgemeinen Formel M(II)M(III)O4 enthalten, in dispergierter Form in einer kohärenten Phase vorliegen. Als kohärente Phase können polymerisierbare, für Klebstoffe geeignete Monomere verwendet werden. DE-A-10163399 gibt keine Hinweise zur Verwendung von vulkanisierbaren Polymeren.
  • Nachteilig bei den eingesetzten Partikeln ist ihre Reagglomerationsneigung bei der Herstellung der Zubereitung. Damit können diese Partikel ihre superparamagnetischen Eigenschaften verlieren. Zudem besteht die Gefahr einer ungleichmäßigen Verteilung der Partikel in der Zubereitung. Um dies zu vermeiden werden die Partikel in DE-A-10163399 bevorzugt in oberflächenmodifizierter Form eingesetzt.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kautschukmischung mit magnetischen Eigenschaften bereitzustellen, welche gegenüber dem Stand der Technik eine gute Erwärmbarkeit aufweist und die mechanischen Eigenschaften der Kautschukmischung nicht nachteilig verändert.
  • Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, ein vulkanisierbares Gemisch und daraus herstellbare Formkörper bereitzustellen.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Kautschukmischung, enthaltend mindestens einen nichtmagnetischen Füllstoff und mindestens einen nanoskaligen, magnetischen Füllstoff.
  • Unter magnetisch im Sinne der Erfindung ist ferro-, ferri-, para- oder superparamagnetisch zu verstehen. Unter nanoskaligen Füllstoffen sind solche zu verstehen, die in der Kautschukmischung eine Partikelgröße von weniger als 250 nm aufweisen.
  • Die nanoskaligen, magnetischen Füllstoffe können bevorzugt als Magnetit und/oder Maghemit vorliegen. Sie können weiterhin als Mischoxid wenigstens zweier Metalle mit den Metallkomponenten Eisen, Kobalt, Nickel, Zinn, Zink, Cadmium, Mangan, Kupfer, Barium, Magnesium, Lithium oder Yttrium vorliegen.
  • Die nanoskaligen, magnetischen Füllstoffe können auch Stoffe mit der allgemeinen Formel MIIFe2O4 sein, worin MII für eine Metallkomponente steht, die wenigstens zwei voneinander verschiedene, zweiwertige Metalle umfasst.
  • Bevorzugt kann eines der zweiwertigen Metalle Mangan, Zink, Magnesium, Kobalt, Kupfer oder Nickel sein.
  • Weiterhin können die nanoskaligen, magnetischen Füllstoffe aus ternären Systemen der allgemeinen Formel (Ma 1-x-yMb xFey)IIFe2 IIIO4 aufgebaut sein, wobei Ma, beziehungsweise Mb die Metalle Mangan, Kobalt, Nickel, Zink, Kupfer, Magnesium, Barium, Yttrium, Zinn, Lithium, Cadmium, Calcium, Strontium, Titan, Chrom, Vanadium, Niob, Molybdän sein können, mit x = 0,05 bis 0,95, y = 0 bis 0,95 und x+y ≤ 1.
  • Besonders bevorzugt können ZnFe2O4, MnFe2O4, Mn0,6Fe0,4Fe2O4, Mn0,5Zn0,5Fe2O4, Zn0,1Fe1,9O4, Zn0,2Fe1,8O4, Zn0,3Fe1,7O4, Zn0,4Fe1,6O4 oder Mn0,39Zn0,27Fe2,34O4 sein.
  • Vorteilhafterweise kann der magnetische, nanoskalige Füllstoff der erfindungsgemäßen Kautschukmischung aus Aggregaten einer nichtmagnetischen Metalloxid-Matrix, in der nanoskalige, magnetische Metalloxid-Domänen vorliegen, bestehen.
  • Unter Domänen sind räumlich voneinander getrennte Bereiche innerhalb der Matrix zu verstehen. Der mittlere Durchmesser der nanoskaligen Metalloxid-Domänen beträgt 3 bis 100 nm.
  • Die Domänen können von der umgebenden Matrix vollständig oder nur teilweise umschlossen sein. Teilweise umschlossen heißt, dass einzelne Domänen aus der Oberfläche eines Aggregates herausragen. Das Verhältnis, bezogen auf das Gewicht, von Domänen zu Matrix ist nicht beschränkt, solange Domänen, also räumlich voneinander getrennte Bereiche vorliegen.
