DE2335082A1

DE2335082A1 - Verstaerkte kautschukzusammensetzungen

Info

Publication number: DE2335082A1
Application number: DE19732335082
Authority: DE
Inventors: Claude Bleimann; Jean Mercier; Michel Van Russelt
Original assignee: GERDEC
Current assignee: GERDEC
Priority date: 1972-07-11
Filing date: 1973-07-10
Publication date: 1974-01-31
Also published as: JPS5121813B2; JPS4975654A; GB1384218A; CA990455A; NL7309620A; FR2192560A5; US3862259A; IT994091B; BE802145A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Elastomerzusammensetzungen auf der Basis von Naturkautschuk, die durch kieselsäure- bzw. silieathaltige Füllstoffe, insbesondere durch silanierte Phyllosilicate verstärkt sind.

Bekanntermaßen bildet Ruß den in Kautschukgrundmaterialien üblicherweise verwendeten verstärkenden Füllstoff. Es wurden jedoch bereits zahlreiche Versuche unternommen, den Ruß durch andere Materialien, insbesondere Füllstoffe von heller Farbe, zu ersetzen, die die Herstellung von Elastomerprodukten ermöglichen, die durchscheinend oder geeignet sind, in unterschiedlichen Farben eingefärbt zu werden. Zu diesem Zweck wurden diverse öiliciumverbindungen und insbesondere Siliciumdioxid und Silicate vorgeschlagen.

500-(231 G6 All)

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—■ 2 —

Ganz allgemein führt der Zusatz von solchen Füllstoffen nicht zu befriedigenden Ergebnissen: Man beobachtet - je nach benutztem Zusatz - eine mangelhafte Verspritzbarkeit, eine deutliche Verminderung der physikalischen Eigenschaften und/oder eine ungenügende Verstärkung der Kautschukmischungen gegenüber analogen, mit Ruß verstärkten Mischungen. Im besten Falle kann man gefüllte Produkte erhalten, deren Eigenschaften denjenigen von rußhaltigen Kautschuken nahekommen, aber man muß dann ein besonderes reines Siliciumdioxid verwenden, daa eine geringe und gut definierte spezifische Oberfläche (in der Gegend von 10 bis 80 m²/g) besitzt.

Es wurde ebenfalls vorgeschlagen, den Ruß durch vorangehend mechanisch oder chemisch behandelte Phyllosilicate zu ersetzen. So wurde beispielsweise die Verwendung von mehr oder minder zerkleinerten Asbestfasen vom Ghrysotiltyp mit einem "Grad" zwischen 1 und 5 vorgeschlagen (der "Grad" gibt einen Hinweis auf die Länge der Fasern, wobei ein höherer Grad einer kürzeren Faser entspricht). Ferner wurde die Verwendung von Asbestfasern vorgeschlagen, die durch Behandlung von natürlichen Fasern mit einem Grad zwischen 1 und 3 mit silanierten bzw. silanartigen Kupplungsmitteln oder Haftvermittlern (beispielsweise #~—Aminopropyl-triäthoxysilan), mit Trichlororganosilanen in Isopropylalkohol oder in Essigsäurebzw, acetathaltigem Milieu (Methylsilyl- und Phenylderivate von Chrysotil) oder auch mit Triphenylmethantriisocyanat (gelöst in Dichlormethan) erhalten werden.

In allen Fällen verbessert die Zugabe dieser mechanisch und/oder chemisch behandelten Asbestfasern bestimmte mechanische Eigenschaften des vulkanisierten Naturkautschuks gegenüber denjenigen des gleichen aber nicht gefüllten Kautschuks, jedoch bleiben diese mechanischen Eigenschaften deutlich hinter den-

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jenigen einer ähnlichen, mit Kuß gefüllten Kautsehukzusamiaensetzung zurück.

Gegenstand der Erfindung sind daher verbesserte Elastomerzusammensetzungen auf der Basis von Naturkautschuk, bei denen der verstärkende füllstoff zumindest teilweise durch silanierte Phyllosilicate (bzw. Silicate- mit schichtengitterartigen Blatt- oder Bandstrukturen) gebildet wird.

