DE1795293A1 - Verfahren zur Herstellung von Zellgummi - Google Patents

Description

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DEUTSCHE SSWKBIT OUMCWEHK OBS.M.B.H., Minchen

Verfahren zur Herste]lung von Zellgummi.

Zellgummi, dessen Zellen voneinander getrennt sind, konnte binher nur in relativ aufwendiger V/eise erzeugt werden. So erfordert s.B. das bekannte Pfleumer-Verfahren die Anwendung einer, Autoklaven, in welchem die Kautschukmischung bei erhöhter Temperatur dem Druck elnfifi indifferenten Gases (Stickstoff) bei etwa 200 atü ausgesetzt wird. Dsbel löst sich das Gas in der plastischen Mischung und expandiert nach Öffnen des Autoklaven in der bereits teilweise oder vollständig ausgeheilten Mischung·

Bei dem zwei- oder mehrstufigen sogenannten Gegendruckverfahren wird der Kautschukmischung ein Treibmittel zugesetzt, welches sich bei der Vulkanisationstemperatur zersetzt und Gase abspaltet. Dabei wird die Mischung in dicht schließende Formen eingelegt und in Kochdruckpressen vulkanisiert. Auch bei diesem Verfahren lösen sich die Gase in der plastischen Kautschukmischung, da die zur Anwendung gelangende dichtsehließende Form und der hohe Gegendruck das Entweichen der Gase verhindert. Beim öffnen der Form expandieren abe,r die Gase in dor teilweise ausgeheizten Mischung und der Formling springt aus der Form. Das Nachheizen erfolgt in einer Niederdruckpresse und/oder in Heißluft. Bei diesem Verfahren werden aber an die Form und die Presse besondere Anforderungen, z.B. hinsichtlich Dichte und Stabilität, gestellt.

Man hat daher z.B. für die Herstellung von zel?.artigem Hartgummi bereits vorgeschlagen, die entsprechende Mischung in einer ersten Stufe in gesättigten Dampf durch Freiheizung anzuvulkani&ieren und anschließend in einer von außen erhitzten Form die Zersetzung des gasentwickelnden Stoffes herbeizuführen, wobei das ausgedehnte Material seine Endfcrm anr.irr-T.t. Hier ist es Jedoch-wiederum erfordernch,r'omien zu besitzen, die den geeinten Blähdruck des gasentwickelnden Mittels aufnehmen. Das Verfehren läßt sich außerdem nur fUr Hartgummi anwenden, weil es eine langsam»'Vulkanisation erfordert.

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Zum Unterschied von diesen bekannten Verfahren kann das den Gegenstand vorliegender Erfindung bildende Verfahren ohne dichtschließende Formen und ohne Hochdruckpresse durchgeführt werden. Erfindungsgemäß wird nämlich Zellgummi dadurch hergestellt, daß vulkanisierbare Mischungen aus Natur- und/oder Kunstkautschuk mit organischen Treibmitteln zunächst durch Erhitzen unter einem geringen Druck von z.B. 1 - J> atü auf eine solche Temperatur anvulkanisiert werden, bei der noch keine merkliche Zersetzung des Treibmittels eintritt, und daß dann die Mischung ohne Form auf eine höhere Temperatur erhitzt wird, bei der sich das Treibmittel, 'asch zersetzt und gleichzeitig die Ausvulkanisation erfolgt. Bei der Teilvulkanisierung, die bei einer Temperatur ohne merkliche Zersetzung des Treibmittels stattfindet, erhält der Kautschuk" zunächst die erforderliche innere Stärke; erst dann wird die Temperatur tiber den Punkt der raschen Zersetzung des Treibmittels erhöht und das Treibgas entwickelt, wobei das Kautschukmaterial sich frei ausdehnen kann. Diese höhere Temperatur wird für längere Zeit aufrechterhalten, um die Vulkanisierung zu vollenden. Die erste Stufe dieses Verfahrens erfolgt vorteilhafterweise unter geringfügig höherem Druck ( 1 - J5 atU), kann aber auch unter atmosphärischem Druck erfolgen, während die zweite Stufe ohne Druck ausgeführt werden kann.

