DE1620836B2 - Kautschukmischung - Google Patents
KautschukmischungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Mischungen aus kautschukartigen Kohlenwasserstoffpolymeren und
Copolymeren aus einem aliphatischen konjugierten Diolefin und einem mischpolymerisierten Monomeren.
Es wurde kürzlich festgestellt, daß ein kautschukartiges Copolymeres aus einem 2-Alkyl-butadien-(l,3)
und einem nicht ionisierbaren polaren Comonomeren, beispielsweise Acrylnitril, in Abwesenheit von Verstärkungsmitteln
vulkanisiert werden kann. Man erhält ein elastisches Material mit hoher Zugfestigkeit
und kautschukartiger Dehnfähigkeit. Dieses Copolymere unterscheidet sich von kautschukartigen Polymeren
aus aliphatischen konjugierten Diolefinen, die durch Emulsionspolymerisation hergestellt werden,
dadurch, daß es sich zur Herstellung von hellfarbigen kautschukartigen Stoffen eignet, für die bisher Naturkautschuk
allein verwendet wurde. Im Gegensatz zu Naturkautschuk ist das Copolymere aus 2-Alkylbutadien-(l,3)
und nicht ionisierbarem polarem Comonomeren verhältnismäßig alterungsbeständig und ölfest.
Sein Anwendungsbereich ist jedoch beschränkt, da der Temperaturbereich, bei dem das Copolymere nützliche
kautschukähnliche Eigenschaften zeigt, sehr eng ist. Bei einer Temperatur unter 00C verliert es die elastomeren
Eigenschaften, während oberhalb der Temperatur von etwa 5O0C die Festigkeit von nicht verstärkten
gefüllten Mischungen relativ niedrig ist.
Ziel der Erfindung ist die Erweiterung des Temperaturbereiches, bei dem eine Mischung aus einem Copolymeren
aus Isopren und einem Acrylnitril kautschukähnliche Eigenschaften aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Kautschukmischung auf der Basis einer Verschnittes aus einem
kautschukartigen Kohlenwasserstoffpolymerisat und einem Mischpolymerisat eines aliphatischen konjugierten
Diolefins und eines mischpolymerisierbaren Monomeren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Mischpolymerisat
aus Isopren und einem Acrylnitril besteht und die Mischung 5 bis 200 Gewichtsteile, je 100 Gewichtsteile
des Polymerverschnittes, an nicht verstärkendem Füllstoff enthält.
Die physikalischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzung sind überraschend, und
zwar besonders angesichts der allgemein bekannten
ίο Unverträglichkeit von polaren Copolymeren, beispielsweise
aus Butadien und Acrylnitril mit kautschukartigen Kohlenwasserstoff-Polymeren. So bilden Butadien-Acrylnitril-Copolymeie
eine homogene Zwei-Phasen-Mischung, die im allgemeinen die Eigenschaften der in der zusammenhängenden Phase vorhandenen
Komponente hat, wenn es mit Naturkautschuk vermischt wurde. Aus diesem Grund zeigt eine Mischung
mit etwa 50% oder mehr Naturkautschuk in der zusammenhängenden Phase eine Ölfestigkeit, die beträchtlich
niedriger liegt, als man aus dem in der Mischung vorhandenen Mengenanteil an Nitrilkautschuk
erwarten würde.
Im Gegensatz hierzu sind die Komponenten der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verträglicher,
und jede trägt zu den Eigenschaften der Mischung proportional zur relativ vorhandenen Menge bei.
Das erfindungsgemäß verwendete Isoprencopolymere enthält als Nitrilcomonomeres Acrylnitril, Methacrylnitril,
Äthacrylnitril und Allylcyanid.
Beste Ergebnisse werden mit Nitrilen von Acrylsäuren
und insbesondere mit Acrylnitril selbst erzielt. Ein oder mehrere Nitrile können mit Isopren zur Herstellung
des Copolymeren copolymerisiert werden. Zusätzlich können auch andere copolymerisierbare
Monomere, wie Styrol, Vinylpyridin, Butadien in kleinen Mengenanteilen copolymerisiert werden.
Das Copolymere enthält etwa zwischen 50 und 80 Molprozent Isopren und etwa zwischen 50 und
20 Molprozent Acrylnitril. Bevorzugt wird ein Copolymeres verwendet, das zwischen 50 und 70 Molprozent
Isopren und zwischen 50 und 30 Molprozent eines Acrylnitril enthält. Die anderen copolymerisierbaren
Monomeren können bis zu 20 Molprozent des Copolymeren ausmachen.