Bs wurde nämlich gefunden, daß gewisse silicathaltige Füllstoffe, die durch silanierte Phyllosilicate gebildet werden, wie sie nachfolgend definiert sind, mit Vorteil Ruß in den Zusammensetzungen auf der Basis von Naturkautschuk ersetzen können und diesen besonders interessante Eigenschaften verleihen.

Diese silanierten Phyllosilicate werden nach dem in der deutschen Patentanmeldung P 20 54 286 vom 4.11.1970 beschriebenen Verfahren erhalten, !fach diesem Verfahren läßt man Phyllosilicat in einem einzigen Verfahrensschritt in Gegenwart von oäure und Alkohol mit einem Organosilan (beispielsweise l-iethylvinyldichlorsilan) reagieren, das zumindest eine eine spätere Polymerisation ermöglichende organische Eeaktionsgruppe und zum anderen eine Hydroxylgruppe, ein Halogen oder eine Älkoxygruppe am Silicium des Organosilanmoleküls oder die Disiloxanfunktion aufweist.

laan erhält so silanierte Phyllosilicate, die durch den Gewichtsprozentsatζ an Kohlenstoff gekennzeichnet werden, der auf der raser durch das Organosilan fixiert ist. Die in den erfindunjsgemäßen Jllastomerzusaaimensetzungen brauchbaren silanierten Ihyllosilicate können 0,2 bis 20 ;? und vorzugsweise

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2 bis 10 $> Kohlenstoff enthalten. Man benutzt als Ausgangsmineralien vorzugsweise Phyllosilicate in faseriger Form, insbesondere Asbestfaser!!, man kann jedoch auch Phyllosilicate mit Schichtstruktur wie beispielsweise Glimmer, Hydroglimmer und Vermiculite verwenden.

Die Verwendung dieser silanierten Phyllosilicate (nachfolgend als silanierte Füllstoffe bezeichnet) als verstärkender Füllstoff verleiht den Elastomeren auf der Basis von Naturkautschuk im Vergleich zu rußverstärkten Zusammensetzungen deutlich verbesserte Eigenschaften. Insbesondere findet man eine deutliche Erhöhung der Rückprallelastizität, des Torsions-Elastizitätsiaoduls und eine Senkung der Goodrich-Wärme (innere Erwärmung; siehe weiter unten). Llan beobachtet bei den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auch eine ausgezeichnete Dispersion der silanierten Füllstoffe, die deutlich besser ist als diejenige, die mit den gleichen,aber nicht behandelten Füllstoffen erhalten wird. Im übrigen erhält man je nach Art der Vulkanisation entweder durchscheinende Produkte (Vulkanisation mit Peroxid) oder Produkte von hellerer Farbe, die mithin leichter zu färben sind (Vulkanisation mit Schwefel).

Die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendeten Füllstoffmengen können innerhalb weiter Grenzen variieren: Sie liegen im allgemeinen zwischen 5 und 150 Gewichtsteilen der silanierten Füllstoffe für 100 Teile des Elastomeren.

Innerhalb dieser Grenzen kann der Fachmann die optimale Füllstoffmenge in Abhängigkeit von den für eine bestimmte Anwendung vom Produkt zu fordernden Qualitäten, insbesondere in Abhängigkeit von der Härte (die mit der Erhöhung der Füll-

stoffmenge wächst) und von der Elastizität (die im Gegenteil abnimmt) festlegen.

Bisweilen ist es vorteilhaft, gemischte verstärkende Millstoffe zu verwenden, die zum Seil durch silanierte Füllstoffe und zum Teil durch Ruß gebildet werden. Es wurde in der Tat gefunden, daß die Verwendung von gemischten !Füllstoffen in gewissen Fällen eine synergistische Wirkung hinsichtlich der Eigenschaften der Elastomerzusammensetzungen, insbesondere der Bruchdehnung und der Bruchfestigkeit ergibt. Die Mengen der gemischten Füllstoffe können innerhalb der gleichen Grenzen variieren, wie diejenigen der silanierten Füllstoffe allein, d.h. zwischen 5 und 150 Gewichtsteilen für 100 Teile des Elastomeren.