Während.bei dem eingangs genannten bekannten Gegendruckverfahren die Form in einer Hochdruckpresse dicht schließend sein muß, damit kein Austrieb erfolgt (der zu einer unkontrollierten Blähung führen würde), kann beim erfindungsgemä2en Verfahren bei dem Vorheizen bzw. der Anvulkanisation durchaus ein geringfügiger Austrieb wie bei einem üblichen Pressenartikei in Kauf genommen werden; es ist daher keine Hochdruekpresse und keine dichtschließende Form erforderlich, sondern es genügt eine Niederdruckpresse und eine konventionelle, z.B. Rahmenform, die beispielsweise mit einem Druck von nur 2 kg/crrr projizierter Fomenflache verschlossen ist. Die von dem bekannten Verfahren zur Herstellung von zellartigem Hartgummi vorgeschlagene Anvulkanisation durch Fre!heizung ergibt häufig kfcine gute Endfom. Das erfindungsgemäße Verfahren verbessert daher die Wirtschaftlichkeit der konventionellen Einrichtungen der Gumniindlistrle, insbesondere durch die .bessere Ausnutzung der Preßflachen.Eine nach dem Hochdruckverfahren hergestellte Zellgummiplatte darf im nichtexpandierten Zustand höchstens 1/4 bis 1/3 der vorhandenen Pressenfläche ausnützen, da beim Öffnen der Form die expandierende Platte noch zwischen den Kulmen der Presse durchgehen mu2.

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Nach dem Hlederdruckverfahren hergestellte Rohplatten können jedoch, nachdem die volle Pressenfläche ausgenutzt wurde, in einem Temperschrank aufspringen gelassen werden. - .

Da, wie erwähnt, die Ausvulkanisation drucklos erfolgt, ist es auch möglich, sie kontinuierlich, beispielsweise im Salzbad oder in einem Wirbelschichtbett durchzuführen. Es ist Jedoch auch möglich, insbesondere bahnenfömiiges Zellguninimaterial, auf einer AUIlA (automatische Vulkanisationsmaschine) mit einem Oberflächendensin zu versehen.

Das gegenständliche Verfahren verwendet vor allem Treibmittel mit hoher Zersetzungstemperatur, wie z.B. solche, deren gasbildender Anteil aus *m

Azodicarbonamid besteht, und deren Korngröße? eine zu -frühe Zersetzung verhindert, also z.B. etwa O.GL mm beträgt. Es ist auch von Vorteil, wenn die Kautschukmischung nicht zu weich eingestellt ist, da unter sonst gleichen Bedingungen weiche Mischungen rascher treiben als härter eingestellte.

Natürlich ist es wünschenswert, wenn die AnVulkanisation bei möglichst hoher Temperatur und damit in kurzer Zeit erfolgen kann, um eine wirtschaftlichere Ausnutzung der Betriebseinrichtungen zu ermöglichen. Andererseits ist es von Vorteil, wenn die An- und Ausvulkanisationstemperatur nahe beisammen liegen, soferne nur gewährleistet ist, daß das Treibmittel sich bei der Anvulkanisationstemporatur noch nicht zersetzt und die Mischung noch nicht •zu stark anvulkanisiert, um in der zweiten Stufe eine richtige Expansion zu ermöglichen. ' ■ _

Neehdem andererseits die Zersetzungstemperatur von reinem Azodicarbonamid über 200⁰C liegt, kann es in Einzelfällen vorteilhaft sein, dieselbe durch Zugabe an sich bekannter basischer oder saurer Kicker-Substanzen, oder eines zwei- oder dreiwertigen Alkohols (z.B. Glykol oder Glycerin), einer Bleioder Zirkseife etc. etwas herabzusetzen, soferne diese Wirkung nicht von bereitn in der Kautschukmischung vorhandenen Bestandteilen, wie Zinkweiß, Stearinsäure, Thluram, halogenhältif en Substanzen, etc. erfolgt.

Auch das Auftreten eines Treibeffektes bei der Anvulkanisationstemperatur kann durch Zusatz geeigneter Stoffe, wie z.B. Faktis, sowie durch die erwähnte Auswahl gröberer Körnungen des Treibmitteln verhindert werden-.

Bei Einhaltung der erfind mriSgersH^en Arfceit.sbeflir.rnmgon differieren Uberrasohenderweine die Anvulkanir.ations tempera tür und nie AusvuJkar.ispUonstemperatrr in tm r enjr^n Gr-Tizen, z.B. inm-rhnll 10 - 1'/¹C."

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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung von Zellgummi aus allen üblichen Kautschukmischungen, wie insbesondere Naturkautschuk, Styrolbutadienkautschuk, synthetischer Isoprenkautschuk, Isobutylenisoprehkautschuk, Nitrilbutadienkautschuk, Butadienkautschuk, Chloroprenkautscb.uk, Äthylenpropylenmischpolymerisaten, Äthylen-Propylen-Terpolymerei und chlor--.sulfonierten! Polyäthylen, allein oder in Mischungen miteinander.

BEISPIEL 1; Eine Mischung aus

100 Teilen Polychlorbutadien : "10 Teilen Faktis I 30 Teilen Ruß

15 Teilen naphthenischem Mineralöl 8 Teilen Magnesiumoxid 5 Tel]en Zinkoxid

2 Teilen Stearinsäure

7 Teilen Azodicarbonamid (z.B. Genitron AC.2)

wird 8 Minuten auf 151°C bei einem Druck von 2kg/cm vorgeheizt und 20 Minuten lang bei I65 C ohne Druck nachgeheizt, wobei die Blähung erfolgt, und ausvulkanisiert. Dabei wird gleichmäßger Zellgummi erzielt.

BEISPIEL 2; Eine Mischung aus

100 Teilen Chloropren 20 Teilen SRF-Ruß

5 Teilen Kreide 25 Teilen naphthenischem Mineralöl

8 Teilen Faktis

3 Teilen Faraffinöl

2 Teilen Stearinsäure

4 Teilen Magnesiumoxid

5 Teilen Zinkoxid

1 Teil 2-Kercaptoimidazolin 7 Teilen Azodicarbonamid

wird 15 Minuten bei 151⁰C in einer Niederdruck-Plattenpresse anvulkanisiert, entformt und in einem Umluftschrank mittels Heißluft PO Minuten bei 165⁰C fertigvulkanisiert. Eine derart hergestellte Platte von in^sprimglieh 5 mn expandiert dabei, auf etwa 12 mm, und wird anschließend auf zweimal je 6 mm gespplten.

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Die beiden PlattenhKlften werden nochmals bei 15I⁰C über eine automatische Vulkanisationsmaschine zur Anbringung eines Dessins geführt. Ein so hergestellter Zellgummi findet z.B. für die Herstellung von TaucheranzUgen Verwendung; er hat eine Dichte von 0,32, eine Festigkeit von 13 kg/cm^, eine Vfeiterreißfestigkeit von 2,7 kg/cm und eine Stichausreißfestigkeit von 3*7 kg/cm, sowie 65O % Dehnung. "'.·..'

BEISPIEL 3.8 '

100 Teile A'thylen/Propylen-Copolymer 25 Teile HAF-Ruß 25 Teile SRF-Ruß 50 Teile Paraffinöl 5 Teile Zinkoxid aktiv

5 Teile l,i-Di-tertiaY-butylperoxy-3,3,5~trimethy3-

'■■■■'..·-, eyclohexan (4C$ig)

0,32 Teile Schwefel

7 Teile Azodiearbonamid

werden gemischt und 23 Minuten bei I5I C vorgeheizt, 15 Minuten bei 170⁰C ausgeheizt, wobei gleichzeitig die Blähung stattfindet, sovfle anschließend noch 30 Minuten bei l4o°C getempert. Der erzielte Zellgummi weist eine Dichte von 0,25 g/enr, eine Festigkeit von 8,3 kg/cm und 250# Dehnung auf.

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BEISPIEL 4; Zur Herstellung von ZeIlgummi-Dichtungsplatten werden

100 Teile Chloropren 18 Teile SRF-Ruß 48 Teile Kaolin 26 Teile naphthenischec Mineralöl

8 Teile Faktis

*-· 3 Teile Paraffin

Φ .2 Teile Stearinsä'ui-e

?L A Teile Magnesiumoxid

W. ' 5 Teile Zinkoxid

-* · 1 Teil Mercaptoimidazolin

OT ·. 7 Teile Azodicarbonnmid

» ■ ■ ..' ' . '■ ■■■■■■■■-«■

gemischt, 10 Minuten bei 155⁰C vor- und ;?0 Minuten bei )i^cj^l Bovrie 30 Minuten bei l^;i0o C getempert.

BADORfGINAL

Aus einer ursprünglich 10 mm starken Platte entsteht eine 28 mm starke Zellgummlplatte, die dann auf gewünschte Dichtungsplattenstärken gespalten werden kann. Der Zellgummi weist eine Dichte von 0,30, eine Festigkeit von 12 kg/cm , 300 % Dehnung, eine Weiterreißfestigkeit von 1,6 kp/em, eine Stichausreißfestigkeit von 3»2 kp/cm und einen Verformungfidruck
von 0,7 kp/ 25# auf.

- PatentansDrüche -

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Zellgummi, dadurch gekennzeichnet, daß vulkanisierbare Mischungen aus Natur- und/oder Kunstkautschuk mit organischen Treibmitteln zunächst durch Erhitzen unter einem geringen Druck von z.B. 1 - 3 kg/cm auf eine solche Temperatur anvulkanisiert werden, bei der noch keine merkliche Zersetzung des Treibmittels eintritt, und daß dann die Mischung auf eine höhere Temperatur erhitzt wird, bei der sich das Treibmittel rasch zersetzt und gleichzeitig die Ausvulkanisation erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung Stoffe zugesetzt werden, Vielehe die Zersetzungstemperatur des Treibmittels erniedrigen.

J>. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, daß der Mischung Stoffe zugesetzt werden, welche die Zersetzung des Treibmittels bei der Anvulkanisationstemperatur verhindern, wie z.B. Faktis.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dae Treibmittel in einer Korngröße zum Einsatz gelangt, die seine Zersetzung bei der Anvulkanisationstemperatur verhindert.

QES.M.B.H.

10 9 8 5 2/15E θ

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