Das Copolymere aus Isopren und dem Acrylnitril wird durch Polymerisation in Gegenwart herkömmlicher
Katalysatoren und unter Anwendung herkömmlicher Polymerisationstechniken hergestellt. Bevorzugt
wird die Copolymerisation der Monomeren in einem wäßrigen Emulsionssystem bei einer Temperatur
zwischen 0 und 70° C durchgeführt. Dabei wird ein Latex erhalten, der dann in herkömmlicher Weise zur
Herstellung eines festen, von Monomeren und aktiven Katalysatorrückständen freien Copolymeren verarbeitet
wird. In der Kautschukindustrie wird das Molekulargewicht von Polymeren üblicherweise in Werten
der Mooney-Viskosität ausgedrückt, die nach dem Verfahren gemäß ASTM D 1646-61 unter Verwendung
eines großen Rotors und unter 4minutigem Ablesen bei 1000C bestimmt wird. Die Mooney-Viskosität (ML-4
bei 100°C) des erfindungsgemäß verwendeten Copolymeren kann zwischen etwa 10 und etwa 150 variieren,
obgleich die Verwendung von Copolymeren mit einer Mooney-Viskosität von etwa 20 bis etwa 100 bevorzugt
wird.
Die andere polymere Komponente der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist ein kautschukartiges
Polymeres auf Kohlenwasserstoffbasis. Dieses kann
entweder Naturkautschuk oder ein synthetischer Kautschuk sein, wie er beispielsweise durch Polymerisation
eines aliphatischen konjugierten Alkadiene hergestellt wird. Typische Beispiele des synthetischen
Kautschuks sind Polyisopren, Polybutadien und Butadien-Styrol-Copolymei e.
Die erfindungsgemäß bevorzugt verwendeten synthetischen Kohlen-Kautschuke sind cis-l,4-Polyisopren
und cis-l^-Polybutadien. Andere Lösungspolymerisate
mit niedrigerer Steieoregularität können jedoch ebenfalls mit Vorteil verwendet werden. Die verwendbaren
kautschukartigen Kohlenwasserstoff-Polymeren haben eine Mooney-Viskosität (ML-4 bei 100° C) zwischen
10 und 100 und vorzugsweise im Bereich von 20 bis 70. Sie sind vorzugsweise in Lösungsmitteln auf
Kohlenwasserstoffbasis löslich und gelfrei.
Das Verhältnis der Komponenten kann innerhalb breiter Grenzen variiert werden, und zwar zwischen 10
und 90 Gewichtsprozent an Isopren-Copolymerem und umgekehrt zwischen 90 und 10 Gewichtsprozent
an kautschukartigem Kohlenwasserstoff-Polymerem. Es wird jedoch die Verwendung von Mischungen bevorzugt,
in denen das Acrylnitril wenigstens 10 Gewichtsprozent und vorzugsweise wenigstens 15 Gewichtsprozent
der Gesamtpolymermischung ausmacht. Enthält das Copolymere beispielsweise etwa 40 Gewichtsprozent
Acrylnitril, so wird es mit dem Kohlenwasserstoff-Polymeren in einer Menge von wenigstens
25 % und vorzugsweise nicht weniger als 33 °/0, bezogen
auf das Gewicht der Mischung, vermischt. Wenn andererseits das Copolymere etwa 20 Gewichtsprozent
Acrylnitril enthält, sollte die Mischung wenigstens 50 Gewichtsprozent und vorzugsweise wenigstens
75 Gewichtsprozent dieses Copolymeren enthalten. Für die beste Abgleichung der physikalischen Eigenschaften
enthält die erfindungsgemäße Verschnittmischung bei einem Acrylnitrilgehalt von etwa 60 bis
90 Gewichtsprozent des Isopren-copolymeren und etwa 40 bis 10 des Kohlenwasserstoff-Polymeren.
Die Mischungen können in vielfältiger Art und Weise hergestellt werden. Beispielsweise können die Komponenten
in Form von Latices oder Lösungen vermischt und dann zusammen als eine homogene Mischung gewonnen
werden. Vorzugsweise werden sie jedoch mit mechanischen Mischern, z. B. auf Kautschukmischwalzen
oder inBanbury-Innenmischen^vermischtNach
der Beimischung in dem gewünschten Verhältnis kann die Mischung mastiziert, mit den gewünschten Bestandteilen
vermischt und in herkömmlicher Art und Weise mit Schwefel vulkanisiert werden, wobei bekannte
Vulkanisationsrezepturen zur Anwendung kommen.
