DE2036905A1

DE2036905A1 - Polymerer Verbundkörper aus zwei oder mehreren Elastomeren mit voneinander ab weichenden Eigenschaften sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2036905A1
Application number: DE19702036905
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Phys Dr Gimphnger Werner 6450 Hanau M Schilling
Original assignee: Dunlop GmbH and Co KG
Current assignee: Dunlop GmbH and Co KG
Priority date: 1970-07-24
Filing date: 1970-07-24
Publication date: 1972-02-03
Also published as: ZA714853B; FR2103697A5; NL7110232A; BE770446A; AU3131871A

Description

Es 1st bekannt, Formkörper verschiedener Art und Gestaltung aus gießbaren Polymeren dadurch herzustellen, daß man letztere In flüssigem Zustand In eine Form einbringt und in einer anschliessenden Verfahrensstufe durch Zufuhr von Wärme infolge einer Vernetzung bzw, Aushärtung die Polymeren in den festen Aggre gatzustand überführt. Insbesondere setzt man hierbei kurzkettige Polyester oder Polyäther, die reaktive Endgruppen aufweisen und die durch Umsetzung mit einem Kettenverlänger'er und einem Vernetzer aus dem flüssigen Aggregatzustand unter Zufuhr von Wärme in Elastomere, beispielsweise in elastische Polyurethankautschuke überführt werden können, ein. Diese Verfahrensweise zeichnet sich durch große Einfachheit aus und hat deshalb auf manchen Gebieten bereits konventionelle Herstellungsmethoden verdrängt.

Es hat sich aber gezeigt, daß solche Polyurethankautschuke bei weitem nicht in der Lage sind, stets die konventionellen Produkte zu ersetzen, da erstere vielfach nioht die Eigenschaften aufweisen,

109886/1560

-2-

- Blatt 2 -

die letztere auszeichnen. Dies gilt beispielsweise insbesondere für Kraftfahrzeugreifen, die nach zahlreichen bekannten.Verfahren aus Polyurethankautschuken hergestellt werden können, deren Laufflächen jedoch nicht die guten physikalischen Eigenschaften aufweisen, wie die Laufflächen konventioneller Natur-? oder Synthesekautschukreifen. Insbesondere trifft dies auch für das Abriebverhalten und die Straßenhaftung zu.

Diese Nachteile des Standes der Technik werden nun unter Erreichung von überraschenden Vorteilen erfindungsgemäß überwunden, wobei die Erfindung polymere Verbundkörper schafft, deren physikalische Eigenschaften je nach den gestellten Forderungen in starkem Maß variierbar sind.

Die Erfindung betrifft nämlich Verbundkörper aus zwei oder mehreren Elastomeren mit voneinander abweichenden Eigenschaften, die dadurch gekennzeichnet sind, daß mindestens eine Komponente aus einem pulverförmigen Elastomeren in Gestalt einer dispersen Phase in mindestens einer weiteren Komponente aus einem gießbaren Elastomeren, die in Gestalt einer kontinuierlichen Phase vorliegt, eingeschlossen ist.

Dabei kann die vernetzte pulverförmige Komponente aus einer Naturkautschukmischung, aus einer Synthesekautschukmischung oder auch aus einem Verschnitt zweier oder mehrerer Kautschukmischungen bestehen.

Die gießbare Komponente kann vorzugsweise aus einem Polyesterpolyurethan oder aus einem Polyätherpolyurethan bestehen»

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung dieser erfindungsgemäßen Verbundkörper₉ wobei vorzugsweise derart gearbeitet wird, daß die Kombination der Komponenten nach dem

-3-

1098 86/1580

- Blatt 3 -

Prinzip des Schleudergießverfahrens vorgenommen wird.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, unter Beibehaltung der Üblichen Methoden der Polyurethanverarbeitung polymere Verbundkörper aus konventionellen Kautschuken und Polyurethanelastomeren herzustellen. Je nach Anteil der beiden Komponenten lassen sich die physikalischen Eigenschaften der Verbundkörper weitgehend beeinflussen und entweder denen der konventionellen Kautschuke oder denen der Polyurethane annähern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung bestehen die polymeren Verbundkörper aus einer Polyurethan-Matrix, in die Partikel aus compoundiertem und vernetztera Naturoder Synthese-Kautschuk oder aus Kautschukverschnitten vorzugsweise in Pulverform eingebettet sind.

Die Vernetzung der Partikel kann vor der Einbettung in die PoIyurethan-Matrix erfolgen, es können aber auch unvulkanislerte Partikel verwendet werden, bei denen die Vernetzung erst während der der Einbettung nachfolgenden Wärmebehandlung des Verbundkörpers stattfindet.

Kautschukpartikel geeigneter Beschaffenheit sind z.B. compoundierte Kautschukpulver, deren Herstellung beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 1 900 718 beschrieben ist. Es . können aber auch bereits vernetzte Kautschukpulver verwendet werden, wie sie z.B. als sogenanntes Protektormehl bei der Runderneuerung von Reifen anfallen,

Es ist möglich, die polymeren Verbundkörper dadurch herzustellen, daß man Kautschukpulver einem flüssigen Polyurethansystem zu setzt und anschließend in der Wärme aushärtet· Diese Verfahrens-

109886/1560 -*"

- Blatt H -

weise ist im nachfolgenden Beispiel beschrieben.

Beispiel 1;

20 Gew.Teile gut getrocknetes Protektormehl werden 100 Gew.Teilen eines geschmolzenen Polyesters aus Äthylenglykol und Adipinsäure vom Molekulargewicht 2000 (Desmophen 2000) zugesetzt und die Mischung 2 Stunden bei 130°C entwässert. Anschließend wird auf 127°C abgekühlt und 18 Gew.Teile 1,5-Naphthylendiisocyanat (Desmodur 15) und 2 Gew.Teile Butandiol-l,*l unter Rühren zugegeben. Nach 12 Minuten wird das Gemisch auf eine Platte ausgegossen und 24 Stunden bei 110⁰C ausgehärtet.

Es 1st jedoch nicht möglich, nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren dem Polyurethansystem mehr als 40 Gew.Teile (entspricht 30 Vol#) Kautschukpulver oder Protektormehl zuzusetzen, da sonst die Viskosität der Ansätze so groß wird, daß diese nicht mehr gießfähig sind. Für viele Anwendungszwecke ist aber gerade ein sehr hoher Volumenanteil an Kautschuk im polymeren Verbundkörper erwünscht, beispielsweise für Reifenlaufflächen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens der neuen polymeren Verbundkörper ist es nun möglich, bis zu 70 - 80 Volumen£ Kautschukpulver als pulverförmige Elastomer-Komponente in Gestalt einer dispersen Phase in die gießbare Komponente einzubringen, wobei folgendermaßen gearbeitet wird:

In eine rasch rotierende erwärmte Form wird zunächst Kautschukpulver gegeben. Dieses verteilt sich gleichmäßig an der Wand der Form und nimmt deren Temperatur an. Anschließend wird ein flüssiges Polyurethansystem in entsprechender Menge in die Form gegeben. Dieses verteilt sich zunächst gleichmäßig auf der Ober*

109836/1560 -5-

- Blatt 5 -

fläche des Kautschukpulvers, durchdringt jedoch alsbald unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft die Zwischenräume zwischen den Pulverkörnchen und füllt diese Zwischenräume aus. Nach Aushärtung des Polyurethankautschuks wird der polymere Verbundkörper entformt.

Es empfiehlt sich, durch geeignete Compoundierungsmaßnahmen dafür zu sorgen, daß die Dichten der Kautschukkomponente und * der Polyurethankomponente möglichst nahe beieinanderliegen, damit eine Trennung beider Komponenten während des Schleuder-vorgange s vermieden wird. Zur Erhöhung der Haftung zwischen dem Kautschukpulver und dem Polyurethan mag es ferner ratsam sein, ersteres mit einem geeigneten Haftvermittler zu behandeln.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beispiel 2:

Zur Herstellung eines Dichtungsringes mit rechteckigem Querschnitt wird in eine Schleudergießmaschine mit einer Trommel f von 20 cm Durchmesser und 2 cm Höhe, die sich mit 85OO U/min dreht und auf 127°C temperiert ist, Kautschukpulver in einer solchen Menge gegeben, daß ein 1 cm starker Ring entsteht. Anschließend wird ein Polyurethanansatz aus

100 Gew. Teile Polyester, wie in Beispiel 1

(Desmophen 2000)

18 Gew. Teile 1,5-Naphthylendiisocyanat

(Desmodur 15)

2 Gew. Teile Butandiol-l,iJ

langsam in die rotierende Form gegeben, und zwar in einer solchen Menge,daß die Zwischenräume der Pulverschicht gerade mit PoIy-

-6-109886/1560

- Blatt 6 -

urethan ausgefüllt sind. Sobald das System hinreichend geliert ist, wird der Dichtungsring der Form entnommen und in einem Wärmeschrank 2k Stunden lang bei HO⁰C ausgehärtet.

Beispiel 3.'

■Zur Herstellung eines Kraftfahrzeugreifens im Schleudergießverfahren mit einer Lauffläche, die vorwiegend aus konventionelfe lern Kautschuk besteht, wird Kautschukpulver geeigneter Zusammensetzung in eine mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 15 m/sek rotierende und auf 100⁰C temperierte Schleudergießform für Reifen in einer solchen Menge eingebracht, daß mindestens die Formvertiefungen für die Profilstollen mit Pulver ausgefüllt sind. Anschließend wird ein flüssiges Polyurethansystem folgender Zusammensetzung in die Form gegeben:

100 Gew. Teile Vorpolymer aus Polytetrahydrofuran

und einem Diisocyanat (Adlprene

L 100)

11 Gew. Teile ^, J('-Dlamino-3,3'-Dlchlordiphenylfe methan

Das Polyurethan dringt in die Zwischenräume zwischen den Kautschukpartikeln ein und erfüllt bei weiterer Zugabe die Schleudergießform vollständig. Nach erfolgter Gelierung des Polyurethansystems wird der Reifen der Form entnommen und 3 Stunden lang in einem Wärmeschrank bei 100⁰C ausgehärtet.

-7-109886/1560

Claims

- Blatt 7 Patentansprüche

1.) Polymerer Verbundkörper aus zwei oder mehreren Eistomeren mit voneinander abweichenden Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Komponente aus einem pulverförmigen Elastomeren in Gestalt einer dispersen Phase in mindestens einer weiteren Komponente aus einem gießbaren Elastomeren, die in Gestalt einer kontinuierlichen Phase vorliegt, eingeschlossen ist.

2.) Polymerer Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vernetzte, pulverförmige Komponente aus einer Naturkautschukmischung besteht.

3.) Polymerer Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vernetzte, pulverförmige Komponente aus einer Synthesekautschukmischung besteht.

Jj.) Polymerer Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vernetzte, pulverförmige Komponente aus einem Verschnitt zweier oder mehrerer Kautschukmischungen besteht.

5.) Polymerer Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gießbare Komponente aus einem Polyesterpolyurethan besteht.

6.) Polymerer Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gießbare Komponente aus einem Polyätherpolyurethan besteht·

-8-109886/1560

- Blatt 8 -

7«) Verfahren zur Herstellung eines polymeren Verbundkörpers der aus zwei oder mehreren Elastomeren mit voneinander abweichenden Eigenschaften besteht, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus einem pulverförmigen Elastomer bestehende Komponente in die in flüssiger Form vorliegende Komponente aus gießbarem Elastomer eingibt und anschließend eine Aushärtung in der Wärme durchführt.

8«) Verfahren zur Herstellung eines polymeren Verbundkörpers nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kombination der Komponenten nach dem Prinzip des Schleudergießverfahrens durchführt«

1098 86/1560