DE1953624A1 - Bonding agent for the vulcanization of rubber mixtures on carrier materials and processes for their production - Google Patents
Bonding agent for the vulcanization of rubber mixtures on carrier materials and processes for their productionInfo
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Description
DEUTSCHE GOLD-UND SILBER-SCHEIDEANSTALT VORMALS ROESSLER Frankfurt/Main, tfeissfrauenstr. 9GERMAN GOLD AND SILVER SCHEIDEANSTALT FORMERLY ROESSLER Frankfurt / Main, tfeissfrauenstr. 9
Haftfestvermittler für die Aufvulkanisierung von Kautschukmischungen auf Trägermaterialien und Verfahren zu dessen Herstellung.Bonding agent for the vulcanization of rubber compounds on carrier materials and processes for their production.
Die Erfindung betrifft einen neuartigen Haftfestvermittler auf der Basis von Formaldehyd spendenden"Verbindungen für die Aufvulkanisierung von Kautschukmischungen, weiche zur Harz bildung mit Formaldehyd befähigte Phenole und/oder Amine enthalten, auf Trägermaterialien, wie Textilien und/oder Metalle.The invention relates to a novel bonding agent on the basis of formaldehyde donating "compounds for the vulcanization of rubber compounds, soft to resin Formaldehyde-capable phenols and / or amines on carrier materials such as textiles and / or contain Metals.
Gegenstände aus Kautschuk, die beträchtlichen dynamischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, wie Fahrzeugreifen, Transportbänder oder Treibriemen, werden im allgemeinen mit Textilien in Form von Kord oder Kreuzgeweben verstärkt. Dabei kommt es darauf an, dass die Kautschukschicht möglichst fest an dem ver stärkenden Textilmaterial haftet, gleichgültig ob es sich bei letzterem um natürliches Gewebe oder um Kunstfasern aus Polyestern oder aus Polyamiden handelt.Objects made of rubber that are subject to considerable dynamic loads such as vehicle tires, conveyor belts or drive belts, are generally reinforced with textiles in the form of cord or cross weave. There it comes on that the rubber layer adheres as firmly as possible to the reinforcing textile material, regardless of whether it is the latter to natural fabric or to synthetic fibers made of polyesters or made of polyamides.
Man präpariert zu diesem Zweck bekanntlich das Textilgewebe mittels Kautschuklatex und einem Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukt, wobei als Phenol meist Resorcin zum Einsatz kommt. Diese Harzkomponente tritt einerseits in Reaktion mit den funktioneilen Gruppen des jeweiligen Textilmaterials, andererseits mit dem verwendeten Elastomeren und bewirkt so die Haftung der aufgebrachten Gummischicht auf dem Gewebe.It is known that the textile fabric is prepared for this purpose using rubber latex and a phenol-formaldehyde condensation product, Resorcinol is usually used as the phenol. On the one hand, this resin component reacts with the functional groups of the respective textile material, on the other hand with the elastomer used and so causes the adhesion of the applied rubber layer to the fabric.
Wird nun das Elastomere, sei es natürlicher oder synthetischer Kautschuk, wie üblich, mit Russ als Füllstoff verstärkt und dieser Mischung Resorcin und Hexamethylentetramin, letzteres ale FormaldehydspeÄder, zugesetzt, dann tritt die HarzbildungIf the elastomer, be it natural or synthetic rubber, is reinforced with carbon black as a filler, as usual, and resorcinol and hexamethylenetetramine, the latter as formaldehyde generators, are added to this mixture, then resin formation occurs
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während der Vulkanisation ein und bewirkt die Haftung des Vulkanisats auf den präparierten oder unpräparierten Textilien. Die in der Praxis gesteigerten Anforderungen an einen solchen Verbundkörper erfordern jedoch eine möglichst hohe Haftung des Elastomeren am Gewebe, damit auch bei stärkerer dynamischer Beanspruchung die gefüllte Gummischicht und das Textilgewebe sich nicht voneinander lösen.during vulcanization and causes the vulcanizate to adhere to the prepared or unprepared textiles. However, the increased demands placed on such a composite body in practice require the highest possible adhesion of the elastomer on the fabric, so that the filled rubber layer and the textile fabric even under greater dynamic stress do not separate from each other.