Diese können in Abhängigkeit von dem beabsichtigten Verwendungszweck der Zusammensetzung in
breitem Rahmen variieren. Sie können frei von Füllstoffen sein oder einen kleineren Anteil eines nicht
verstärkenden Füllstoffes enthalten, der gewöhnlich ein hellgefärbtes Material mineralischen Ursprungs ist.
Solche Füllstoffe sind z. B. Asbest, Bentonit, Diatomeenerde, Dolomit, Lithopone, Aluminiumoxid
oder -silicat, Bariumsulfat, Calciumsilicat oder -carbonat, Magnesiumoxid oder -silicat, Tonerde, Titandioxid
und Tone. Der Füllstoffanteil kann zwischen 5 und 200 Teilen pro 100 Teilen der Polymerenmischung
variieren. Die bevorzugte Menge liegt zwischen 5 und 20 Teilen pro 100 Teile der Polymerenmischung.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung zeigt eine hohe Verträglichkeit gegenüber nicht verstärkenden
Füllstoffen. Aktive Füllstoffe, d. h. Verstärkungsmittel, wie Ruß, und mäßig aktive Füllstoffe, wie feinteilige
Kieselsäuren, können ebenfalls verwendet werden, jedoch nur in niedrigeren Anteilen als die nicht verstärkenden
Füllstoffe, da sie merklich Modul und Härte der Kautschukzusammensetzung steigern.
Andere Zusätze der Vulkanisationsrezeptur sind solche Weichmacher, die herkömmlicherweise für
ölbeständige Kautschuke verwendet werden, beispielsweise Ester von organischen Säuren oder der
Phosphorsäure mit Alkoholen hoher Molekulargewichte, Antioxidationsmittel und Vulkanisationsmittel,
die aus Schwefel, Zinkoxid und einem Beschleunigei, wie Dibenzthiazyldisulfid, bestehen. Die Komponenten
des Vulkanisationssystems können innerhalb breiter Grenzen variieren, und zwar zwischen 0,5 und
5,0 Teilen, vorzugsweise 1 bis 2,5 Teilen Schwefel, zwischen 1 und 10 Teilen, vorzugsweise 2 bis 5 Teilen
Zinkoxid und zwischen 0,1 und 2,5 Teilen eines Beschleunigers, wobei alle Teile auf 100 Teile des Polymerengemisches
bezogen sind. Die Mischung wird nach herkömmlichen Verfahren geformt. Sie kann kalandriert, extrudiert oder gepreßt werden, um"
Platten, Bogen, Stäbchen, Rohre, Fäden oder sonst-
S5 wie geformte Materialien oder Gegenstände zu bilden.
Die geformte Zusammensetzung wird dann vulkanisiert, wobei sie auf eine Temperatur zwischen 100 und
170° C erhitzt und die plastische, deformierbare Masse in einen elastischen Zustand überführt wird.
Die vulkanisierten Formkörper haben beachtliche kautschukelastische Eigenschaften. Sie können auf
mehr als das 5fache ihrer ursprünglichen Abmessung gestreckt werden. Die Spannung bei niedrigen Strekkungen
ist gering, steigt jedoch rasch an bei etwa 300 °/0 Dehnung und darüber. Darüber hinaus zeigt die erfindungsgemäße
Zusammensetzung gute Stabilität bei erhöhter Temperatur bis hinauf zu etwa 100° C
und gute Alterungsbeständigkeit bei 100° C in Luft oder Öl. Wegen dieser Eigenschaften, die in den folgenden
Beispielen dargestellt werden, sind die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen für solche Anwendungen
geeignet, wo weder Naturkautschuk noch Copolymere aus Isopren und Acrylnitril allein, noch eine
Mischung aus Naturkautschuk und einem entsprechenden Copolymeren aus Butadien-(1,3) verwendet
werden können. Sie eignen sich für Anwendungen, bei denen keine Verstärkungsmittel verwendet werden
können und bei denen die Kautschukzusammensetzung sowohl erhöhter Temperatur und/oder Lösungsmitteln
ausgesetzt ist. Ein typisches Beispiel einer solchen Anwendung ist die Herstellung von Kautschukfäden,
die für elastisch gemachte Textilstoffe und Unterwäsche verwendet werden. Sie müssen beständig sein
gegen Hautatmung, Seife, Temperaturen bis 1000C, wie man sie in Trommeltrocknern antrifft, und gegenüber
Reinigungsflüssigkeiten.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele im einzelnen beschrieben.
