DE19859257A1 - Elastomermaterial - Google Patents

Elastomermaterial

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Abstract

Elastomermaterial, insbesondere als Dichtungsmaterial zum Einsatz bei ölgeschmierten Kraftmaschinen, wobei es sich bei dem Elastomercompound um einen Blend aus einem Fluorkautschuk (FKM) und mindestens einem zweiten Elastomeren handelt, der den Fluorkautschuk als Minoritätskomponente mit 5 bis 30 phr enthält.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung eines Elastomermaterials, das eine hohe thermische und chemische Beständigkeit insbesondere als Dich­ tungsmaterial zum Einsatz bei ölgeschmierten Kraftmaschinen aufweisen soll.
Stand der Technik
Bei modernen Kraftmaschinen werden zur Erfüllung unterschiedlicher Aufgaben mehr und mehr Öltypen mit aggressiven Additivpaketen eingesetzt (basische Zuschlagstoffe, im besonderen aminische Komponenten). Insbesondere trifft dies auf Getriebeöl zu. Diese Additive haben sehr häufig eine Veränderung der elastischen Eigenschaften von Dichtungsmaterialien zur Folge, die nach kurzer Einsatzdauer zum Ausfall des Elastomermaterials führen. Dies trifft ebenfalls auf die am Markt erhältlichen Fluorkautschuke zu. Um eine bessere Ölbestän­ digkeit zu erreichen, wurden unterschiedliche neue Elastomermaterialien ent­ wickelt. Beispielsweise wurden Fluorkautschukpolymere (FKM) vorgestellt, die u. a. eine verbesserte Basenbeständigkeit aufweisen. Allerdings sind diese neuen Fluorkautschuke aufgrund ihres Preises nur für Spezialanwendungen vorstellbar. Ein anderer Ansatz beruht auf der Idee, FKM nicht als Homopoly­ mer einzusetzen, sondern als Elastomerblend. Zum einen handelt es sich um einen Verschnitt aus Acrylat-Polymer/FKM, zum anderen um einen Blend aus Ethylen-Acrylat Kautschuk/FKM. Die damit erreichten Ergebnisse waren jedoch nicht befriedigend, insbesondere nicht im Hinblick auf stark basische Additive wie z. B. Aminadditive, die im Öl vorhanden sind.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elastomermaterial zu schaffen, daß eine hohe thermische und chemische Beständigkeit aufweist, und das ins­ besondere als Dichtungsmaterial bei ölgeschmierten Kraftmaschinen eingesetzt werden soll.
Die Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Elastomermaterial aus einem Elastomerblend aus einem Fluorkautschuk (FKM) und mindestens aus einem zweiten Elastomer aus der Gattung eines Kautschuks gebildet wird, wobei der Anteil des Fluorkautschuks 5 bis 30 phr nicht übersteigen darf. In Versuchen zeigte sich überraschenderweise daß selbst der niedrige Anteil von Fluorkautschuk im Elastomerblend ausreichend ist, um die extrem geringe Relaxation von FKM in den Elastomerblend zu über­ tragen, was für Dichtmaterialien zwingend notwendig ist. Dieser synergetische Effekt hat zur Folge, daß es über den Einsatz von nur sehr geringen Mengen FKM in einem Elastomercompound möglich wird, eine hohe Beständigkeit des Materials gegenüber Basen, insbesondere Aminen mit einer weiterhin guten Temperatur- und Ölbeständigkeit, insbesondere der geringen Relaxation von FKM, zu vereinen. Diese Feststellung steht entgegengesetzt zu bisherigen Untersuchungen. Die bisherigen Überlegungen gingen davon aus, daß ein Elastomercompound basierend auf reinem/hohem Fluorkautschuk/anteil die höchste Beständigkeit in thermischer und chemischer Hinsicht hat. Es zeigt sich jedoch, daß ausgehend von einem bei 100% FKM liegenden Anteil die Ölbeständigkeit bei verringerten FKM-Anteilen sich nicht wesentlich verändert, bei etwa 30% FKM-Anteil jedoch stark ansteigt, um dann nach Erreichen eines Scheitelpunktes wieder abzufallen. Dieses Verhalten wurde bei Einsatztempe­ raturen von über 150°C getestet.