Nach einem bekannten Verfahren kann eine Verbesserung der Haftung von Mischungen aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk auf präparierten und unpräparierten Textilien mittels Kondensationsprodukten aus Phenolen bzw. Aminen und zur Harzbildung befähigten Aldehyden dadurch erreicht werden, dass man eine Kautschukmischung verwendet, in welche als Füll- · stoff aktive Kieselsäure in Mengen von Io bis 1oo Gew.-Teilen, berechnet auf 1oo Gew. Teile Kautschuk, allein oder im Verschnitt mit Russ eingearbeitet ist, wobei als aktive Kieselsäuren sowohl die aus Wasserglas mittels Säuren in feinverteilter, amorpher Form gefällten, wie auch die auf thermischem Wege direkt als feinverteiltes Pulver erzeugten Kieselsäuren mit einer spezifischen Oberfläche nach BET von 3o - 4oo m /g und einer mittleren Prlmärteilchengrösse von 1o - hoo Mikron verwendet werden können. Dabei wird durch Reaktion der Harzkomponenten mit den funktioneilen Gruppen des Textilmaterials, des Kautschuks und des Verstärkerfüllstoffes eine wesentliche Erhöhung der Haftwerte ermöglicht.According to a known method, an improvement in the adhesion of mixtures of natural or synthetic rubber on prepared and unprepared textiles by means of condensation products of phenols or amines and aldehydes capable of resin formation can be achieved by using a rubber mixture in which as a filler active silicic acid in amounts of from Io to 1oo parts by weight, calculated on 1oo wt. parts of rubber, is incorporated alone or in a blend with carbon black, wherein as active silica, both precipitated from water glass by means of acids in finely distributed, amorphous form, as well as the Silicas produced thermally directly as finely divided powder with a specific BET surface area of 3o - 400 m / g and an average primary particle size of 1o - hoo microns can be used. The reaction of the resin components with the functional groups of the textile material, the rubber and the reinforcing filler enables a significant increase in the adhesion values.
Von optimaler Wirksamkeit haben sich dabei Kondensationsprodukte aus Resorcin und Formaldehyd gezeigt. Durch Vermählen von gleichen Teilen Resorcin und feinstteiligen Kieselsäuren oder adsorptive Auftragung einer Lösung der Harzbildner auf die Kieselsäure kann der Nachteil der schwierigen Dispergierbarkelt des Resorcins behoben werden· Als Formalde- Condensation products of resorcinol and formaldehyde have proven to be optimally effective. By grinding of equal parts of resorcinol and finely divided silicas or adsorptive coating a solution of the resin formers on the silica, the disadvantage of the difficult Dispergierbarkelt of resorcinol are fixed · As Fo rmal de-
1 098 19/197 31 098 19/197 3
hydkomponente bzw. Formaldehyddonator dient feinstgemahlenes Hexamethylentetramin, welches während der Vulkanisation»temperatur den für die Harzbildung mit dem Resorcin erforderlichen Formaldehyd entwickelt.The hyd component or formaldehyde donor is used for finely ground products Hexamethylenetetramine, which during the vulcanization »temperature those required for resin formation with the resorcinol Formaldehyde developed.