3 Mischungen aus einem Isopren-Acrylnitril-Copolymeren
(IAC) und Naturkautschuk (Nr. 1 Smoked Sheets) wurde auf einem Gummiwalzwerk mit zwei
15 · 30-cm-Walzen hergestellt. Das Copolymere wurde durch Polymerisation einer Mischung aus 65 Gewichtsteilen
Isopren und 35 Gewichtsteilen Acryl-
nitril unter Verwendung eines Redox-Katalysatorsystems
bei 13 0C in wäßriger Emulsion hergestellt. Es enthielt 31 Gewichtsprozent, d. h. 36,5 Molprozent,
Acrylnitril und hatte eine Mooney-Viskosität (ML-4 bei 100° C) von 62. Die Mischungen, von denen jede
500 g wog, wurden 10 Minuten bei einer Walzeneinstellung von etwa 1,5 mm gewalkt und dann nach folgendem,
in Gewichtsteilen angegebenem Rezept vermischt :
Polymerenmischung 100
2,5-Di-tert.-amyl-hydrochinon 1
Natürliches Bariumsulfat 5
Zinkoxid 5
Stearinsäure 1
Schwefel 2,5
Dibenzthiazyldisulfid 1,5
Die Temperatur der Polymerenmischungen stieg beim Walken und Vermischen von etwa 20°C auf
340C an. Die Mischungen wurden formgepreßt und dann bei 1450C 50 Minuten vulkanisiert. Drei Prüfmuster
wurden von jeder Mischung hergestellt. Eine Probe wurde in A.S.T.M Nr. 3-Ö1 eingetaucht und vor
dem Testen einen Tag auf 1000C gehalten. Die andere
Probe wurde in einen Heißluft-Umwälzofen gegeben und 5 Tage bei 1000C gealtert, und die verbleibende
Probe wurde ungealtert getestet.
Die physikalischen Eigenschaften der vulkanisierten Mischungen wurden in einer in der Kautschukindustrie
herkömmlichen Art und Weise bestimmt. Ferner wurde eine Kontrollmischung aus Naturkautschuk nach dem
obigen Rezept hergestellt, bei 1450C vulkanisiert
und auf die gleiche Weise untersucht. Die Ergebnisse gehen aus der Tabelle I hervor.
Anteil an IAC in dem
Gemisch (Gewichtsprozent)
Zugfestigkeit (kg/cm2)
Nicht gealtert
In heißem Öl gealtert...
An heißer Luft gealtert
Bruchdehnung (%)
Bruchdehnung (%)
Nicht gealtert
In heißem Öl gealtert...
An heißer Luft gealtert
300% Modul (kg/cm2)
300% Modul (kg/cm2)
Nicht gealtert
In heißem Öl gealtert...
An heißer Luft gealtert
Härte (Shore A-2)
Härte (Shore A-2)
Nicht gealtert
In heißem Öl gealtert...
Dauerbiegefestigkeit
Dauerbiegefestigkeit
(kcy/cm)
Nicht gealtert
Nicht gealtert
Mischung 1 I 2 I 3
182
97
94
97
94
760
685
450
685
450
14,4
11,6
9,5
39
29
29
100
60
147
32
206
740 570 520
16,5 13,3 10,5
37 20
250
40
232
85
220
640 550 500
18,6 16,5 9,9
40 25
155
Kontrolle
132
7,3 125
740 360 550
203
Öl als auch in heißer Luft im Vergleich zu Naturkautschuk haben.
Die Mischung 1 wurde auch auf ihre Brauchbarkeit
bei niedriger Temperatur nach dem Geham-Test untersucht. Zum Vergleich wurde eine ähnliche Mischung
aus dem Isopren-Acrylnitril-Copolymeren hergestellt.
Die Ergebnisse gehen aus Tabelle II hervor.
10 Tabelle II | Mischung 1 | IAC- Kontrolle |
- 2,5 -28,0 -31,0 |
- 3,0 - 9,0 -12,5 |
|
is T-IO(0C) T-IOO(0C) Einfrierpunkt (0C) |
Die obigen Zahlen zeigen, daß die Versteifungsao temperatur der Mischung 1 fast 200C niedriger ist als
die des nicht vermischten IAC.