Neben der Fluorkautschukkomponente sind für die Herstellung der Elastomer­ blends besonders solche Elastomere geeignet, die eine hohe Polarität aufwei­ sen und peroxidisch vernetzbar sind. In Sonderfällen ist auch eine aminische Vernetzung möglich. Die Auswahl des mit dem Fluorkautschuk geblendeten zweiten, beziehungsweise dritten Elastomers wird neben ausreichender Tem­ peratur- und Medienbeständigkeit nach diesen Kriterien vorgenommen.
In Versuchen wurde ermittelt, daß als zweite und dritte Elastomere ein Copoly­ mer aus Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk, Tetrafluorethylen-Propylen-Kautschuk, Acrylat-Kautschuk oder einem hydriertem Nitril-Kautschuk besonders gute Er­ gebnisse liefert.
Bei der Herstellung eines Elastomerblends aus nur zwei Komponenten beträgt der Anteil des zweiten Elastomeren zwischen 70 und 95 phr. Mit zunehmendem anteil des zweiten Elastomers wurde das Elastomermaterial jedoch ungeeigne­ ter bei der Verarbeitung. Es zeigt sich, daß der Einsatz eines dritten Elastomers sich besonders günstig auf die Verarbeitung der FKM Blends auswirkt.
Anhand von zwei Beispielen wird die Erfindung nachstehend veranschaulicht.
Beispiel 1
Es wird ein peroxidisch vernetzter Polymerverschnitt aus einem Ethylen- Vinylacetat-(70%) Copolymer und einem Fluor Elastomer (Tetrapolymer) her­ gestellt. Es entsteht ein Bi-Blend mit den Anteilen von 80 phr Fluor Elastomer.
Die Ausgangswerte des Bi-Blends waren:
Härte Shore A: 66
Zugfestigkeit MPa: 15.1
Reißdehnung %: 180
Modul 100% MPa: 5,8
Nach einer 1000stündigen Lagerung bei 150°C des Bi-Blends in einem hoch (Amin-)additiviertem Mehrbereichsöl mit wurden folgende Werte festgestellt, wobei vergleichend die Änderungen der Reinkomponenten mit aufgeführt sind. Die bezogen auf die Blendzusammensetzung zu erwartenden Änderungen (arithmetrisch errechneter Mittelwert) sind in Klammern ebenfalls angegeben. Das überraschenderweise sehr gute Relaxationsverhalten im Vergleich zu den Reinkomponenten ist abweichend bereits nach 300 Stunden angegeben, da die Reinkomponenten vor Erreichen der 1000 Stunden Marke ausfielen.
Diese Werte sind positiv und werden mit den bisher üblichen Polymerverschnit­ ten nicht erreicht.
Beispiel 2
Für die Herstellung eines Tri-Blends wird wie im Beispiel 1 ein Ethylen- Vinylacetat- (70%) Copolymer und ein Fluor Elastomer (Tetrapolymer) benutzt. Der Anteil des Ethylen-Vinylacetat-Copolymers beträgt wiederum 80 phr, wäh­ rend der Anteil des Fluor Elastomers auf 10 phr reduziert wurde. Die restlichen 10 phr werden durch die Tetrafluorethylenpropylen Copolymer ausgefüllt.
Die Ausgangswerte des Tri-Blends sind mit denen des Bi-Blends vergleichbar.
Härte Shore A: 63
Zugfestigkeit MPa: 16,5
Reißdehnung %: 192
Modul 100% MPa: 5,5
Nach einer Lagerung unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 wer­ den die nachstehenden Ergebnisse erzielt:
Diese Werte sind neben der weiterhin überraschend geringen Relaxation insbe­ sondere bezüglich der Volumenänderung verbessert. Darüberhinaus erwies sich die Verarbeitung des Tri-Blends bedeutend günstiger als die des Bi- Blends.

Claims (4)

1. Elastomermaterial insbesondere als Dichtungsmaterial zum Einsatz bei ölgeschmierten Kraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Elastomerblend basierend auf einem Fluorkautschuk (FKM) und mindestens einem zweiten Elastomeren handelt, wobei der Fluor­ kautschuk die Minoritätskomponente (5 bis 30 phr) bildet.
2. Elastomermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomeren Blendpartner vom Fluorkautschuk eine hohe Polarität auf­ weisen und peroxidisch (aminisch) vernetzbar sind.
3. Elastomermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der elastomeren Blendpartner vom Fluorkautschuk 70 bis 95 phr beträgt.
4. Elastomermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite und dritte Elastomere ein Copolymer aus Ethylen-Vinyl- Acetat, Tetrafluorethylen-Propylen-Kautschuk, Acrylat-Kautschuk oder einem hydrierten Nitril-Kautschuk eingesetzt wird.
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