Wenn auch mit diesem System, besonders bei Naturkautschuk und auch verschiedenen synthetischen Kautschukaorten, sehr gute Wirksamkeit erzielt wurde, so hat sich doch im Laufe der weiteren Entwicklungsarbeiten gezeigt, dass mit Hexamethylentetramin nicht für jede Rezeptur optimale Haftwerte erzielt werden können. Hinzu kommt eine gewisse faserschädigende Wirkung bei Polyesterfasern infolge der bei d*er Zersetzung des Hexamethylentetramins entstehenden Amine bzw. des ™Even if with this system, especially with natural rubber and Also various synthetic rubber aortas, very good effectiveness was achieved, so it has in the course of the Further development work has shown that hexamethylenetetramine does not achieve optimal adhesion values for every formulation can be. In addition, there is a certain amount of fiber damage Effect on polyester fibers as a result of the amines or TMs formed during the decomposition of hexamethylenetetramine
Ammoniaks.Ammonia.
Die Erfindung ging von der Aufgabenstellung aus, als Haftfestvermittler für die Aufvulkanisierung von Füllstoffe, insbesondere Kieselsäure, enthaltenden Kautschukmischungen, welche zur Harzbildung mit Formaldehyd befähigte Phenole und/oder Amine enthalten, auf Trägermaterialien einen Formaldehyddonator anzugeben, der die mit Hexamethylentetramin beobachteten Nachteile nicht aufweist und ausserdem ebenso wie Hexamethylentetramin erst bei der angewandten Vulkanisationsteraperatur der Kautschukmischungen Formaldehyd für den Kondensationsprozess mit Resorcin abgibt. IThe invention was based on the task as a bonding agent for the vulcanization of rubber compounds containing fillers, in particular silica, which contain phenols and / or amines capable of resin formation with formaldehyde, a formaldehyde donor on carrier materials indicate that does not have the disadvantages observed with hexamethylenetetramine and, moreover, as well Hexamethylenetetramine only with the applied vulcanization temperature of rubber compounds formaldehyde for the Gives off condensation process with resorcinol. I.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass von den möglichen Formaldehyddonatoren, wie z.B. den (06-» ß~ und/ - Polyoxymethylene), diee£- Polyoxymethylene als Formaldehyddonatoren für den genannten Anwendungszweck die höchste Wirksamkeit ergeben.It has surprisingly been found that of the possible formaldehyde donors, such as, for example, the (06- » ß ~ and / - polyoxymethylenes), the ε-polyoxymethylenes as formaldehyde donors for the stated application are most effective.
Bei denö6- Polyoxymethylenen handelt es sich um Gemische linearer Polyoxyraethylenglycole des TypsThe 6-polyoxymethylenes are mixtures linear polyoxyraethylene glycols of the type
HO · (CH2O)n - H,HO (CH 2 O) n - H,
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deren durchschnittlicher Kondensationsgrad η (Kettenlänge der Formaldehyd-Einheiten) nicht unter 1oo liegt, sondern etwa in der Gröss.enordnung von über 2oo·whose average degree of condensation η (chain length of the Formaldehyde units) is not less than 100, but in the order of magnitude of over 2oo
Die Herstellung dieser Formaldehyddonatoren, im folgenden als FOD bezeichnet, erfolgt auf relativ einfache Weise durch ca. dreitägiges Tempern von Paraformaldehyd HO · (CH θ) · H (n, mittlere Kettenlänge >·3ο - 1oo) bei ca. 7o° C. Dieser Paraformaldehyd wird durch Kondensation von wässriger Forrnalde· hydlösung unter Zusatz einer geringfügig erhöhten Säurekonzentration erhalten. Überraschenderweise ist es nichtThese formaldehyde donors, referred to below as FOD, are produced in a relatively simple manner 3-day tempering of paraformaldehyde HO · (CH θ) · H (n, mean chain length> · 3ο - 1oo) at approx. 7o ° C. This Paraformaldehyde is produced by condensation of aqueous formaldehyde solution with the addition of a slightly increased acid concentration obtain. Surprisingly, it isn't
möglich, FOD durch Tempern von N-Paraformaldehyd zu erhalten. N-Paraformaldehyd wird durch Kondensation von wässriger Formaldehydlösung, die üblicherweise nur eine sehr geringe Menge an Ameisensäure enthält, hergestellt.possible to obtain FOD by annealing N-paraformaldehyde. N-Paraformaldehyde is produced by the condensation of aqueous Formaldehyde solution, which usually contains only a very small amount of formic acid, is produced.