Die gemischten Füllstoffe können die beiden Bestandteile in beliebigen relativen Mengenverhältnissen enthalten. In der Praxis legt man die Mengenverhältnisse der einzelnen Bestandteile in Bezug auf die optimale Menge jedes einzelnen von ihnen, getrennt genommen, fest, wobei man als "optimale Menge" diejenige bezeichnet, die zur Erzielung einer bestimmten Härte erforderlich ist.

Um beispielsweise ein Yülkanisat von bestimmter Härte herzustellen, ermittelt man - gesondert - die optimale Menge der silanierten Füllstoffe und die optimale Menge an Ruß, die allein zur Erzielung dieser Härte zu verwenden wäre. Jede dieser optimalen Füllstoffmengen wird als Bezugspunkt bzw. 100 gewählt und wenn die Menge des silanierten Füllstoffs beispielsweise 30 ^c/a der optimalen Menge dieses Füllstoffs entspricht, so liegt die Rußmenge bei 70 °/o der optimalen Rußmenge. Unter diesen Bedingungen wurde gefunden, daß man allgemein die

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besten Ergebnisse erzielt, wenn die Mengenanteile der einzelnen Bestandteile innerhalb von 25 bis 75 Gew.'/o der jeweiligen optimalen Füllstoffmenge und insbesondere in der Gegend von 50 '/ό derselben liegen.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen erfolgt unter den für die Vulkanisation von Kautschuk üblichen Bedingungen.

Der Gummi wird beispielsweise auf einer Mischwalze durchgearbeitet und nach seiner Liastifizierung gibt man ziemlich rasch die Antioxidationsmittel hinzu, um jedem Abbaurisiko zuvorzukommen. Man gibt dann das oder die den Füllstoff bildende(n) Produkt(e), die Weichmacher und am Ende des llisch- oder Knetvorganges die Vulkanisationsmittel hinzu. Die Vulkanisation erfolgt in der Presse und die optimalen Bedingungen werden mit einem Optometer bzw. Optimalisierungsgerät ermittelt,

Gemäß der Erfindung können alle herkömmlichen Grundmaterialien von Naturkautschuk verwendet werden und die Vulkanisation kann mit Schwefel oder einem Peroxid nach dem üblichen Verfahren durchgeführt werden. Es ist ebenfalls möglich, in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen die diversen Verbindungen einzuführen, die üblicherweise bei der Fabrikation von Elastomeren verwendet werden, wie beispielsweise Beschleuniger, Stabilisatoren, Antioxidantien, Eindickmittel usw. Außer einem silanierten Füllstoff oder einer Ruß enthaltenden Füllstoffmischung kann man zu diesen Zusammensetzungen nach Wunsch noch einen v/eiteren Füllstofftyp wie beispielsweise Siliciumdioxid oder Silicate hinzugeben. Dank dieser Möglichkeit zur Verwendung sehr unterschiedlicher Füllstoffe ermöglicht die Erfindung die Erzielung von Produkten, die

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allen Anwendungen von klassischen Zusammensetzungen auf der Ba.3is von Naturkautschuk angepaßt sind und - wenn man eine bestimmte Eigenschaft betrachtet - den Anwendungsbereich der klassischen Susammensetzungeη merklich auszudehnen.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

In Naturkautschuk der Qualität "cercle-jauna" wurden mit i-iethylvinyldiehlorsilan nach dem Verfahren gemäß der Anmeldung P 20 54 286 silanierte Asbestfasern eingebracht. Verwendet wurden silanierte Pasern mit 2,3J 4,9 und 9»4 ^cß> Kohlenstoff. Zu Vergleichszwecken wurde eine ähnliche, mit Ruß gefüllte Zusammensetzung hergestellt. Die !!engen der verschiedenen iHillstoife wurden, in der Weise festgelegt, daß Zusammensetzungen mit einem möglichst ähnlichem Härtegrad (DIDO) erhalten wurden. Die Vulkanisation erfolgte mit Hilfe von Peroxid, ßs wurden Zusammensetzungen mit Härtegraden von 70+5 und 80+5 hergestellt. Die dafür verwendeten Mengen der verschiedenen Bestandteile sind nachfolgend in G-ewichtsteilen angegeben.