B e i s ρ i el 2
Zwei Mischungen wurden aus einem Isopren-Acrylnitril-Copolymeren (IAC) hergestellt, das 37 Gewichtsprozent
Acrylnitril (43 Molprozent) enthielt und eine Mooney-Viskosität (ML-4 bei 1000C) von 130
hatte. Sie wurden mit Nr. 1 Smoked Sheets vermischt und vulkanisiert, wobei Rezept und Verfahren des
Beispiels 1 zur Anwendung kamen. Die Ergebnisse der physikalischen Untersuchungen für die Mischungen
und für die reine Copolymer-Vergleichsmischung sind in Tabelle III gegeben.
Misc 1 |
lung 2 |
Kontrolle | |
Anteil an IAC in dem Ge | |||
misch (Gewichtsprozent) .. | 60 | 80 | 100 |
Zugfestigkeit (kg/cm2) | |||
35 Minuten Vulkanisation | 314 | 244 | 281 |
75 Minuten Vulkanisation | 288 | 150 | 258 |
Dehnung (%) | |||
35 Minuten Vulkanisation | 690 | 650 | 650 |
75 Minuten Vulkanisation | 640 | 530 | 620 |
300% Modul (kg/cm2) | |||
35 Minuten Vulkanisation | 22,5 | 23,9 | 26,7 |
75 Minuten Vulkanisation | 21,1 | 28,1 | 28,2 |
Härte (Shore A-2) | |||
35 Minuten Vulkanisation | 45 | 46 | 47 |
75 Minuten Vulkanisation | 44 | 48 | 48 |
Die obige Tabelle zeigt, daß die Mischungen 1,2 und 3 verbesserte Alterungsbeständigkeit sowohl in heißem
Tabelle III zeigt, daß die IAC-Naturkautschuk-Mischungen
hohe Zugfestigkeit und Dehnung haben, die dem nicht vermischten IAC ähnlich ist, während
Härte und Modul der Mischungen mit zunehmender Menge an Naturkautschuk abnehmen.
Eine Mischung aus einem Isopren-Acrylnitril-Copolymeren
und einem Polybutadien mit einem cis-l,4-Gehalt von 93% wurde hergestellt. Das Copolymere
enthielt 31 Gewichtsprozent Acrylnitril und hatte eine
Mooney-Viskosität (ML-4 bei 100° C) von 70, während das Polybutadien eine Mooney-Viskosität (ML-4 bei
1000C) von 37 hatte. Die Mischung wurde analog Beispiel
1 hergestellt und vulkanisiert. Die physikalischen Versuchsergebnisse sind in Tabelle IV gezeigt.
Anteil an IAC in der Mischung (Gewichtsprozent) 80
Zugfestigkeit (kg/cm2)
50 Minuten vulkanisiert 167
100 Minuten vulkanisiert 135
Dehnung (%)
50 Minuten vulkanisiert 690
100 Minuten vulkanisiert 690
300% Modul (kg/cm2)
50 Minuten vulkanisiert 16,5
100 Minuten vulkanisiert 15,5
Härte (Shore A-2)
50 Minuten vulkanisiert 43
100 Minuten vulkanisiert 42
Tabelle IV zeigt, daß die nicht verstärkte vulkanisierte Mischung aus IAC und cis-l,4-Polybutadien zufriedenstellende
Zug-Dehnungs-Eigenschaften hat. Die Mischung zeigte ebenfalls kautschukähnliche Dehnfähigkeit
und Flexibilität bei einer Temperatur von etwa 0°C, welche beachtlich besser waren, als die der
unverschnittenen IAC-Copolymeren-Mischung.
Weise untersucht, und die Ergebnisse sind zum Vergleich in Tabelle V mit aufgenommen.
Die Fähigkeit von nicht verstärkten vulkanisierten Mischungen aus Isopren- Acrylnitril - Copolymerem
(IAC) und Naturkautschuk, einer Dauerdehnung zu widerstehen, wurde bei Temperaturen zwischen 54° C
und 110°C bestimmt. Drei Mischungen wurden unter Verwendung einer IAC-Probe hergestellt, die 31 Gewichtsprozent
Acrylnitril und Nr. 1 Smoked Sheets in den in der folgenden Tabelle angegebenen Mengenverhältnissen
enthielt. Die Mischungen wurden unter Anwendung der Rezeptur des Beispiels 1 hergestellt,
formgepreßt und bei 145° C 50 Minuten vulkanisiert. Zug-Dehnungs-Versuchsringe wurden dann aus den
vulkanisierten Platten ausgeschnitten und über Ringklammern eines Prüfgerätes gebracht, das auf den in
Tabelle V angegebenen Temperaturen gehalten wurde. Die Ringe wurden dann auf 200 % Dehnung gestreckt
und bis zum Zerreißen gehalten. Die Zeit, die zwischen Strecken und Zerreißen verging, ist in Tabelle V eingetragen.
Eine Vergleichsmischung aus unverschnittenem IAC wurde ebenfalls in der oben angegebenen
IAC- | Zeit bis zum Zerreißen bei 200% | 71° C | 94°C | HO0C | 30 | 5 | 1 | 0,3 | |
Anteil | Spannungsverformung bei | Gewichtsprozent des Gesamtpolymeren | >30 | 10 | 1,5 | 0,5 | |||
in der | 54° C | (Minuten ununterbrochener Dehnung) | >30 | >30 | >30 | 15 | |||
Mischung | Mi schung |
100 | >30 | >30 | >30 | >30 | |||
80 | |||||||||
60 | |||||||||
Kontrolle | 40 | ||||||||
1 | |||||||||
2 | |||||||||
3 |
Tabelle V zeigt, daß Mischungen aus IAC und Naturkautschuk verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber
Bruch unter Dauerspannung bei 200 % Dehnung aufweisen. Diese Eigenschaft ist wichtig für die
Herstellung überzogener Kautschukfäden, bei denen der Kautschukfaden gestreckt und für eine gewisse
Zeit unter Spannung gehalten wird, bis er mit einer oder mehreren Schichten eines Textilfadens überzogen
ist. Sie ist ebenfalls wichtig für elastische Textilgewebe, die Kautschukfäden enthalten, die beim Waschen
und Trocknen erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind und wiederholt gestreckt werden. Die Mischung aus
60% IAC-Copolymerem und 40% Naturkautschuk zeigte eine zufriedenstellende Fähigkeit, einer Dauerspannung
bei Temperaturen bis zu etwa 100° C zu widerstehen.
60 Gewichtsteile des Isopren-Acrylnitril-Copolymeren aus Beispiel 3 und 40 Gewichtsteile von Nr. 1
Smoked Sheets wurden auf einem Kautschukwalzwerk mit zwei 15 · 30-cm-Walzen vermischt. Die Mischung
wurde unter Anwendung folgender Rußrezeptui, die in Gewichtsteilen angegeben ist, hergestellt.
Polymerenmischung 100
Hochabriebfester Ofenruß 40
Stearinsäure 0,5
Zinkoxid 3,0
Schwefel 1,5
Dibenzthiazyldisulfid 1,0
Zum Vergleich wurde eine Kontrollmischung aus Nr. 1 Smoked Sheets unter Anwendung derselben
Rezeptur hergestellt. Die obigen Mischungen wurden auf ihre Walkbarkeit, Extrudierbarkeit und dann auf
die physikalischen Eigenschaften der Vulkanisate hin untersucht. Die Ergebnisse enthält Tabelle VI.
Mischung
Naturkautschuk (zum Vergleich)
Mischungs-Mooney-Viskosität (ML-4 bei 1000C)
Walkschwindung (%)
Extrusion (3,2 mm Form bei 104° C)
Geschwindigkeit (gm/15 Sek.)