Bei der Herstellung von FOD kann man weiterhin so vorgehen, dass zunächst durch Behandeln des Paraformaldehyds die evtl. noch vorhandenen niedermolekularen Anteile mittels stark verdünnter Schwefelsäure oder Natronlauge entfernt werden. Der nach Filtration verbliebene Rückstand wird nach Auswaschen mit Wasser anschliessend wiederum unter den gleichen Bedingungen, d.h., ca. 3 Tage bei etwa 7o C, getempert.In the production of FOD, one can continue to proceed in such a way that, by treating the paraformaldehyde, the possible Any remaining low molecular weight components can be removed using highly dilute sulfuric acid or sodium hydroxide solution. The residue remaining after filtration is then washed out with water again under the same Conditions, i.e., about 3 days at about 7o C, annealed.
Die Brauchbarkeit des auf diese Weise erhaltenen FOD für den genannten Anwendungszweck kann dadurch überprüft werden, dass das Produkt praktisch nicht mehr nach den Bedingungen des sog. "Resorcin-Tests", wie er im U.S. Patent 2 4p1 981 und U.S.-Patent 2 5"·9 55o beschrieben ist, reagiert.The usefulness of the FOD obtained in this way for the stated application can be checked by that the product practically no longer meets the conditions of the so-called "resorcinol test", as it is in U.S. U.S. Patent 2 4p1,981 and U.S. Patent 2,5 "x 9,550.
Im Vergleich zu Hexamethylentetramin können mit FOD, wie aus den folgenden Beispielen zu ersehen ist, besonders bei peroxidisch vernetzten SBR-Mischungen, Hypalon, EPDM-Haftmischungen sowie bei Chloaopren-Kautschuk bei PolyesterCompared to hexamethylenetetramine, as can be seen from the following examples, FOD can be used particularly with peroxidically crosslinked SBR mixtures, Hypalon, EPDM adhesive mixtures as well as chloaoprene rubber for polyester
1098 19/19731098 19/1973
und Polyester-Nylon-Mischgeweben bessere Haftwerte erreicht werden.and polyester-nylon blended fabrics, better adhesion values can be achieved.
Die Herstellung der in den Beispielen angegebenen Mischungen erfolgt in bekannter Weise, indem entweder aktive Kieselsäuren und Resorcin der Kautschukmischung getrennt zugesetzt und im Kneter gemischt werden oder zuerst Vormischungen aus Resorcin und aktiver Kieselsäure hergestellt und diese unter Ergänzung weiterer, aktiver Kieselsäure bis zur Erreichung der Gesamtmenge an Füllstoff dem Kautschukfell auf der Walze zugemischt werden. Die Zumischung des FOD kann in gleicher Weise erfolgen.The mixtures given in the examples are prepared in a known manner, either by adding active silicas and resorcinol added separately to the rubber mixture and im Kneaders are mixed or premixes of resorcinol and active silicic acid are first produced and these are supplemented further active silica until the total amount is reached of filler are added to the rubber sheet on the roller. The FOD can be mixed in in the same way.
Es wurde bereits erwähnt, dass man das Resorcin, gelöst in einem geeigneten Lösungsmittel, wie Toluol, direkt auf* die Kieselsäure als Trägersubstanz aufbringen kann, wobei das Phenolderivat adsorptiv gebunden wird. Nach Trocknung unter Wiedergewinnung des Lösungsmittels wird dann die überzogene Kieselsäure in Pulverform der Kautschukmischung auf der Walze oder im Kneter zugesetzt.It has already been mentioned that resorcinol can be dissolved in a suitable solvent, such as toluene, can apply directly to the silica as a carrier substance, the Phenol derivative is bound adsorptively. Then, after drying with recovery of the solvent, the coated Silica in powder form of the rubber mixture on the Roll or in the kneader added.
In gleicher Weise wie das Resorcin kann man auch die zweite· Harzkomponente FOD als Aldehydspender, zwecks besserer Verteilung und leichterer Einmischbarkeit im Kautschuk mit der aktiven Kieselsäure vermählen oder in Lösung adsorptiv auf die Kieselsäure aufbringen. Der Zusatz zur Kautschukmischung erfolgt dann nach der Einmischung der ersten Komponenten, unter Ergänzung entsprechender weiterer Mengen Kieselsäure und gegebenenfalls unter Zusatz von aktivem Russ als weiteren Füllstoff. Wie bekannt, wird die Gewebehaftung noch begünstigt durch innigen Kontakt der Silanolgruppen an der Kieselsäureoberfläche rait den funktionellen Gruppen der Kautschuke.In the same way as resorcinol, one can also use the second Resin component FOD as an aldehyde donor, for better distribution and easier mixing in the rubber with the Grind active silica or apply it to the silica by adsorption in solution. The addition to the rubber mixture then takes place after the first components have been mixed in, with the addition of corresponding additional amounts of silica and optionally with the addition of active soot as a further Filler. As is known, the tissue adhesion is still favored through intimate contact of the silanol groups on the silica surface it increases the functional groups of the rubbers.
Als aktive Kieselsäure können sowohl die aus Wasserglaslösungen mittels Mineralsäuren in feinverteilter, amorpher Form gefällten, wie auch die auf thermischem Wege direkt als feinverteiltes Pulver erzeugten Kieselsäuren mit einer spez. Oberfläche nach BET von Jo - 4oo m /g und einer mittlerenBoth those precipitated from water glass solutions by means of mineral acids in finely divided, amorphous form, as well as those produced by thermal means directly as finely divided powder with a spec. BET surface area of Jo - 400 m / g and a medium one
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- 6 Primärteilcnengrösse von 1o - 4o m Mikron verwendet werden.- 6 primary part sizes 1o - 4o m microns can be used.
In den nachfolgenden Beispielen werden die rait FOD erzielten Haftungsergebnisse anhand geeigneter Mischungsrezepte wiedergegeben.The rait FOD achieved in the following examples Adhesion results are reproduced on the basis of suitable mixing recipes.
Beispiel 1 ι Styrol-Butadien/Na turlcautschiik-Verschnitt 75/25Example 1 ι styrene-butadiene / natural rubber blend 75/25
Mischung 1 mit Hexa- Mischung 2 mit FOD methylentetraminMixture 1 with Hexa Mixture 2 with FOD methylene tetramine
Styrol-ButadienStyrene butadiene
^ Copolymerisat (SBR 15o2) 75^ Copolymer (SBR 15o2) 75
Naturkautschuk 25Natural rubber 25
Phenyl-iS-Naphthyl amin 1Phenyl-iS-naphthylamine 1
Aktivruss 3oActive soot 3o
Aktive Kieselsäure 12,5Active silica 12.5
Hocharom. Weichmacher 7High aroma. Plasticizer 7
Zinkoxid 1oZinc oxide 1o
Schwefel 2,3Sulfur 2.3
SuIfenamidbeschleuniger 1,4 1,4Sulfenamide accelerator 1.4 1.4
Cofill 11 6 6 -Cofill 11 6 6 -