Härte 70+5

Hohguinmi (smoked sheets der t^uali- _{ιηπ ιηη}

tat "cercle jaune" ) ^{Ίυυ ιυυ}

* "Vulcan 3" 45 -

silanierte Pasern - 20

Di-Cup 40 G" 8,75 8,75

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Härte 80+5

100	8,	75	100	75
90		—
-		40
	8,

Rohguianii (smoked sheets der Qualität "cercle jaune")

"Yulcan 3" silanierte i'asern "Di-Cup 40 G"

* "Yulcan 3 " = HAtf-Huß von der Societe (Jabot, Frankreich.

* "Di-Cup 40 G¹' = gefälltes Bicumylperoxid mit 40 '> aktivem

Produkt und 60 y* Galciumcarbonatj vertrieben von der öocifete Hercules Incorp.

Die Vulkanisationskinetik wurde bei 150° mit einem MOITSAHTO-Rheometer untersucht und die Eigenschaften wurden an beim Optimum vulkanisierten Platten, die vollständig durchscheinend waren, gemessen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 2 (für Mischung von 70+5 Härte) und 3 (für Liischungen von 80 +_ 5 Härte) zusammengefaßt.

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TABELLE 2	Art des Füllstoffs:	HAF-Ruß	Silanierte Fasern	4,9% C	9,4% C
Füllstoffmenge (%)	45	2,3% C	20	20
Vulkanisationszeit oei 150⁰C (Minuten) .... Härte (DIDC) Modul 100% (kp/cm²) Druckverformungsrest nach 25 % Kompression üDer 22 Std. bei 70⁰C (%) Resistenz gegen wiederholte Kompressionen (nach Goodrich); Erwärmung (⁰C) bleiDende Deforämtion (%);nach 30 Minuten . Torsionsmodul (10""' dyn/cm²) 3 G oei 20⁰C 3 G bei 100⁰C 3 G oei 25O⁰C	35 71 56 29 62 3,2 14 1,25 9,67 9,44 6,36	20	35 71 Bruch be unter IC 30 69 3,3 9 1,2 12,30 14,7 18,10	35 68 i Dehnung 0 % 32 71 3,2 8 1,2 8,85 10,5 12,10
35 .70 96 28 68 4,9 9 0,8 11,20 13,5 17,80

O OO NJ

O <£> OO OO

cn

TABELLE 3	Art des Füllstoffs: I	HAF-Ruß	Silanierte Fasern	4,9 % C	9,4 % c
Füllstoffmenge (%):	65	2,3 % C	40	40
Vulkauisationsdauer bei 150°C (Minuten) ... Härte (DIDC) Rückprallelastizität (%) Druckverformungsrest nach 25 % Kompression über 22 Std.bei 7O⁰C (%) Resistenz gegen wiederholte Kompressionen nach 30 Minuten Torsionsmodul (10 ⁽ dyn/cm ) 3 G bei 20⁰C 3 G bei 10O⁰C 3 G bei 25O⁰C	35 80 28 55 3,8 22 1,1 21,1 17,4 8,Γ	40	35 78 26 66,5 11 0,8 17,9 24,7 25,6	35 80,5 28 67 3,3 11 0,8 22,10 25,7 31,15
35 77,5 32 65,5 6,4 21 0,8 18,7 21,1 24,2

cn O CO

■ - 11 -

Diese Ergebnisse zeigen, daß der Ersatz von Ruß durch silaniert Fasern bei identischen Härtegraden den vulkanisierten Produkten folgende Eigenschaften verleiht:

- Eine deutlich erhöhte Rückpralleslastizität;

ein besseres Terhalten bei wiederholten Kompressionen, das sich in einer geringeren inneren Erwärmung äußert j

- eine Erhöhung des Torsions-Elastizitätsmoduls in Abhängigkeit von der Temperatur, was eine besonders außergewöhnliche Eigenschaft bildet, da der Torsionsmodul bei Verwendung von Ruß (selbst in höherer Menge) abnimmt, wenn die Temperatur ansteigt, wobei die Abnahme des lioduls

mit der Temperatur ausgeprägter wird.