Verhältnis (g/cm)
55
14,6
14,6
18,7
0,14
0,14
40,5 35,7
23,7 0,114
ίο
Nicht gealtert | Luftgealtert | Nicht gealtert | Luftgealtert | |
Vulkanisiert bei 145° C | 70 Stunden bei | 70 Stunden bei | ||
1000C | 100° C | |||
Zugfestigkeit (kg/cm2) | 208 | 141 | ||
25 Minuten Vulkanisation | 202 | 165 | 129 | 36,6 |
50 Minuten Vulkanisation | 185 | 139 | 110 | 20,4 |
100 Minuten Vulkanisation | 130 | 13,4 | ||
Dehnung (%) | 500 | 425 | ||
25 Minuten Vulkanisation | 480 | 295 | 440 | 300 |
50 Minuten Vulkanisation | 465 | 280 | 425 | 300 |
100 Minuten Vulkanisation | 270 | 365 | ||
Nicht gealtert | Luftgealtert | Nicht gealtert | Luftgealtert | |
100% Modul (kg/cm2) | ||||
25 Minuten Vulkanisation | 27,8 | 47,2 | 16,1 | 9,9 |
50 Minuten Vulkanisation | 29,9 | 45,7 | 14,8 | 5,6 |
100 Minuten Vulkanisation | 27,8 | 39,4 | 14,1 | 4,2 |
300 °/o Modul (kg/cm2) | ||||
25 Minuten Vulkanisation | 110 | — | 77,0 | 40 |
50 Minuten Vulkanisation | 115 | — | 67,5 | 20,4 |
100 Minuten Vulkanisation | 108 | — | 59,8 | nicht gemessen |
Bleibende Zugverformung (°/0) | ||||
25 Minuten Vulkanisation | 19 | 8 | nicht gemessen | 12 |
50 Minuten Vulkanisation | 17 | 6 | nicht gemessen | 15 |
100 Minuten Vulkanisation | 14 | 6 | nicht gemessen | 16 |
Nicht gealtert | Gealtert | Nicht gealtert | Gealtert | |
Härte (Shore A-2) | ||||
25 Minuten Vulkanisation | 59 | 65 | 47 | 40 |
50 Minuten Vulkanisation | 60 | 63 | 46 | 36 |
100 Minuten Vulkanisation | 59 | 65 | 45 | 29 |
Zerreißfestigkeit (kg/cm) | ||||
(Graves Test) | ||||
50 Minuten Vulkanisation | 42,8 | 34,0 |
Widerstandsfestigkeit gegenüber Kohlenwasserstoffen von | 50 Minuten | vulkanisierten Proben. |
Volumenzunahme (°/0) | ||
24 Stunden bei 250C in ASTM Treibstoff A | 47 | |
24 Stunden bei 250C in ASTM Treibstoff 2 | 121 | |
24 Stunden bei 1000C in ASTM Öl Nr. 1 | 25 | |
24 Stunden bei 1000C in ASTM Öl Nr. 3 | 71 | |
189 | ||
357 | ||
131 | ||
300 |
Die Kennzahlen in Tabelle VI zeigen, daß die rußverstärkte Mischung des Ansatzes gute Zug-Dehnungs-Eigenschaften,
zufriedenstellende Alterungsbeständigkeit in Luft und eine verbesserte Widerstandsfähigkeit 65
gegenüber Kohlenwasserstoffen im Vergleich zu der entsprechenden Mischung aus Naturkautschuk aufweist.
Ein Terpolymerisat aus einem Gemisch von 49 Gewichtsteilen Isopren, 16 Gewichtsteilen Butadien und
35 Gewichtsteilen Acrylnitril (IBA) mit einer Mooney-Viskosität (ML-4 bei 1000C) von 63 wurde mit Naturkautschuk
in den in Tabelle VII angegebenen Mengen-
anteilen und unter Anwendung der Rezeptur des Beispiels 1 vermischt und 50 Minuten bei 145° C vulkanisiert.
Die physikalischen Eigenschaften der ungealterten und in heißer Luft gealterten Mischungen sind
in Tabelle VII gezeigt.
Anteil an IBA in der Mischung
(Gewichtsprozent)
Zugfestigkeit (kg/cm2)
Nicht gealtert
5 Tage an Luft bei 1000C gealtert
Dehnung (°/0)
Nicht gealtert
An Luft bei 100° C gealtert... Modul (kg/cm2)
Bei 300% Dehnung (nicht
gealtert)
gealtert)
Bei 100 % Dehnung (an Luft
gealtert)
Dauerbiegefestigkeit (kcy/cm)
Nicht gealtert
1 | lischung 2 |
40 | 60 |
142 | 138 |
148 | 152 |
740 500 |
610 490 |
16,5 | 14,4 |
9,8 | 10,5 |
100 | 100 |
IO
80 121 139
690 480
19,0 11,6 31
Die Daten der Tabelle VII zeigen, daß Mischungen aus Isopren-Butadien-Acrylnitril-Copolymerem und
Naturkautschuk Gummimischungen ergeben, die gute physikalische Eigenschaften haben, d. h. hohe Zugfestigkeit
bei hoher Dehnung und relativ niedrige Modulen sowie gute Alterungsbeständigkeit in heißer
Luft.