  • Die Matrix-Domänenstruktur des in der erfindungsgemäßen Kautschukmischung vorliegenden magnetischen Füllstoffes, verhindert eine Agglomeration oder eine Aggregation der nanoskaligen, magnetischen Domänen. Dadurch wird das superparamagnetische Verhalten und damit eine effiziente Erwärmbarkeit sichergestellt. Es kommt zu einer guten Dispergierbarkeit mit einer homogenen Verteilung dieser Partikel in der Kautschukmischung bzw. im vulkanisierbaren Gemisch. Es ist bekannt, dass nanoskalige Partikel, die nicht in einer Matrix eingebettet sind zu größeren Aggregaten verwachsen können.
  • Durch die rein anorganische Natur des magnetischen Füllstoffes bleibt die Struktur auch bei Anwendungen unverändert, bei denen hohe Temperaturen auftreten.
  • Der Anteil der Metalloxid-Domänen, bezogen auf den magnetischen Füllstoff, ist nach oben nicht beschränkt, solange noch Domänen vorliegen. Bevorzugt können dies Pulver mit einem Verhältnis, bezogen auf das Gewicht, von Domänen zu Matrix von 1:99 bis 90:10 sein.
  • Die nanoskaligen, magnetischen Füllstoffe der erfindungsgemäßen Kautschukmischung sind weitestgehend porenfrei und weisen auf der Oberfläche freie Hydroxylgruppen auf.
  • Unter Aggregat, im Sinne der Erfindung, sind dreidimensionale Strukturen von verwachsenen Primärpartikeln zu verstehen. Primärpartikel, im Sinne der Erfindung, sind die bei der Oxidationsreaktion in einer Flamme primär gebildeten Partikel. Mehrere Aggregate können sich zu Agglomeraten verbinden.
  • Die Metalloxidmatrix der nanoskaligen, magnetischen Füllstoffe ist bevorzugt ein Oxid von Silicium, Aluminium, Cer, Titan, Zink oder Zirkon. Besonders bevorzugt ist Silicium.
  • Die magnetischen, nanoskaligen Füllstoffe können gemäß EP-A-1284485 und der deutschen Patentanmeldung, Anmeldenummer 103 17 067.7 vom 14.04.2003 hergestellt werden.
  • Es kann vorteilhaft sein, wenn die nanoskaligen, magnetischen Füllstoffe, in einer oberflächenmodifizierten Form vorliegen. Dadurch können Wechselwirkungen mit anderen Bestandteilen der erfindungsgemäßen Kautschukmischung, insbesondere Kautschukbestandteilen, beeinflusst werden. Dies kann zu verbesserten mechanischen Eigenschaften einer vulkanisierten Kautschukmischung führen.
  • Als oberflächenmodifizierte, magnetische Partikel eignen sich vor allem solche, die durch Behandlung mit einem Halogensilan, Alkoxysilan, Silazan und/oder Siloxan erhalten werden. Geeignete Substanzen für eine Oberflächenmodifizierung sind in DE-A-19500764 enthalten.
  • Bevorzugt kann Trimethoxyoctylsilan, Hexamethyldisilazan, Octamethylcyclotetrasiloxan, Polydimethylsiloxan, Octylsilan und/oder Hexamethyldisilazan zur Oberflächenmodifizierung der nanoskaligen, magnetischen Füllstoffe eingesetzt werden.
  • Die Oberflächenmodifizierung kann man durchführen, indem man den nanoskaligen, magnetischen Füllstoff mit einem Oberflächenmodifizierungsreagenz, das gegebenenfalls in einem organischen Lösungsmittel, wie zum Beispiel Ethanol, gelöst sein kann, besprüht und das Gemisch anschließend bei einer Temperatur von 105 bis 400°C über einen Zeitraum von 1 bis 6 h thermisch behandelt.
  • Die erfindungsgemäße Kautschukmischung kann als Kautschuk-Komponente bevorzugt Naturkautschuk, Polybutadien, Polyisopren, Fluorkautschuk, Styrol/Butadien-Copolymerisate, Isobutylen/Isopren-Copolymerisate, halogenierte Isobutylen/Isopren-Copolymerisate, Butadien/Acrylnitril-Copolymere (NBR), teihydrierter oder vollständig hydrierter NBR (HNBR), teihydrierter oder vollständig hydrierter carboxylierter NBR, Ethylen/Propylen/Dien-Copolymerisate, Ethylen/Propylen-Copolymerisate, bromierte Isobutylen/Paramethylstyrol-Copolymerisate, Silikonkautschuk, wie LSR und VMQ, und Mischungen davon enthalten.
  • Die erfindungsgemäße Kautschukmischung enthält weiterhin mindestens einen nichtmagnetischen Füllstoff. Bevorzugte nichtmagnetische Füllstoffe können Siliciumdioxid und/oder Ruß sein.
  • Dabei kann das Siliciumdioxidpulver, gegebenenfalls zusammen mit einem Organosilan, als gefälltes oder pyrogen hergestelltes Siliciumdioxid vorliegen. Das Organosilan reagiert dabei mit den Hydroxylgruppen an der Oberfläche des Siliciumdioxidpulvers. Wahlweise kann auch ein bereits vorab mit dem Organosilan oberflächenmodifiziertes Siliciumdioxidpulver eingesetzt werden.
  • Die Organosilane die zur Oberflächenmodifizierung eingesetzt werden, sind die gleichen, wie sie zur Oberflächenmodifizierung der nanoskaligen, magnetischen Füllstoffe in der erfindungsgemäßen Kautschukmischung eingesetzt werden können. Der Einsatz von Siliciumdioxidpulver in Kautschukmischungen ist dem Fachmann bekannt und beispielsweise in Ullmann's Encyclopedia, 5. Auflage, Vol. A 23, Seiten 395 bis 397 beschrieben.
  • Als Ruß kann Furnaceruß, Gasruß, Channelruß, Flammruß, Thermalruß, Acetylenruß, Plasmaruß, Inversionsruße, bekannt aus DE 195 21 565 , Si-haltige Ruße, bekannt aus WO 98/45361 oder DE 196 13 796 , oder metallhaltige Ruße, bekannt aus WO 98/42778, Lichtbogenruß und Ruße, die Nebenprodukte chemischer Produktionsprozesse sind, eingesetzt werden. Der Fachmann wird diese nach der beabsichtigten Anwendung auswählen.
  • Der Anteil an nanoskaligem, magnetischem Füllstoff oder nichtmagnetischem Füllstoff liegt bevorzugt bei jeweils 0,1 bis 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Kautschukmischung. Besonders bevorzugt ist ein Anteil an nanoskaligem, magnetischem Füllstoff von 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Kautschukmischung.
  • Die erfindungsgemäße Kautschukmischung kann weitere Kautschukhilfsmittel enthalten, wie Reaktionsbeschleuniger, Reaktionsverzögerer, Alterungsschutzmittel, Stabilisatoren, Verarbeitungshilfsmittel, Weichmacher, Öle, Wachse, Metalloxide sowie Aktivatoren, wie Triethanolamin, Polyethylenglykol, Hexantriol, die der Kautschukindustrie bekannt sind.
  • Die Kautschukhilfsmittel werden in üblichen Mengen, die sich unter anderem nach dem Verwendungszweck richten, eingesetzt. Übliche Mengen sind zum Beispiel Mengen von 0,1 bis 200 phr.
  • Die erfindungsgemäße Kautschukmischung kann erhalten werden durch Abmischung der Kautschuke mit den nanoskaligen, magnetischen Füllstoffen, und der Füllstoffe, wie Siliciumdioxid und/oder Ruß, Kautschukhilfsmitteln oder Organosilanen in üblichen Mischaggregaten, wie Walzen, Innenmischern und Mischextrudern.
  • Üblicherweise wird die erfindungsgemäße Kautschukmischung in Innenmischern hergestellt, wobei zunächst in einer oder mehreren aufeinanderfolgenden thermomechanischen Mischstufen der Kautschuk und die Füllstoffe, gegebenenfalls zusammen mit Organosilanen und den Kautschukhilfsmitteln bei 100 bis 170°C eingemischt werden. Dabei können sich die Zugabereihenfolge und der Zugabezeitpunkt der Einzelkomponenten entscheidend auf die erhaltenen Mischungseigenschaften auswirken und deshalb, entsprechend der beabsichtigten Anwendung, variiert werden. Das Verfahren führt zu einer weitestgehenden Gleichverteilung der Komponenten der erfindungsgemäßen Kautschukmischung.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein vulkanisierbares Gemisch, welches die erfindungsgemäße Kautschukmischung und mindestens einen Vernetzer und/oder Vulkanisationsbeschleuniger enthält. Als Vernetzer können Schwefel, organische Schwefelspender oder Radikalbildner dienen. Beispiele für geeignete Vulkanisationsbeschleuniger sind Mercaptobenzthiazole, Sulfenamide, Guanidine, Thiurame, Dithiocarbamate, Thioharnstoffe, Thiocarbonate oder Zinkoxid.
  • Die Vulkanisationsbeschleuniger und Vernetzer können in Mengen von 0,1 bis 20 phr (parts per hundred rubber) eingesetzt werden.
  • Das vulkanisierbare Gemisch wird erhalten, indem man die erfindungsgemäße Kautschukmischung, üblicherweise in einem Innenmischer oder auf einer Walze, bei 40-130°C mit den Vernetzern und/oder Vulkanisationsbeschleunigern versetzt. Das vulkanisierbare Gemisch wird für die nachfolgenden Prozessschritte, wie zum Beispiel Formgebung und Vulkanisation, verarbeitet.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Formkörper, welcher durch
    • – thermische Behandlung und/oder
    • – Einwirkung eines elektrischen, magnetischen oder eines elektromagnetischen Wechselfeldes des erfindungsgemäßen vulkanisierbaren Gemisches erhältlich ist.
  • Unter thermischer Behandlung ist dabei die thermische Vulkanisation des erfindungsgemäßen vulkanisierbaren Gemisches durch Einbringen von Wärme durch Heizaggregate zu verstehen.
  • Vorteilhafter zur Energieeintragung in das erfindungsgemäße vulkanisierbare Gemisch, eignen sich magnetische und elektromagnetische Wechselfelder.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform zeigen die nanoskaligen, magnetischen Füllstoffe ein superparamagnetisches Verhalten. Beim Einsatz magnetischer Wechselfelder lassen sich diese besonders effektiv erwärmen.
  • Die in dem erfindungsgemäßen vulkanisierbaren Gemisch enthaltenen nanoskaligen, magnetischen Füllstoffe ermöglichen bei einem Energieeintrag durch ein hochfrequentes, magnetisches Wechselfeld eine gleichzeitige Optimierung der Curie-Temperatur und der magnetischen Relaxationszeit der nanoskaligen, magnetischen Füllstoffe. Die Curie-Temperatur ist die maximale Temperatur, auf die eine magnetische Substanz durch Einwirkung eines magnetischen oder elektromagnetischen Wechselfelds erwärmt werden kann. Durch Auswahl der nanoskaligen, magnetischen Füllstoffe kann eine bestimmte Curie-Temperatur festgelegt und dadurch eine übermäßige Erwärmung des erfindungsgemäßen vulkanisierbaren Gemisches oder eines erfindungsgemäßen Formkörpers vermieden werden.
  • Die Frequenz geeigneter, magnetischer Wechselfelder liegt im allgemeinen in einem Bereich von etwa 30 Hz bis 100 MHz. Geeignet sind sowohl Frequenzen in einem Bereich von etwa 100 Hz bis 100 kHz sowie Hochfrequenzen in einem Bereich von 10 kHz bis 60 MHz, insbesondere 50 kHz bis 3 MHz.
  • Weiterhin kann das erfindungsgemäße vulkanisierbare Gemisch einem elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt werden. Bevorzugt handelt es sich um das elektromagnetische Wechselfeld einer Mikrowellenstrahlung mit einer Frequenz im Bereich von etwa 0,3 bis 300 GHz. Gleichzeitig kann das erfindungsgemäße vulkanisierbare Gemisch einem Gleichstrom-Magnetfeld ausgesetzt sein, dessen Feldstärke etwa in einem Bereich von 0,001 bis 10 Tesla liegen kann.
  • Der Energieeintrag mittels eines elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen Wechselfeldes kann natürlich auch im bereits durch Vulkanisation hergestellten Formkörper erfolgen. Auch hier erfolgt die Erwärmung bevorzugt an den Stellen, an denen sich die nanoskaligen, magnetischen Füllstoffe befinden. Durch Einstellung der Curie-Temperatur oder einer Leistungsregelung kann die maximal erreichbare Temperatur eingestellt werden.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Formkörper, erhältlich aus dem erfindungsgemäßen vulkanisierbaren Gemisch durch thermische Behandlung unter gleichzeitiger Einwirkung eines statischen Magnetfeldes. Dies führt entweder zu einem Formkörper, bei dem die nanoskaligen, magnetischen Füllstoffe nicht mehr gleichmäßig im Formkörper verteilt sind, sondern je nach Wahl der Reaktionsbedingungen an bestimmten Stellen konzentriert vorliegen.
  • Dieser Formkörper hat den Vorteil, dass bei der Einwirkung eines elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen Wechselfeldes auf den Formkörper bevorzugt dort eine Erwärmung stattfindet, wo sich die nanoskaligen, magnetischen Füllstoffpartikel befinden. Damit ist es beispielsweise möglich, temperaturempfindliche Teile eines Formkörpers nicht zu erwärmen.
  • Alternativ führt dies zu Formkörpern, die eine mechanische Vorspannung entlang der Magnetfeldlinien erfahren, so dass Formkörper mit anisotropen (z.B. mechanisch, thermisch, magnetisch) Eigenschaften resultieren.
    •
  • Herstellung der nanoskaligen, magnetischen Füllstoffe
  • Beispiel A1:
  • 0,57 kg/h SiCl4 werden bei ca. 200°C verdampft und mit 4,1 Nm3/h Wasserstoff sowie 11 Nm3/h Luft in eine Mischzone eingespeist. Zusätzlich wird ein Aerosol, das aus einer 25 gewichtsprozentigen wässerigen Eisen(II)chloridlösung (1,27 kg/h) erhalten wird, mittels eines Traggases (3 Nm3/h Stickstoff) in die Mischzone innerhalb des Brenners eingebracht. Das homogen gemischte Gas-Aerosol-Gemisch verbrennt dort bei einer adiabaten Verbrennungstemperatur von etwa 1200°C und einer Verweilzeit von etwa 50 msec. Nach der Flammenhydrolyse werden in bekannter Art die Reaktionsgase und der entstandene magnetische Füllstoff abgekühlt und mittels eines Filter vom Abgasstrom abgetrennt. In einem weiteren Schritt werden durch Behandlung mit wasserdampfhaltigem Stickstoff noch anhaftende Salzsäurereste vom magnetischen Füllstoff entfernt.
  • Der nanoskalige, magnetische Füllstoff weist folgende physikalisch-chemische Werte auf: BET-Oberfläche 43 m2/g, Siliciumdioxid-Gehalt 50 Gew.-%, Eisenoxid-Gehalt 50 Gew.-%, Sättigungsmagnetisierung 29,7 Am2/kg, Curie-Temperatur ca. 620°C.
  • Beispiel A2:
  • 0,17 kg/h SiCl4 werden bei ca. 200°C verdampft und mit 4,8 Nm3/h Wasserstoff sowie 12,5 Nm3/h Luft in eine Mischzone eingespeist. Zusätzlich wird ein Aerosol, das aus einer 25 gewichtsprozentigen wässerigen Eisen(II)chloridlösung (2,16 kg/h) erhalten wird, mittels eines Traggases (3 Nm3/h Stickstoff) in die Mischzone innerhalb des Brenners eingebracht. Das homogen gemischte Gas-Aerosol-Gemisch verbrennt dort bei einer adiabaten Verbrennungstemperatur von etwa 1200°C und einer Verweilzeit von etwa 50 msec. Nach der Flammenhydrolyse werden in bekannter Art die Reaktionsgase und der entstandene magnetische Füllstoff abgekühlt und mittels eines Filter vom Abgasstrom abgetrennt. In einem weiteren Schritt werden durch Behandlung mit wasserdampfhaltigem Stickstoff noch anhaftende Salzsäurereste vom magnetischen Füllstoff entfernt.
  • Der nanoskalige, magnetische Füllstoff weist folgende physikalisch-chemische Werte auf: BET-Oberfläche 44 m2/g, Siliciumdioxid-Gehalt 15 Gew.-%, Eisenoxid-Gehalt 85 Gew.-%, Sättigungsmagnetisierung 54,2 Am2/kg, Curie-Temperatur 620°C.
  • Herstellung der Kautschukmischungen
  • Beispiele B: Kautschukmischung enthaltend nanoskaligen magnetischen Füllstoff, EPDM und Ruß
    Figure 00130001
  • Beispiele C: Kautschukmischung enthaltend nanoskaligen magnetischen Füllstoff, EPDM und Silica
    Figure 00140001
  • Figure 00150001
  • Figure 00160001
  • Die Proben B1-B5 und C1-C4 wurden in Form von Platten mit den Abmessungen 30×8×8 mm bzw. Folien mit den Abmessungen 30×8×1 mm einem Hochfrequenzfeld von 350 kHz bei einer Leistung von 55 KW ausgesetzt.
  • Die Aufheizleistung wurde in Abhängigkeit von der Heizdauer ermittelt. In 1 und 2 wird die Abhängigkeit der Temperatur in °C von der Heizdauer in sec. wiedergegeben.
  • Es wird festgestellt, dass die Proben, welche nanoskalige, magnetische Füllstoffe enthalten (B2-B4 und C2-C4) im Hochfrequenzfeld rasch aufgeheizt werden, während die Vergleichsproben B1, B5 und C1 keine Aufheizung erfahren.
  • Weiterhin ist festzustellen, dass die Menge an nanoskaligen, magnetischem Füllstoff in der Probe mit maximal ca. 5 Gew.-% sehr gering ist.
  • Die Beispiele B4 und C4 zeigen den Einfluss des Gehaltes der Domänen in einem nanoskaligen, magnetischen Füllstoff mit einer Matrix-Domänenstruktur.
  • So zeigt B4 (C4) im Vergleich zu B3 (C3) eine ähnliche Aufheizcharakteristik. Der Anteil an nanoskaligen, magnetischen Domänen beträgt im Füllstoff des Beispieles A2 ca. 80 Gew.-%, im Füllstoff des Beispieles A1 nur 50 Gew.-%. Entsprechend kann die Menge an nanoskaligem Füllstoff reduziert werden, um eine ähnliche Aufheizcharakteristik zu erzielen. Entscheidend ist die absolute Menge an nanoskaligen, magnetischen Domänen in einem Füllstoff mit Matrix-Domänenstruktur. Damit ist es beim Einsatz von nanoskaligen, magnetischen Füllstoffen mit Matrix-Domänenstruktur möglich, die Aufheizrate sowohl über den Gehalt an Füllstoff selbst oder den Gehalt der magnetischen Domänen innerhalb des Füllstoffes einzustellen.

Claims (13)

  1. Kautschukmischung, enthaltend mindestens einen nichtmagnetischen Füllstoff und mindestens einen nanoskaligen, magnetischen Füllstoff.
  2. Kautschukmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nanoskalige, magnetische Füllstoff Magnetit und/oder Maghemit ist.
  3. Kautschukmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nanoskalige, magnetische Füllstoff ein Mischoxid wenigstens zweier Metalle mit den Metallkomponenten Eisen, Kobalt, Nickel, Zinn, Zink, Mangan, Kupfer, Barium, Magnesium, Lithium oder Yttrium ist.
  4. Kautschukmischung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der nanoskalige, magnetische Füllstoff die allgemeinen Formel MIIFe2O4 hat.
  5. Kautschukmischung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische, nanoskalige Füllstoff aus Aggregaten einer nichtmagnetischen Metalloxid-Matrix mit nanoskaligen, magnetischen Metalloxid-Domänen besteht.
  6. Kautschukmischung nach den Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloxidmatrix aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Ceroxid, Titandioxid, Zinkoxid oder Zirkonoxid besteht.
  7. Kautschukmischung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Füllstoff oberflächenmodifiziert ist.
  8. Kautschukmischung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kautschuk ausgewählt wird aus der Gruppe umfassend Naturkautschuk, Polybutadien, Polyisopren, Fluorkautschuk, Styrol/Butadien-Copolymerisate, Isobutylen/Isopren-Copolymerisate, halogenierte Isobutylen/Isopren-Copolymerisate, Butadien/Acrylnitril-Copolymere (NBR), teihydrierter oder vollständig hydrierter NBR (HNBR), teihydrierter oder vollständig hydrierter carboxylierter NBR, Ethylen/Propylen/Dien-Copolymerisate, Ethylen/Propylen-Copolymerisate,bromierte Isobutylen/Paramethylstyrol-Copolymerisate, Silikonkautschuk, wie LSR und VMQ, und Mischungen davon.
  9. Kautschukmischung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtmagnetische Füllstoff Siliciumdioxid, gegebenenfalls zusammen mit einem Organosilan und/oder Ruß ist.
  10. Kautschukmischung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an nanoskaligem, magnetischem Füllstoff oder nichtmagnetischem Füllstoff jeweils 0,1 bis 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Kautschukmischung, ist.
  11. Kautschukmischung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie Kautschukhilfsmittel enthält.
  12. Vulkanisierbares Gemisch, enthaltend die Kautschukmischung gemäß der Ansprüche 1 bis 11 in Gegenwart mindestens eines Vernetzers und/oder Vulkanisationsbeschleunigers.
  13. Formkörper, erhältlich aus dem vulkanisierbaren Gemisch gemäß Anspruch 12 durch – thermische Behandlung und/oder – Einwirkung eines elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen Wechselfeldes.
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