DE1266489B - Kautschukmischung - Google Patents
KautschukmischungInfo
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L21/00—Compositions of unspecified rubbers
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
Int. Cl.:
C08d
Deutsche Kl.: 39 b-4/01
Nummer: 1266489
Aktenzeichen: S 83842IV d/39 b
Anmeldetag: 21. Februar 1963
Auslegetag: 18. April 1968
Cis-1,4-Polyisopren als synthetischer Kautschuk
wird neuerdings viel verwendet. Ein ernstes Problem ist jedoch dessen schlechte Verarbeitbarkeit, die sich
unter anderem in dem Verhalten auf der Walze zeigt.
Versucht man Kautschukchemikalien in diesen Kautschuk auf der Walze bei erhöhter Temperatur
einzuarbeiten, so neigt der synthetische Kautschuk dazu, sich von der Walze zu trennen, wodurch ein
gründliches Mischen schwierig wird. Zum Erhalt zufriedenstellender Mischungen und Vulkanisate ist
es aber wesentlich, daß die Kautschukchemikalien homogen mit dem synthetischen Kautschuk vermischt
werden.
Die Erfindung betrifft Kautschukmischungen mit einer verbesserten Verarbeitbarkeit.
Gegenstand der Erfindung ist eine Kautschukmischung für die Herstellung von Formkörpern,
bestehend aus einem hochmolekularen synthetischen cis-1,4-Polyisopren mit einem cis-l,4-Gehalt von mindestens
85% und einer Viskositätszahl zwischen 1,5 und 20 dl/g, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung
zusätzlich ein niedermolekulares festes synthetisches cis-l,4-Polyisopren mit einem cis-l,4-Gehalt
von mindestens 80% und einer Viskositätszahl zwischen 0,35 und 0,75 dl/g enthält, wobei das Gewichtsverhältnis .zwischen hochmolekularem und niedermolekularem
cis-l,4-Polyisopren zwischen 95:5 und 70:30 beträgt.
Andere Vorteile der erfindungsgemäßen Kautschukmischung sind:
1. Keine Notwendigkeit einer chemischen Weichmachung und folglich eine Reduktion der gesamten
Mischzeiten.
2. Verbesserte Pigment- und Rußdispergierung in Schnellumlaufmischungen bzw. schnelleres Einarbeiten
von Pigmenten in Mischungen, wobei ein normales Mastizieren und Mischen vorausgegangen
ist.
3. Verbesserte Strangpreßqualität bei äquivalenten Mooney-Viskositäten.
Das naheliegende Einmischen eines flüssigen Plastifiziermittels hat sich zur Verbesserung der Qualität
der Mischungen als nicht brauchbar erwiesen. Es zeigte sich, daß sich zwar die Verarbeitbarkeit verbessern
läßt, die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Vulkanisats aber herabgesetzt werden,
was in den Vergleichsversuchen, welche in der letzten Tabelle aufgeführt sind, nachgewiesen ist. Aus den
Proben A und B dieser Tabelle geht hervor, daß Kautschukmischung
Anmelder:
Shell Internationale Research Maatschappij N.V., Den Haag
Vertreter:
Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dr. E. v. Pechmann, Patentanwälte,
8000 München 90, Schweigerstr. 2
und Dr. E. v. Pechmann, Patentanwälte,
8000 München 90, Schweigerstr. 2
Als Erfinder benannt:
Sol Davison, Richmond, Calif.;
Dale Joseph Meier, El Cerrito, Calif. (V. St. Α.);
Colin Booth, Manchester (Großbritannien);
Willis Rideout Hendricks,
Torrance, Calif. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. Februar 1962
(175 340)
V. St. v. Amerika vom 23. Februar 1962
(175 340)
die Einverleibung von 25 Gewichtsprozent eines Strecköls eine Erniedrigung des Moduls, der Zugfestigkeit
und der Bruchdehnung ergibt, während dabei noch die für die Verarbeitbarkeit charakteristischen
Eigenschaften »Garvey-Index« und das Aussehen nach dem Mischen im Banbury-Mischer nicht
wesentlich verbessert werden.
Mit Hilfe der Mischungen nach der Erfindung wird aber nicht nur die Verarbeitbarkeit von hochmolekularem
cis-l,4-Polyisopren beträchtlich verbessert, sondern auch die Zugfestigkeit und die
Bruchdehnung des Vulkanisats werden erheblich erhöht. Dies wird klar gezeigt durch die Versuchsergebnisse mit den Proben C und D der letzten Tabelle.
Dieses neue und überraschende Ergebnis war dem Stand der Technik nicht zu entnehmen.
Aus Rubber Age 89 (1961), S. 441 bis 447, ist zwar bekannt, cis-l,4-Polyisopren mit einem cis-l,4-Gehalt
von 92% und einer Viskositätszahl von 8 mit Naturkautschuk zu mischen. Angaben über die Verarbeitbarkeit
der so erhaltenen Mischung fehlen jedoch.
so Wie auf S. 445, rechte SJalte, letzter Absatz und S. 446
des zitierten Artikels erörtert wird, sind die konstante Qualität und Sauberkeit und leichte Farbe wichtige
809 539/432
Vorteile des synthetischen cis-M-Polyisoprens, die
- es für viele Zwecke geeigneter machen als Naturkautschuk. Diese Vorteile des eis-1,4-Polyisoprens
gehen beim Vermischen mit Naturkautschuk teilweise wieder verloren. Die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen
.enthalten zwei synthetische cis-1,4-Polyisoprene
und sind in Sauberkeit, Farbe und konstanter Qualität dem unverschnittenen synthetischen
cis-l,4-Polyisopren völlig ähnlich.
Das als Hauptkomponente verwendete kautschukartige cis-1,4-Polyisopren ist nach bekannten Verfahren
mit einem Katalysator auf Lithiumbasis (metallisches Lithium oder eine lithiumorganische Verbindung)
oder mit einem Ziegler-Katalysator hergestellt worden. Die so erhaltenen Produkte besitzen normalerweise
cis-l,4-Gehalte von mindestens 85, üblicherweise zwischen ungefähr 85 und 97%.
Das verwendete niedrigmolekulare Polymerisat besitzt vorzugsweise einen cis-l,4-Gehalt von 85 bis
95%. Die Viskositätszahlen des niedermolekularen cis-1,4-Polyisoprene entsprechen Molekulargewichten
von 20 000 bis 80 000. Insbesondere werden Gemische aus 75 bis 90 Gewichtsprozent des hochmolekularen
cis-l,4-Polyisoprens mit 25 bis 10 Gewichtsprozent des niedrigmolekularen cis-l,4-Polyisoprens
mit einer Viskositätszahl von 0,35 bis 0,75 und einem cis-l,4-Gehalt von 85 bis 95% verwendet.
Die Verarbeitbarkeit eines Kautschuks schließt eine Vielzahl an Eigenschaften ein, die schwer definierbar
sind und in großem Maße von der besonderen im Verfahren angewendeten Vorrichtung abhängen,
ebenso wie von den dem Kautschuk zugesetzten Zusätzen, die in den Kautschuk eingearbeitet werden
können. Eine der Kriterien ist der Dispersionsgrad von Kautschukfüllstoffen, wie Ton, Ruß, Calciumcarbonat
u. ä., die Verarbeitbarkeit in Mastikatoren, wie Banbury-Mischern und ähnlichen Vorrichtungen,
■die Mooney-Viskosität des Rohkautschuks und der
Kautschukmischungen, das Aussehen der Kanten des gewalzten Felles und die maximale Walzeespalte
für ein freiwillig gebildetes Fell auf der Walze bei verschiedenen Temperaturen. Alle diese qualitativen
Eigenschaften sind kennzeichnend für den Ausdruck »Verarbeitbarkeit«.
Die erfindungsgemäßen Mischungen können durch Walzen auf einer offenen Walzenmühle, durch Mischen
in einem Banbury-Mischer, durch Kneten oder durch Mischen von Lösungen der Komponenten
und Abtrennen des Lösungsmittels hergestellt werden.
Nachstehende Beispiele erläutern die Erfindung. Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht.
Es wurden Vergleichsversuche mit hochmolekularem eis-1,4-Polyisopren allein und in Mischuüg
mit verschiedenen Gehalten an niedrigmolekularem Polyisopren mit folgender Arbeitsweise durchgeführt:
Es wurde eine 50gewichtsprozentige, bezogen auf Kautschuk, Ruß enthaltende, 4V2 Minuten im Banbury-Mischer
hergestellte Laufflächenmischung verwendet. Die Verarbeitungsqualität des Polymerisats
wurde nicht nur nach dem Aussehen der Mischung und der Rußverteilung, sondern auch nach der Zugfestigkeit
und der Neigung zur Übervulkanisation beurteilt.
Aussehen nach dem Banbury- |
Mischungs- Mooney- Viskosität |
Garvey-Index1) | Zugfestigkeit (Optimum) |
2mal Optimum | |
Mischen | (ML-4/100°C) | (kg/cm2) | (kg/cm) | ||
Polyisopren I. V. = 12,6, cis-Gehalt | sehr schlecht | 91 | 2 | 210 | 140 |
93,3% (I) | |||||
Mischung aus 90% I und 10% Poly | schlecht | 84 | 6 | ■ 210 | 197 |
isopren, I. V. = 0,23 | |||||
Mischung aus 85% I und 15% Poly | recht gut | 79 | 10 | 210 | 183 |
isopren, I. V. = 0,49 | |||||
Mischung aus 80% I und 20% Poly | hervorragend | 65 | 14 | 210 | 197 |
isopren, I. V. = 0,56 | |||||
50:50-Gemisch aus natürlichem | gut | 59 | 16 | — | — |
Kautschuk, 85% I und 15% Poly | hervorragend | ||||
isopren, I. V. = 0,49 |
I. V. = Viskositätszahl.
1J Prüfung an Ecken, Kanten und Oberfläche eines stranggepreßten Materials (vgl. Ind. Engg. Chem., 34 (1942), 1309.
Bei s ρ i e 1
Nachfolgend wurde Calciumsilikat verwendet, da dieses Pigment langsam im Vergleich zu Kieselsäure oder
Ton eingearbeitet werden kann. Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:
Mischzeit (Minuten) |
Aussehen nach dem Banbury-Mischen |
MUchungs- M ooney-Viskosität (ML-4/100°C) |
Garvey-Index | |
Polyisopren, I. V. = 12,6, cis-Gehalt 93,3% (I) I, peptiziert mit Zn, 2-Benzamidthio- phenat |
14 14 |
schlecht noch nicht gut |
75 54 |
4
5 |
Fortsetzung
Mischzeit
(Minuten) |
Aussehen nach dem
Banbury-Mischen |
Mischungs-
Mooney-Viskosität (ML-^lOO0C) |
Garvey-Index | |
Mischung aus 90% I und 10% Poly isopren, I. V. = 0,5 Mischung, 15% Polyisopren, I. V. = 0,5 |
10 11 |
gut gut |
77 57 |
7 9 |
Bei den Folgenden Versuchen wurden vier Proben verglichen. Es wurde ein Polyisopren mit einer
Viskositätszahl von 10,8 verwendet. Dieses Polymerisat hatte eine sehr enge Molekulargewichtsverteilung.
Das in Probe B verwendete öl ist ein naphthenisches Mineralöl mit einer Viskosität von ungefähr 260 SSU
bei 38° C.
Das niedermolekulare Polyisopren ist ein nicht öliges Produkt, das unter Verwendung des gleichen
Katalysators auf Lithiumbasis und des gleichen Verfahrens wie zur Herstellung des hochmolekularen
Polymerisats hergestellt worden ist. Es war leicht mit dem hochmolekularen Polyisopren mischbar.
Die Mischungen A bis D werden nach folgender Rezeptur zusammengestellt und vulkanisiert:
Elastomer-Masse (einschließlich öl
oder niedermolekulares
Polymerisat) 100
Zinkoxyd 5
Stearinsäure 3
Phenyl-/i-n^phthylamin .·... 1
Hochabriebfester Ofenruß 50
Schwefel 2,5
N-Gyclohexyl-2-benzthiazylsulfenamid 0,75
Die Polymerisate und die anderen Rezeptzusätze wurden in einem Banbury-Mischer gemischt, ausgehend
von 38° C, wobei die Temperatur während der Entnahme aus dem Mischer 171° C betrug und
die Gesamtmischzeit 2 Minuten betrug.
Die Tabelle zeigt die Einzelheiten der Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften zu
Vergleichszwecken mit den Werten der Verarbeitbarkeit, wie es der Garvey-Index zeigt (s. Ind. Eng.
Chem., 34, S. 1309 bis 1315 [1942]). Aus der nachstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß der mit öl
gestreckte Kautschuk wesentlich schlechter verarbeitbar war als der mit niedermolekularem Polymerisat.
Das niedermolekulare Polyisopren vermittelte in jedem der Beispiele C und D eine erhebliche Verbesserung
des Garvey-Index.
Der größte Unterschied liegt in der Zugfestigkeit. Die Zugabe eines Kautschukstrecköls erbrachte eine
wesentlich niedrigere Zugfestigkeit gegenüber den Proben C und D.
Die Vergleichsunterschiede sind ebenso klar bei der Bruchdehnung.
Die Härte der Proben zeigt, daß die Zugabe von relativ weichem niedermolekularem Polyisopren die
Härte des ursprünglichen Polymerisats nicht beeinflußt.
Probe | eis-1,4-Polyiso pren, I.V. = 10,8 (I) 1 + 257 öl 75% I+ 25% Polyisopren, I. V. = 0,45 82,4% I+ 17,6% Polyisopren, I. V. = 0,45 |
vor Wiedervermahlen nach Wiedervermahlen vor Wiedervermahlen nach Wiedervermahlen vor Wiedervermahlen nach Wiedervermahlen vor Wiedervermahlen nach Wiedervermahlen |
500%
Modul (kg/cm2) |
Zug
festigkeit (kg/cm2) |
Bruch
dehnung (%) |
Härte
Shore 0A |
Garvey-
Index |
Aussehen nach
dem Mischen im Banbury-Mischer |
A B C D |
1760 1730 1420 1460 1610 1660 1640 1690 |
144,8 196,8 138,1 168,2 218,6 215JI 208,1 219,4 |
360 430 330 430 370 490 460 510 |
J 68
L -' }.«. } 66 |
4 5 •10% 10 |
schlecht schlecht gut .. annehmbar |
||
Claims (1)
- Patentanspruch:Kautschukmischung für die Herstellung von Formkörpern, bestehend aus einem hochmolekularen synthetischen cis-l,4-Polyisopren mit einem cis-l,4-Gehalt von mindestens 85% und einer Viskositätszahl zwischen 1,5 und 2Q dl/g, dadurch, gekennzeichnet, daß die Mischung zusätzlich ein niedermolekulares, festes synthetisches cis-l,4-Polyisopren mit einem eis-1,4-Gehalt von mindestens 80% und einer Viskositätszahl zwischen 0,35 und 0,75 dl/g enthält, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen hochmolekularem und niedermolekularem cis-1,4-Polyisopren zwischen 95:5 und 70:30 beträgt.In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 871911;
Rubber Age, Bd. 89 {1961), S. 441 bis 447.SW53M32 4.M β Bunde»drockerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17534062A | 1962-02-23 | 1962-02-23 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (2)
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JPS53102938A (en) * | 1977-02-21 | 1978-09-07 | Kuraray Co Ltd | Pressure sensitive adhesive composition |
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---|---|---|---|---|
GB871911A (en) * | 1958-10-27 | 1961-07-05 | Phillips Petroleum Co | Rubbery composition |
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1963
- 1963-02-21 SE SE1897/63A patent/SE318405B/xx unknown
- 1963-02-21 GB GB702163A patent/GB990439A/en not_active Expired
- 1963-02-21 DE DES83842A patent/DE1266489B/de active Pending
- 1963-02-21 ES ES285318A patent/ES285318A1/es not_active Expired
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Also Published As
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