Beispiel 2

Es wurden unterschiedliche Zusammensetzungen mit variablen ilengenanteilen an silanierten Asbestfasern mit 2 fo Kohlenstoff hergestellt. Me Vulkanisation erfolgte mit Hilfe eines Systems mit Schwefel und die Vulkanisationskinetik bei 150 G wurde mit einem MIE-Rheometer gemessen. In Tabelle 4 sind die kengen der Bestandteile (ausgedrückt in Gewichtsteilen) angegeben.

Die mechanischen Eigenschaften der verschiedenen Zusammensetzungen wurden beim Vulkanisationsoptimum ermittelt. Me "Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengefaßt.

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Tabelle 4

Zusammensetzungen	A	6	5	B	3	G	7	D	E	5	P	G	H	ι
smoked sheet (Hoh-		1,
kautschukj"cercle	100	5		100		100		100	100		100	100	100
Jaune")		2
silanierte Paser mit 2 ja G	-	1	5	VJl		10		15	25		50	100	150
Diäthylenglykol	-	o,		o,		0,		1	1,		2	3	4
"Iiaftolen H"	7	3
Stearinsäure	o,
Zinkoxid							ν		^^
Schwefel
MBTS ]
I)PG > Beachleu-
Γ niger
TMTD J

"Naftolen H" = von der Kautschukgesellschaft vertriebener naphthenischer Weichmacher

MBTS = liiercaptobenzothiazyldisulfid

DPG = Diphenylguanidin

THTD = Tetramethylthiuramdisulfid

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TABELLE 5

Zusammense t zung

Bruchfestigkeit (kp/cm²) ...

Bruchdehnung (%)

Modul;100 % (kp/cm²)

Modul;200 % (kp/cm²)

Modul;500 % (kp/cm²)

Härte (DIDC)

Wexterreißfestigkeit (kp/cm) Bückprallelastizität (%) ...

205
620
7,7

15

23

30
65

210
600
17
27
38
52
36
62

205 590 26 38 52 56 38 58

220
525

56
70
63

47
53

180 490

57 74 90 69

45 47

176

365

81

107

127

75

50

38

151 245

94 131

83 43

?η

137

200

CD OO SSs)

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Die Modulwerte bei 100, 200 und 300 > Dehnung sind stets unabhängig von der Lie ng e an zugefügtem Füllstoff verbesseert und nehmen mit steigender Füllstoffmenge zu. Die v/eiterreißfestigkeit ist ebenfalls in allen Fällen erhöht und sie ist maximal für eine tfasermenge entsprechend 50 Gewichtsteilen pro 100 Teile Elastomeres. Die Bruchfestigkeit ist bei Füllstoffmengen zwischen 5 und 15 Gewichtsteilen verbessert.

Beispiel 3

In gleicher Weise wie in Beispiel 1 wurden mit auf 8 ^cß> Kohlenstoff silanierten Asbestfasern verstärkte Zusammensetzungen hergestellt, die 0,45 bzw. 100 Gewichtsteile Fasern pro 100 Teile Elastomeres enthielten. Die beim Vulkanisationsoptimum gemessenen interessantesten Eigenschaften sind in Tabelle 6 wiedergegeben.

Tabelle 6

Füllstoffmenge	0	45	100
Bruchfestigkeit (kp/cm ) Torsionselastizität Weiterreißfestigkeit (kp/cm)	25 1 17	111 43,6 19	240 512,6 30

Beispiel 4

In gleicher Weise wie in Beispiel 1 wurden zwei Zusammensetzungen mit einer Härte von 90 (DIDG) hergestellt, und zwar

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die eine durch Zusatz von Ruß (90 Gewichtsteile) und die andere durch Zusatz von silanierten Asbestfasern mit 9»4 4> Kohlenstoff (60 G-ewichtsteile). Die beim Vulkanisationsoptinmm gemessenen Eigenschaften dieser beiden Zusammensetzungen sind in tabelle 7 wiedergegeben.