Ein Terpolymeres aus einem Gemisch von 49 Gewichtsteilen Isopren, 16 Teilen Piperylen und 35 Teilen
Acrylmtril (IPA) mit einer Mooney-Viskosität (ML-4 bei 100° C) von 51 wurde mit Naturkautschuk verschnitten,
unter Verwendung der Rezeptur aus Beispiel 1 vermischt und 50 Minuten bei 1450C vulkanisiert.
Die Zusammensetzung der Mischung und die physikalischen Eigenschaften der Vulkanisate, ungealtert
und gealtert bei 100° C, sowohl in Luft 5 Tage lang und in ASTM Nr. 3-Ö1 einen Tag lang, sind in
Tabelle VIII gezeigt.
Anteil an IPA (Gewichtsprozent der
Mischung) 60
Zugfestigkeit (kg/cm2)
Nicht gealtert 224
In heißem Öl gealtert 52
An heißer Luft gealtert 149
Dehnung (%)
Nicht gealtert 680
In heißem Öl gealtert 550
An heißer Luft gealtert 500
Modul (kg/cm2)
Bei 300 7o Dehnung (nicht gealtert) 15,5
Bei 100 °/0 Dehnung (an heißer Luft
Bei 100 °/0 Dehnung (an heißer Luft
gealtert) 10,5
Ein Terpolymeres aus einer Mischung von 55 Gewichtsteilen Isopren, 35 Gewichtsteilen Acrylnitril und
10 Gewichtsteilen Styrol (IAS) mit einer Mooney-Viskosität (ML-4 bei 1000C) von 64 wurde mit Naturkautschuk
in einem Gewichtsverhältnis von 80:20 und 60:40 verschnitten. Die Mischungen wurden
dann unter Anwendung der Rezeptur aus Beispiel 1 angemischt, zu einer Platte von 1,0 mm Dicke formgepreßt
und 50 Minuten bei 145 0C vulkanisiert. Die Zug-Dehnungs-Eigenschaften wurden in einem Instron-Zugprüfgerät
gemessen, wobei man stäbchenförmige Proben, die aus einer nicht gealterten Platte ausgeschnitten
wurden, verwendete. Ähnliche Messungen wurden ebenfalls mit Proben angestellt, die bei 1000C
in ASTM Nr. 3-Ö1 einen Tag lang und in heißer Luft 5 Tage lang gealtert waren. Die Ergebnisse gehen aus
Tabelle IX hervor.
35
40
45
Mischung | 1 | 2 | |
Anteil an IAS in der Mischung | 60 | 80 | |
(Gewichtsprozent) | |||
Zugfestigkeit (kg/cm2) | 181 | 207 | |
Nicht gealtert | 41 | 70 | |
In heißem Öl gealtert | 186 | 121 | |
In heißer Luft 5 Tage gealtert | |||
Dehnung (%) | 550 | 660 | |
Nicht gealtert | 510 | 590 | |
In heißem Öl gealtert | 470 | 420 | |
In heißer Luft gealtert | |||
300 °/0 Modul (kg/cm2) | 20,8 | 16,5 | |
Nicht gealtert | 11,6 | 14,4 | |
In heißem Öl gealtert | |||
Härte (Shore A-2) | 41 | 38 | |
Nicht gealtert |
Die Mischungen 1 und 2 der Tabelle IX zeigten gute physikalische Eigenschaften, Widerstandsfähigkeit
gegenüber Alterung in heißer Luft und zufriedenstellende Ölfestigkeit.
Claims (3)
1. Kautschukmischung auf der Basis eines Verschnittes aus einem kautschukartigen Kohlenwasserstoffpolymerisat
und einem Mischpolymerisat eines aliphatischen konjugierten Diolefins und eines mischpolymerisierbaren Monomeren,
dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymerisat aus Isopren und einem Acrylnitril
besteht und die Mischung 5 bis 200 Gewichtsteile, je 100 Gewichtsteile des Polymerverschnittes,
an nichtverstärkendem Füllstoff enthält.
2. Formerzeugnisse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschnitt 40 bis 10 Gewichtsprozent
des kautschukartigen Kohlenwasserstoffpolymeiisates und 60 bis 90 Gewichtsprozent
des Isopren-Acrylnitril-Mischpolymerisates enthält.
3. Formerzeugnisse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymerisat
aus Isopren und Acrylnitril 20 bis 50 Molprozent Acrylnitril enthält.
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Legal Events
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---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |