DE19908452A1

DE19908452A1 - Verstärkungsverbundmaterial

Info

Publication number: DE19908452A1
Application number: DE1999108452
Authority: DE
Inventors: Kouichi Masaaki
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 1999-09-09
Also published as: JPH11246703A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verstärkungsverbund material für ein Polymer wie Gummi oder ein synthetisches Harz.

Üblicherweise wird ein Verbundmaterial zu einem Polymer wie Gummi oder einem synthetischen Harz hinzugegeben, um dessen physikalische Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Schermodul Härte, Elastizität, Reibungskoeffizient etc. zu verbessern. Ein solches Verbundmaterial wird als Verstärkungsverbundmaterial bezeichnet. Als solche Verstärkungsmaterialien sind Kohlenstoff, leichte Hydroxycalciumcarbonate, Siliciumoxid, kolloidales Calciumcarbonat etc. verwendet worden. Seit kurzem besteht in industriellen Anwendungen eine zunehmende Anzahl von Polymermaterialien wie synthetischem Gummi, ein steigender Bedarf an Ruß, Silica (weißer Kohlenstoff) und Ton als Verstärkungsmaterial, das in das Polymer eingearbeitet wird.

Dieser steigende Bedarf an Verstärkungsverbundmaterialien hat deren Preis hochgehalten. Dies hat verhindert, daß Produkte, die aus einem Polymermaterial wie Gummi oder einem synthetischen Harz mit Verstärkungsmaterialien hergestellt werden, niedrigere Produktionskosten aufweisen.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen. Das heißt, ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verstärkungsmaterial bereitzustellen, das bei niedrigeren Kosten einen Verstärkungsgrad besitzt, der nicht geringer ist als der von bekannten Verstärkungsmaterialien wie Ruß.

Um dieses Ziel zu erreichen, haben die Erfinder dieser Anmeldung umfangreiche Forschungsarbeiten durchgeführt und gefunden, daß ein natürlicher Zeolith, der einen Korndurchmesser von nicht mehr als 5 µm und vorzugsweise nicht mehr als 4 µm aufweist, einen Verstärkungsgrad bereitstellt, der nicht geringer ist als der bekannter Verstärkungs materialien wie Ruß, bei dem die Körnchen innerhalb eines engen Durchmesserbereiches verteilt sind. Dies führte zu der vorliegenden Erfindung.

Daher ist ein Verstärkungsverbundmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung ein Zeolith, der einen Korndurchmesser von nicht mehr als 5 µm und vorzugsweise nicht mehr als 4 µm aufweist, bei dem die Körnchen innerhalb eines engen Durchmesserbereiches verteilt sind.

Vorzugsweise beträgt der durchschnittliche Korndurchmesser des Zeoliths nicht mehr als 1,4 µm, und besonders bevorzugt nicht mehr als 1,2 µm. Der Zeolith kann ein natürlicher Zeolith sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 stellt einen Graphen dar, der vergleichend die Zugstärke der Probenstücke A, B und C zeigt;

Fig. 2 stellt einen Graphen dar, der vergleichend die Zugstärke der Probenstücke A, D und E zeigt.

Fig. 3 stellt einen Graphen dar, der eine Korngrößenverteilung eines im Probenstück A eingeschlossenen Zeoliths zeigt;

Fig. 4 stellt einen Graphen dar, der eine Korngrößenverteilung eines im Probenstück B eingeschlossenen natürlichen Zeoliths zeigt; und

Fig. 5 stellt einen Graphen dar, der eine Korngrößenverteilung eines im Probenstück C eingeschlossenen natürlichen Zeoliths zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Ein Zeolith, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise ein preiswerter, natürlicher Zeolith und kann aber auch ein synthetischer Zeolith sein.

Ausführungsform 1

Das Probenstück A (das nachfolgend als "A" bezeichnet wird) wurde hergestellt, indem 100 Gewichtsteile eines ternären Ethylen-Propylen-Dien-Polymerisationselastomers (das nachfolgend als "EPDM" bezeichnet wird) gleichmäßig vermischt wurden mit
50 Gewichtsteilen eines natürlichen Zeoliths, der zerstoßen und in Körnchen mit Korndurchmessern von nicht größer als 3,73 µm mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 1,20 µm klassifiziert worden war,
5 Gewichtsteile eines Paraffinöls,
2 Gewichtsteile Stearinsäure,
5 Gewicht steile eines die Vernetzung verstärkenden Mittels und
0,5 Gewichtsteile Schwefel.

Eine Korngrößenverteilung des natürlichen Zeoliths ist in Fig. 3 gezeigt. Für "A" betrug die gemessene Zugstärke (MPa) 13,3.

Vergleichsbeispiel 1

Das Probenstück B (das nachfolgend als "B" bezeichnet wird), wurde hergestellt, indem 100 Gewichtsteile EPDM gleichmäßig vermischt wurden mit
50 Gewichtsteilen eines natürlichen Zeoliths, der zerstoßen und in Körnchen mit einem Korndurchmesser von nicht mehr als 11 µm mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 3,93 µm klassifiziert worden war,
5 Gewichtsteilen des Paraffinöls,
2 Gewichtsteilen Stearinsäure,
9 Gewichtsteilen des die Vernetzung verstärkenden Mittels und
0,5 Gewichtsteilen Schwefel.

Eine Korngrößenverteilung des natürliche Zeoliths ist in Fig. 4 gezeigt. Für "B" betrug die gemessene Zugstärke (MPa) 7,7.

Vergleichsbeispiel 2

Das Probenstück C (das nachfolgend als "C" bezeichnet wird) wurde hergestellt, indem 100 Gewichtsteile EPDM gleichmäßig vermischt wurden mit
50 Gewichtsteilen eines natürlichen Zeoliths, der zerstoßen und in Körnchen mit Körnchendurchmessern von nicht mehr als 26,2 µm mit einem durchschnittlichem Durchmesser von 8,48 µm klassifiziert worden war,
5 Gewichtsteilen des Paraffinöls,
2 Gewichtsteilen Stearinsäure,
9 Gewichtsteilen des die Vernetzung verstärkenden Mittels und
0,5 Gewichtsteilen Schwefel.

Eine Korngrößenverteilung des natürlichen Zeoliths ist in Fig. 5 gezeigt. Für "C" betrug die gemessene Zugstärke (MPa) 6,1.

Vergleichsbeispiel 3

Das Probenstück D (das nachfolgend als "D" bezeichnet wird) wurde hergestellt, indem 100 Gewichtsteile EPDM gleichmäßig vermischt wurden mit
50 Gewichtsteilen eines Rußes,
5 Gewichtsteilen des Paraffinöls,
2 Gewichtsteilen Stearinsäure,
9 Gewichtsteilen des die Vernetzung verstärkenden Mittels und
0,5 Gewichtsteilen Schwefel.

Für "D" betrug die gemessene Zugstärke (MPa) 13,4.

Vergleichsbeispiel 4

Das Probenstück E (das nachfolgend als "E" bezeichnet wird) wurde hergestellt, indem 100 Gewichtsteile EPDM gleichmäßig vermischt wurden mit
50 Gewichtsteilen feuchtem Silica,
5 Gewichtsteilen des Paraffinöls,
2 Gewichtsteilen Stearinsäure,
9 Gewicht steilen des die Vernetzung verstärkenden Mittels und
0,5 Gewichtsteilen Schwefel. Für "E" betrug die gemessene Zugstärke (MPa) 12,8.

Fig. 1 stellt einen Graphen dar, der vergleichend die Zugstärkewerte der Probenstücke A, B und C zeigt. Fig. 2 stellt einen Graphen dar, der vergleichend die Zugstärkewerte der Probenstücke A, D und E zeigt. Wie in den Fig. 1 und 3 bis 5 gezeigt ist, besitzt das Probenstück A, das einen natürlichen Zeolith einschließt, der zerstoßen und klassifiziert worden war, um einen Körnchendurchmesser von nicht mehr als 3,73 µm mit einer scharf abgegrenzten Korngrößenverteilung aufzuweisen, eine bessere Zugstärke als die Probenstücke B und C, die einen natürlichen Zeolith einschließen, der zerstoßen und klassifiziert worden war, um größere Durchmesser mit einer breit verteilten Korngrößenverteilung aufzuweisen. Mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 sei ebenfalls angemerkt werden, daß das Probenstück A die gleiche Zugstärke wie die Probenstücke D und E aufweist, die einen üblichen Ruß oder feuchtes Silica einschließen.

Ausführungsform 2

Ein Probenstück wurde hergestellt, indem 100 Gewichtsteile EPDM gleichmäßig vermischt wurden mit
40 Gewichtsteilen eines Talks,
15 Gewichtsteilen eines Rußes,
70 Gewichtsteilen desselben natürlichen Zeoliths wie in Ausführungsform 1,
85 Gewichtsteilen eines Weichmachers,
3 Gewichtsteilen eines Mittels zur Erhöhung der Formbarkeit,
9 Gewichtsteilen eines die Vernetzung verstärkenden Mittels und
0,5 Gewichtsteilen eines Vernetzungsmittels.

Dieses Probenstück wurde auf Härte (Punkt), Zugstärke (MPa) und Dehnungsverhältnis (%) gemäß JIS (Japanischer Industriestandard) vermessen, um die in Tabelle 1 gezeigten Ergebnisse zu erhalten.

Vergleichsbeispiel 5

Ein Vergleichsprobenstück wurde hergestellt, indem 100 Gewichtsteile EPDM gleichmäßig vermischt wurden mit
50 Gewichtsteilen des Talks,
30 Gewichtsteilen eines Calciumcarbonats,
45 Gewichtsteilen des Rußes,
85 Gewichtsteilen des Weichmachers,
3 Gewichtsteilen des Mittels zur Verbesserung der Formbarkeit,
9 Gewichtsteilen des die Vernetzung verstärkenden Mittels und
0,5 Gewichtsteilen des Vernetzungsmittels.

Dieses Teststück wurde auf Härte (Punkt), Zugstärke (MPa) und Dehnungsverhältnis (%) gemäß JIS vermessen, um das ins Tabelle 1 gezeigte Ergebnis zu erhalten.

Tabelle 1

Die Ausführungsform 2 schließt 70 Gewichtsteile eines natürlichen Zeoliths mit einem um 30 Gewichtsteile verringerten Anteil Ruß ein, was der hauptsächliche Unterschied zu der konventionellen Verbindung des Vergleichsbeispiels 5 ist. Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, besitzt das Probenstück der Ausführungsform 2 eine bessere Zugstärke und ein besseres Dehnungsverhältnis als das Vergleichsteststück des Vergleichsbeispiels 5. Dies zeigt, daß der natürliche Zeolith, der in der Ausführungsform 1 eingeschlossen ist, eine positive Wirkung auf die Festigkeit ergibt.

Wie oben beschrieben, stellt ein Verstärkungsverbund material gemäß der vorliegenden Erfindung, das einen natürlichen Zeolith einschließt, der zerstoßen und klassifiziert wurde, um einen Körnchendurchmesser von nicht mehr als 5 µm und vorzugsweise nicht mehr als 4 µm mit einer scharf umrissenen Korngrößenverteilung aufweist, mit niedrigeren Kosten einen gleichen oder größeren Verstärkungsgrad bereit als ein Verstärkungsmaterial wie Ruß. Vorzugsweise beträgt der Korndurchmesser nicht mehr als 1,4 µm und besonders bevorzugt nicht mehr als 1,2 µm.

Claims

1. Ein Verstärkungsverbundmaterial, das einen Zeolith mit einem Korndurchmesser von nicht mehr als 5 µm und vorzugsweise von nicht mehr als 4 µm enthält, wobei die Körnchen innerhalb eines engen Durchmesserbereichs verteilt sind.

2. Das Verstärkungsverbundmaterial nach Anspruch 1, wobei der durchschnittliche Korndurchmesser des Zeoliths nicht mehr als 1,4 µm und vorzugsweise nicht mehr als 1,2 µm beträgt.

3. Das Verstärkungsverbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Zeolith ein natürlicher Zeolith ist.

4. Verwendung eines Verstärkungsverbundmaterials nach einem der Ansprüche 1-3 als Additiv zur Erhöhung der Festigkeit bei Polymeren, insbesondere Gummi und synthetischen Harzen.