Tabelle 7

Härte (DIDO) :	90	HAF-Ruß	6-0	36	Fasern mit 9,4 i> C
Art des Füllstoffs :	158		0,8/	265
ρ Bruchfestigkeit (kp/cm )	27		27
»leiterreißfestigkeit (kp/cm)	41	36,3	60
Hückprallelastizität (^)	23,1 ·	•=5 ς%
Druckverformungsrest nach	10,6
25 ^lp Kompression (>o)	15
Srwärmung nach Goodrich ( 0)	0,6^
Deformation nach Goodrich (-/>>)
Torsionsmodul (10-7 dyn/cm^)	45,7
3 G bei 20^0	52,3
3 G bei 100⁰G	64,1
3 G bei 250°ö

!lan sieht, daß die Verwendung von Fasern mit 9,4 $ !kohlenstoff alle Eigenschaften im Vergleich zu der kohlenstoffhaltigen Vergleichsprobe sehr deutlich verbessert} die Yfeiterreißfestigkeit bleibt die gleiche.

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Beispiel 5

Dieses Beispiel zeigt die Verbesserung, die bei rußverstärkten Kautschukzusammensetzungen erreicht wird, wenn man diesen klassischen !füllstoff partiell durch silanierte MiIlstoffe ersetzt. Bei gleicher Arbeitsweise wie in Beispiel 2 wurden unterschiedliche Zusammensetzungen nach einer herkömmlichen Rezeptur mit einem Vulkanisationssystem bzw. -mittel mit Schwefel und unter Verwendung von silanierten Asbestfasern mit 2 i» Kohlenstoff hergestellt. Die Mengen der Bestandteile (siehe Tabelle 8) wurden für die Erzielung einer Härte (der Vulkanisate) in der Gegend von 60 festgelegt.

Tabelle 8

Zusammensetzung	I	1	J	K	L	LI
smoked sheets ("cercle jaune")	100	6	100	100	100	100
Fasern mit 2 >» Kohlenstoff	15	1,5	11,25	7,5	5,75	-
HAP-Huß	-	5	9	18	27	36
Diäthylenglykol	2	0,75	0,5	0,25	-
"Naftolen H"	1
Stearinsäure	0,5
Zinkoxid	0,3
Schwefel
MBTS "j
Γ schleuniger
TLITD J

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Für die in Tabelle 8 angegebenen Zusammensetzungen -wurde die optimale Menge jedes verwendeten Füllstofftyps allein für die Erzielung einer Härte von 60+5 ermittelt. Diese optimalen Mengen liegen für den silanierten Füllstoff und den Ruß bei 15 bzw. 36 Gewichtsteilen pro 100 Teile Elastomeres. Von diesen als "100" bezeichneten optimalen Mengen wurden Mengenanteile von 100, 75, 50, 25 und 0 ^ in der Gesamtheit aus silaniertem Füllstoff und Ruß verwendet. So entspricht beispielsweise eine durch 11,25 Teile silanierte Pasern und 9 Teile Ruß gebildete Füllst off menge 75 i» der optimalen Menge an Fasern und 25 Y° der optimalen Menge Ruß. Vereinfachend wird eine solche Füllung nachfolgend durch das Verhältnis 75/25 gekennzeichnet.

Die beim Vulkanisationsoptimum gemessenen mechanischen Eigenschaften der mit den Zusammensetzungen von Tabelle 8 erhaltenen verschiedenen Elastomeren 3ind in Tabelle 9 wiedergegeben.

Tabelle 9

Zusammensetzung	I	J	K	L	M
Bruchfestigkeit (kp/cm²) Modul} 10O'/b ( kp/cm²) .... Modul}200^ (kp/cm2) .... Modul;300$ (kp/cm²) .... Härte (DIDG) Weiterreißfestigkeit (kp/cm) Rückprallelastizität (#)	220 525 4-1 56 70 63 47 53	263 530 35 54 82 62 47 52	273 550 30 53 88 63 53 50	295 535 27 61 113 63 63 45	255 490 23 63 122 64 73 42

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Anhand von Tabelle 9 findet man bei einem Vergleich der gemischte Füllstoffe (Ruß + silanierte Fasern) enthaltenden Zusammensetzungen mit den Zusammensetzungen, die nur einen Füllstoff und zwar Ruß oder silanierte Fasern enthalten:

- Eine Erhöhung der Bruchfestigkeit und der Bruchdehnung für Verhältnisse von silanierten Fasern zu Kohlenstoff von 25/75, 50/50 und 75/25;

- eine Erhöhung des Moduls bei 100 > und der Rückprallelastizität, wenn die Menge an silanierten Fasern ansteigt.

Betrachtet man die Gesamtheit der mechanischen Eigenschaften, so zeigt Tabelle 9, daß die gemischten Füllstoffe einen synergistisehen Effekt haben, da die Ergebnisse gegenüber denjenigen mit jedem Füllstofftyp einzeln genommen verbessert sind, wobei die Kombination von Fasern und Ruß bei einem Verhältnis in der Nähe von 50/50 den interessantesten Füllstoff bildet.

Beispiel 6

Unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 5 wurden Zusammensetzungen mit silanierten Fasern und/oder Siliciumdioxid als Füllstoff hergestellt. Die Mengen der verschiedenen, zur Erzielung einer Härte von 60 +_ 5 hinzugefügten Bestandteile sind in Tabelle 10 angegeben. Die optimalen Mengen für die beiden Füllstoffe einzeln genommen zur Erzielung der gleichen Härte liegen bei 15 Gewicht3teilen an silanierten Fasern und bei 80 Gewichtsteilen Siliciumdioxid für 100 Teile Elastomeres.

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Tabelle 10

Zusammensetzung	IT	1	0	P	Q	E
smoked sheets ("eercle jaune")	100	6	100	100	100	100
Fasern mit 2 )o Kohlenstoff	15	1,5	11,25	7,5	3,75
"Pransil 251" (handels üblicher Siliciumdioxid von Öafic-Alcan)	-	5	20	40	60	80
Diäthylenglyko1	2	0,75	0,5	0,25	-
»Haftölen H"	1
Stearinsäure	0,5
Zinkoxid	0,3
Schwefel

DPS
QlISD

Die mechanischen Eigenschaften der Zusammensetzung IT bis E v/urden beim Vulkanisationsoptimum ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 11 zusammengefaßt.

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Tabelle 11

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Zusammensetzung

Bruchfestigkeit (kp/cm ) ...

Bruchdehnung (^)

Liodulj 100¹^ (kp/cm²)

Modul; 200/i (kp/cm²)

ixodul; 300> (kp/cm²)

Härte (DIDG)

Weiterreißfestigkeit
(kp/cm)

Rückprallelastizität (>) ...

220 525 41 56 70 63

246

585

34

49

61

47

55

270
610
27
43
63
62

54
50

262 610 21 38 60 63

66 41

233

720

12

21

34 61

53 38

Aus Tabelle 11 geht hervor, daß die Verwendung von silanierten Fasern den Liodul und die Eückprallelastizität gegenüber der Verwendung von Siliciumdioxid als verstärkendem Füllstoff verbessert. Hit Ausnahme der Bruchdehnung liegen die mechanischen Eigenschaften und insbesondere die Bruchfestigkeit von Zusammensetzungen mit gemischten füllstoffen mit Mengenverhältnissen von silanierten l'asern zu Siliciumdioxid zwischen 25/75 und 75/25 deutlich über denjenigen einer ausschließlich Siliciumdioxid enthaltenden Zusammensetzung,

Beispiel 7

Es wurden zwei Zusammensetzungen S und T mit einer Härte von 60 + 5 hergestellt, die folgende gemischte iXillstoffe (in Gewichtsteilen pro 100 Teile Elastomeres) enthielten»

aO9885/10Sfl

7,5 Teile silanierte lasern mit 2 >» Kohlenstoff und 18 Teile Ruß, entsprechend einem. Verhältnis von Fasern zu Ruß von 50/50;

5 Teile silanierte Pasern mit 2 >° Kohlensotff, 12 Teile Kuß und 25 Teile Siliciumdioxid, entsprechend einem Verhältnis von Fasern/Ruß/Siliciumdioxid von 33,3/33,3/33,3.

Diese beiden Zusammensetzungen wurden nach einer klassischen Rezeptur mit Schwefel vulkanisiert.

Die Vulkanieationskinetik wurde mit einem HONSAIfTO-Rheometer bei 150⁰G kontrolliert. Die mechanischen Eigenschaften wurden beim Yulkanisationsoptimum ermittelt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 12 wiedergegeben.

Tabelle 12

Zusammensetzung	S	T
< >TJmgebungst emp eratur < bei>	293 660 62,5 22 43 75 65 14	269 680 61,5 18 35 60 73 9
Härte (DIDG) Modul} 100 $ (kp/cm²) Modul; 200 <£ (kp/cm²) Modul; 300 i» (kp/cm²) Rückprallelastizität (^) Verhalten bei wiederholten Kom pressionen (Goodrieh-Flexometer)

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Fortsetzung Tabelle 12

Zusammensetzung	8	T
Eigenschaften bei O⁰G	295 560 26 56 105 154 705 20 52 45	250 575 20 45 81 151 775 18 28,5 59,5
Bruchfestigkeit (kp/cm²) üodul; 100 i» (kp/cm²) Modul; 200 & (kp/cm²) lioduli 500 $£ (kp/cm²) Eigenschaften bei 100⁰G
Bruchfestigkeit (kp/cm²) Modul? 100 j6 (kp/cm²) ...., Modul? 200 i» (kp/cm²) Modul} 500 1» (kp/cm²)

Aus Tabelle 12 geht hervor, daß ein gemischter Füllstoff aus Huß und Pasern die Bruchfestigkeit und den Modul verbessert, während ein ternärer Füllstoff aus Fasern-Ruß-Siliciumdioxid bessere Ergebnisse hinsichtlich der Bruchdehnung, der Kückprallelastizität und der Goodrich-Wärme liefert. Danach ist es möglich, gemäß der Erfindung Zusammensetzungen zu erhalten, die sehr unterschiedlichen Anwendungen völlig angepaßt sind.

Bei allen vorstehenden Beispielen wurden die mechanischen Eigenschaften nach den folgenden Normen ermittelt«

309885/IOSfl

- Bruchfestigkeit und Bruchdehnung nach der Norm NP T 46 002 mit Hilfe von "Hanteln" vom Typ H2;

der Modul nach der französischen Norm 46 002 mit Hilfe von Prüfkörpern mit viereckigen Köpfen;

- die internationale Härte (DIDO) nach der Norm N! T 46 003j

- die tfeiterreißfestigkeit nach der Norm ASTIi D 624 mit Hilfe von "gewinkelt" genannten Prüfkörpern;

- die Rückprallelastizität nach der LIN-Norm 53 512;

der Druckverformungsrest nach der französischen Norm Ni¹ ί¹ 46 011 j

- die Resistenz gegen wiederholte Kompressionen mit Hilfe des Goodrich-Flexometers nach der Norm ASIM D 623.67, wobei unter folgenden bedingungen gearbeitet wurde:

Temperatur : 38⁰G Amplitude : 17 > 5 ^cp Last : 12 kg

Die innere Erwärmung und die bleibende Deformation wurden nach 30 Prüfminuten notiert;

- der Elastizitätsmodul bei Torsion nach der Norm ASTIi D 1053 (nach Gehmann).

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Claims

Patentansprüche

1. Durch silicathaltige Füllstoffe verstärkte Elastomerzusammensetzungen auf der Basis von Naturkautschuk, dadurch gekennzeichnet, daß der verstärkende Füllstoff zumindest teilweise durch silanierte Phyllosilicate gebildet wird.

2. ülastomerzusammensetzungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die silanierten Phyllosilicate 0,2 bis 20 ia Kohlenstoff und vorzugsweise 2 bis 10 >ό Kohlenstoff enthalten.

3. Elast oiaerzusammensetzung en nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phyllosilicate durch Asbestfasern gebildet werden.

4. Elastomerzusammensetzungen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verstärkende Füllstoff zum Teil durch silanierte Phyllosilicate und zum Teil durch Büß gebildet wird.

5. Elastomerzusammensetzungen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verstärkende Füllstoff in Liengen von 5 bis 150 Gewichtsteilen pro 100 Teile Elastomeres verwendet worden ist.

6. Elastomerzusammensetzungen nach einen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verstärkende Füllstoff zusätzlich Siliciumdioxid enthält.

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