Hexamethylentetramin 1,5 ~Hexamethylenetetramine 1.5 ~
FOD 26 - 1,5FOD 26 - 1.5
Diphenylguanidin - ο,k Diphenylguanidine - ο, k
Vulkanisation 3o Min/i5o° CVulcanization 3o min / 15o ° C
Haftung (kp/2,5 cm)Adhesion (kp / 2.5 cm)
an Polyamid nicht präpariert 18,5 22on polyamide not prepared 18.5 22
an Polyester nicht präpariert 12 16not prepared on polyester 12 16
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Beispiel 2? Chlorsulfoniertes Polyäthylen Example 2 ? Chlorosulfonated polyethylene
Mischung 1 mit Hexa- Mischung 2 mit FOD methy1entetraminMixture 1 with hexa-Mixture 2 with FOD methy1entetramine
ChlorsulfoniertesChlorosulfonated
Polyäthylen 1oo 1ooPolyethylene 1oo 1oo
Aktivruss 3o 3oActive soot 3o 3o
Aktive Kieselsäure 12 12Active silica 12 12
Naphten. Weichmacher 1o IoNaphtha. Plasticizer 1o Io
Magnesia usta 1o * IoMagnesia usta 1o * Io
PbO Id 1oPbO Id 1o
Alterungsschutzmittel 2 2Anti-aging agents 2 2
Dibenzothiazyldisulfid o,5 o,5Dibenzothiazyl disulfide o, 5 o, 5
Dipentymethylenthiuram-Dipentymethylene thiuram
tetrasulfid ο,75 ο,75tetrasulfide ο, 75 ο, 75
Cofill 11 6 6Cofill 11 6 6
Hexamethylentetramin 1,5Hexamethylenetetramine 1.5
FOD 26 - 1,5FOD 26 - 1.5
Vulkanisation 2o Min/i6o° CVulcanization 2o min / 16o ° C
Haftung (kp/2,5 cm)Adhesion (kp / 2.5 cm)
an Polyamid nicht präpariert 1,5 13on polyamide not prepared 1.5 13
an Polyester nicht präpariert k 1^not prepared on polyester k 1 ^
-B--B-
1098 19/ 197 3"1098 19/197 3 "
Beispiel 3: Chioropren-Kautschule Example 3: Chioroprene chewing school
Mischung 1 mit Hexa- Mischung 2 mit FOdMixture 1 with Hexa Mixture 2 with FOd
Vulkanisation 2o Min/i5o° C Haftung (kp/2,5 cm)Vulcanization 2o min / i5o ° C adhesion (kp / 2.5 cm)
an Polyamid nicht präpariert 24not prepared on polyamide 24
an Polyester nicht präpariert 39not prepared on polyester 39
9 -9 -
109819/1973 BAD ORfQtNAL109819/1973 BAD ORfQtNAL
Beispiel 4: Äthylen-Propylen-Terpolymer Example 4: ethylene-propylene terpolymer
Mis ellung 1 mir. Ilexa- Mis ellung 2 mit FOD methylentetraminMis osition 1 me. Ilexa Mis ellation 2 with FOD methylentetramine
Ä tliy 1 en-Propy 1 en-Ä tliy 1 en-Propy 1 en-
Terpolymer . loo 1ooTerpolymer. loo 1oo
Aktive Kieselsäure 15 15Active silica 15 15
Aktivruss 25 25Active carbon 25 25
Naphthen. Weicamacher 5 5Naphtha. Weicamacher 5 5
Stearinsäure 3 p 3Stearic acid 3 p 3
Zinkoxid 5 ^Zinc oxide 5 ^
Cofill 11 6 6Cofill 11 6 6
Tetrametlaylthiuramdisulf id 1,7 1Tetrametlaylthiuram disulfide 1.7 1
Mercaptobenzothiazol 1 1Mercaptobenzothiazole 1 1
Schwefel 1,6 1,6Sulfur 1.6 1.6
Hexamethylentetramin 1,5 -Hexamethylenetetramine 1.5 -
FOD 26 - 1,5FOD 26 - 1.5
Vulkanisation 3ο Min/i6o CVulcanization 3ο min / i6o C
Haftung (kp/2,5 cm)Adhesion (kp / 2.5 cm)
an Polyamid nicht präpariert 15 . 2onot prepared on polyamide 15. 2o
an Polyester nicht präpariert 13 2Bnot prepared on polyester 13 2 B
109819/1973109819/1973
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |