DE2744811B2 - Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Gummiformteilen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten GummiformteilenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von faserverstärkten Gummiformteilen, bei dem man eine Mischung mit einer Matrix aus einem ein
Vulkanisationsmittel und gegebenenfalls Füll- und Zusatzstoffen enthaltenden vulkanisierbarer. Kautschuk
sowie in der Matrix gleichförmig dispergierten Stapelfasern verformt und abschließend in der Hitze unter
Formgebung vulkanisiert. Des weiteren betrifft die Erfindung ein nach dem Verfahren der Erfindung
hergestelltes faserverstärktes Gummiformteü.
Es ist allgemein bekannt, z. B. aus der DE-OS 05 028, faserverstärkte Gummiformteile dadurch
herzustellen, daß man zunächst aus organischen Polymeren bestehende Fasern, beispielsweise aus
Polyamiden (Nylon 6 und Nylon 66), Polyestern, formalisiertem Polyvinylalkohol, regenerierter Cellulose
oder anorganische Fasern, beispielsweise Glasfasern oder Kohlefasern, in einer Matrix aus vulkanisierbarem
Kautschuk dispergiert, worauf man die Mischung bei erhöhten Temperaturen vulkanisiert. Um faserverstärkte
Gummiformteile mit vorteilhaften mechanischen Eigenschaften und günstigem Elastizitätsmodul zu
erhalten, ist es dabei erforderlich, die verstärkenden Fasern in vergleichsweise großen Mengen von bis zu 30
Gew.-Teilen oder darüber auf 100 Gew.-Teile vulkanisierbarem Kautschuk zu verwenden.
Derart große Mengen an verstärkenden Fasern können zu einer vorteilhaften mechanischen Festigkeit
und zu einem günstigen Elastizitätsmodul des hergestellten faserverstärkten Gummiformteiles führen.
Nachteilig an der Verwendung von derart großen Mengen an verstärkenden Fasern ist jedoch, daß die
hergestellten Formteile eine beträchtlich verminderte
Dehnung aufweisen und daß die GummbElastizität und die Rückprall-Elastizität oder das Rückstellvermögen
weitestgehend verloren gehen. Auch führt die Verwendung von vergleichsweise großen Mehgep an verstärkenden
Fasern zu Schwierigkeiten bei der gleichförmi-
I» gen Dispergierung der Fasern in der Kautschukmatrix.
Aufgabe der Erfindung war es demzufolge, ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Gummiformteilen
mit guter Gummi-EIastiziiät, ausgezeichneten mechanischen Festigkeiten, einer vorteilhaften
i> Dehnung und einem vorteilhaften Elastizitätsmodul
anzugeben. Des weiteren sollte ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Gummiformteilen
angegeben werden, bei dem keine Schwierigkeiten beim Einmischen der verstärkenden Fasern in die Kautschuk-
JIi matrix auftreten.
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß sich die gestellte Aufgabe durch Verwendung von Stapelfasern
aus 1,2-Polybutadien lösen läßt
Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Gummiformteilen wie eingangs angegeben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Stapelfasern 1,2-Polybutadien mit einem Durchmesser von 4 bis 90 μπι und einer Länge von 1 bis 200 mm in einer Menge von 1 bis
Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Gummiformteilen wie eingangs angegeben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Stapelfasern 1,2-Polybutadien mit einem Durchmesser von 4 bis 90 μπι und einer Länge von 1 bis 200 mm in einer Menge von 1 bis
jo 20 Gew.-TeilePs. auf 100 Gew.-Teile vulkanisierbaren
Kautschuk verwendet.
Die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren faserverstärkten Gummiformteile bestehen aus einer
vulkanisierten Kautschukmatrix und hierin verteilten
)> 1,2-Polybutadien-Stapelfasern in einer Konzentration von I bis 20 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile
vulkanisierbaren Kautschuk, wobei die Oberfläche der 1,2-Polybutadien-Stapelfasern oder Oberfiächenanteile
der Stapelfasern ebenfalls ihrtcr Ausbildung von
4ii Quervernetzungen zwischen den Stapelfasern und der
Matrix vulkanisiert sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Verwendung eines speziellen vulkanisierbaren Kautschuks
beschränkt. Wesentlich ist lediglich, daß der
4") Kautschuk nach üblichen bekannten Vulkanisationsmethoden
vulkanisierbar ist und daß durch die Vulkanisation des Kautschuks ein vulkanisiertes Produkt mit einer
hohen Gummi-F.lastizität (Rückprallvermögen) anfällt.
Beispielsweise lassen sich zur Durchführung des
-,ο Verfahrens der Erfindung natürlicher Kautschuk,
cis-l,4-Polybutadien. Polyisopren, Polychloropren, Styrol-Butadien-Copolymere,
Isopren-Isobutylen-Copolymere, Äthylen-Propylen-Dien-Terpolymere und Mischungen
von 2 oder mehreren der angegebenen
μ Polymeren verwenden.
Die 1,2-Polybutadien-Stapelfasern, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet
werden, lassen sich beispielsweise nach Verfahren herstellen, wie sie in den publizierten japanischen
ho Patentanmeldungen Nr. 50-10 417 (1975) und 51-33 207
(1976) beschrieben werden Dies bedeutet, daß 1,2-Polybutadien bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes
des 1,2-Polybutadiene aufgeschmolzen wird,
worauf die Schmelze durch eine Spinndüse unter
hi Herstellung von nichtverstreckten 1,2-Polybutadienfäden
versponnen wird. Die unverstreckten Fäden werden dann in einem geeigneten Verhältnis verstreckt,
beispielsweise in einem Verhältnis von 1,5 bis 5,0 bei
einer Temperatur voH beispielsweise 20 bis 150"C,
worauf die verstrickten FSWen zu I^-Polybutadien-Stapelfssern zerschnitten werden.
Das 1 ^-Polybutadien weist vorzugsweise einen Schmelzpunkt von mindestens 100C Ober der Vulkamisationstemperatur auf, die zur Vulkanisation der Mischung
aus 1,2-Polybutadien-Stapelfasern und dem Kautschuk
verwendet wird.
Als vorteilhaft hat es sich des weiteren erwiesen, wenn das 1,2-Polybutadien zu 80% oder mehr die
1 ^-Struktur aufweist
Als vorteilhaft hat es sich des weiteren erwiesen, wenn der Denierweri der 1,2-Polybutadien-Stapelfasern
bei 0,1 bis 50 liegt Als ganz besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Stapelfasern mit einem
Durchmesser von 4 bis 30 Mikron, bei einem Denierwert von vorzugsweise 0,1 bis 6,0 Denier erwiesen. Als
vorteilhaft hat es sich des weiteren erwiesen, wenn die 1,2-Polybutadien-Stapelfasern eine Zugfestigkeit von
mindestens IxIO3 kg/cm2, insbesondere von 1 χ 103 bis
1 χ 104 kg/cm2 aufweisen sowie einen Ausgangs Elastizitätsmodul
von mindestens 1 χ 104 kg/cm2, insbesondere von 1 χ 104 bis 1 χ 1Q* kg/cm2.
Werden die 1,2-Polybutadien-Stapelfasern in der Kautschukmatrix in einer Konzentration von unter 1
Gew.-Teil dispergiert so werden keine Formteile mit hohen mechanischen Festigkeiten und einem vorteilhaften
Elastizitätsmodul erhalten. Werden die 1,2-Polybutadien-Stapelfasern in Konzentrationen von über 20
Gew.-Teilen verwendet, so fallen faserverstärkte
Formteile mit einer vergleichsweise geringen Dehnung an. Des weiteren geht die Gummi-Elastizität praktisch
verloren.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
lassen sich übliche bekannte Vulkanisationsmittel verwenden, beispielsweise Schwefel, organische Peroxide,
aromatische Nitroverbindungen, Selen und Tellurverbindungen. Das Vulkanisationsmittel wird vorzugsweise
in einer Konzentration von 0,5 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des zu vulkanisierenden
Kautschuks verwendet.
Die 1,2-Polybutadien-Stapeifasern können in der
Kautschukmatrix nach üblichen bekannten Mischverfahren dispergiert werden, beispielsweise in Mischgeräten
vom Typ Brabender, in W?Izenknetvorrichtungen
und in den üblichen bekannten Banbury-Mischern.
Der zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung verwendeten Mischung können des weiteren übliche
bekannte Zusätze einverleibt werden, z. B. Resorzin und Hexamethylentetramin (RH-Mischung) sowie gegebenenfalls
pulverförmige Kieselsäure (HRH-Mischung), um die mechanischen Festigkeiten und den Elastizitätsmodul
der hergestellten Gummiformteile weiter zu verbessern. Dii Kautschukformmasse kann des weiteren
ein oder mehrere zusätzliche Additive, wie beispielsweise Füllstoffe, Vulkanisationsbeschleuniger,
Anti-Alterungsmittel, Prozeßöle und andere Verstärkungsmittel, d.h. Verstärkungsmittel, die sich von den
erfindungsgemäß verwendeten I,2-Polybutadien-Stapelfasern unterscheiden, enthalten.
Als vorteilhaft hat es sich des weiteren erwiesen, wenn in dem hergestellten Formteil das Verhältnis
(L/D) der Länge (L) zum Durchmesser (D) der
1,2-Polybutadien-Stapelfasern in der Gummi-Matrix bei 20 bis 200 liegt.
Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ferner ein nach dem Verfahren der Erfindung hergestelltes
faserverstärktes Gummiformteil aus einer vulkanisierten Gummi-Matrix und hierin gleichförmig verteilten
Stapelfasern, das dadurch gekennzeichnet ist, daö das
Formteil J bis 20 Gew,rTei!e f^-Pplybutadien-Stapelfasern auf 100 Gew-Teile Gpmmi-Matrix enthält, deren
ϊ Oberflächen mindestens teilweise unter Ausbildung von
Quervernetzungen zwischen den 1,2-Polybutadien-S'apelfasern und der Gummi-Matrix ebenfalls vulkanisiert
sind, wobei das Verhältnis (UD) der Länge (L) zum
Durchmesser (D) der 1,2-Polybutadien-Stapelfasern bei
Bei der Herstellung der Formmasse werden die 1,2-Polybutadien-Stapelfasern aufgebrochen. Infolgedessen
wird das Verhältnis von Länge zum Durchmesser der 1,2-PoIybütadien-Stapelfasern vermindert Das
r> Verhältnis UD der 1.2-PoIybutadien-StapeIfasern läßt
sich durch Steuerung der Mischuugsbedingungen steuern, beispielsweise durch Einhaltung bestimmter
Mischtemperaturen, Mischgeschwindigkeiten, durch Steuerung der Mischzeit sowie der Scherkräfte, die auf
jn die Faser einwirken. Wird beispielsweise ein Walzenkneter
verwendet, so läßt sich die angewandte Scherkraft durch Einstellung des Abstandes zwischen
ein Paar Knetwalzen einstellen. Des weiterer läßt sich die Verminderung des Verhältnisses (UD) der 1,2-PoIy-
2"> but'-dien-Stapelfasern durch Erhöhung der Temperatur
der Knetwalzen vermindern. Dies wird später im Falle des Beispieles 1 gezeigt werden.
Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Kautschukmasse in üblicher bekannter
ίο Weise verformt und dann vulkanisiert. Verformen und
Vulkanisieren können gleichzeitig erfolgen. Andererseits ist es jedoch auch möglich, die Ausgangsmasse
zunächst zu verformen und danach zu vulkanisieren. Das Verformen kann dabei in üblicher bekannter Weise
i) erfolgen.
Auch erfolgt die Vulkanisation nach üblichen bekannten Methoden, wobei beispielsweise die vorteilhafteste
Vulkanisationstemperatur vom Typ des verwendeten Kautschuks abhängt und dem Verwendungs-
w zweck des herzustellenden faserverstärkten Formteiles.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Vulkanisationstemperatur bei 120 bis 1800C liegt.
Bei der Vulkanisation wird nicht nur d^r Kautschuk
vulkanisiert, sondern vielmehr werfen auch Oberflä-
•t'i chenanteile der 1,2-Polybutadien-Stapelfasern vulkanisiert,
und zwar unter Erzeugung von Quervernetzungen zwischen den 1,2-Polybutadien-Stapelfasern und der
Matrix.
Die erfindungsgemäßen faserverstärkten Gummi-
)" formteile wiesen ausgezeichnete mechanische Festigkeiten
und einen vorteilhaften Elastizitätsmodul auf. Der Elastizitätsmodul der faserverstärkten Gummifonsteile
läßt sich dabei noch weiter durch Zusatz von Ruß zur Matrix verbessern.
τ> In der Zeichnung stellt die Kurve I eii';e Spannungs-Dehnungs-Kurve
eines erfindungsgemäßen faserverstärkten Gummiformteiles, hergestellt, wie in Beispiel 1
beschrieben, dar, wohingegen die Kurve Il eine Spannungs-Dehnungs-Kurve eines anderen faserver-
w) stärkten Gummiformteiles ist, das nach einem vom
erfindungsgemäßen Verfahren abweichenden Verfahren unter Verwendung von Polyamid-Stapelfasern auf
ε-Aminocapronsäurebasis (Nylon 6) hergestellt wurde.
Die Kurve I w-jist die Form eines umgekehrten »S«
Die Kurve I w-jist die Form eines umgekehrten »S«
hi auf. Ein Formteil mit einer solchen Spannungs-Dehnungs-Kurve
weist eine Gummi-Elastizität auf. Von der Kurve I unterscheidet sich die Kurve II ganz wesentlich.
Die Kurve Il entSDricht den SriannunBS-Dehnunes-Kur-
ven von thermoplastischen Harzen ohne Gummi-Elastizität. Dies bedeutet, daß ein faser-verstärktes Gummiformteil
mit einer Spannungs-Dehnungs-Kurve vom Typ der Kurve II praktisch keine Gummi-Elastizität
aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung von beispielsweise Gummireifen, Förderund
Transportbändern, Schläuchen und Gummistiefeln sowie allen übrigen Gegenständen, zu denen faserverstärkte
Gummimassen verwendet werden können, d. h. zur Herstellung von Gummiformteilen, die vorteilhafte
mechanische Festigkeiten aufweisen sollen, des weiteren einen vorteilhaften Elastizitätsmodul und eine
gummiartige Elastizität.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.
In den Beispielen wurden die physikalischen Eigenschaften der hergestellten faserverstärkten Gummi-
!ormlcüc nscri den Mcliiwui.ii uci nj im- vuiscnnn
D 412-61 Termittelt.
Die Eigenschaften der verwendeten 1,2-Polybutadien-Stapelfasern
und der zu Vergleichszwecken verwendeten Polyamid(Nylon-6)-Stapelfasern waren wie
folgt:
| 1.2-Polybutadien-Stapelfaser | 98% |
| Gehaltan 1,2-Struktur | 190° C |
| Schmelzpunkt | 1,3 |
| Denier | 2 mm |
| Länge | 12 Mikron |
| Durchmesser | 166 |
| Z./D-Verhältnis | 1,57 ■ WkPa |
| Elastizitätsmodul | (1,6XlO4 kg/cm2) |
| 1,86 · WkPa | |
| Zugfestigkeit | (1,9 xlO1 kg/cm2) |
| 16% | |
| Bruchdehnung | |
| Polyamidfaser | 8.; |
| Denier | 2 mm |
| Länge | 32 Mikron |
| Durchmesser | 62,5 |
| L/D-Verhältnis | 3,92 χ WkPa |
| Elastizitätsmodul | (4,Ox 104 kg/cm2) |
| 9,02 χ WkPa | |
| Zugfestigkeit | (9.2 χ 10] kg/cm2) |
| 26% | |
| Bruchdehnung | »Teile« und »%« jeweils |
| In den Beispielen sind mit | |
Gew.-Teile bzw Gew.-% gemeint.
Beispiel 1
Beispiel 1
In einen Mischer vom Brabender-Typ wurden 100 Gew.-Teile Kautschuk des Internationalen Standards
RSS3, 5 Gew.-Teile der beschriebenen U-Polybuta-
dien-Stapelfasern, 2 Gew.-Teile Stearinsäure, 3 Gew.-Teile Zinkoxidpulver, 15 Gew.-Teile K.ieselsäurepulver
und 2,5 Gew.-Teile Resorzin eingebracht. Die Mischung wurde in dem Mischer bei einer Temperatur von 800C
-. 5 Minuten lang geknetet. Die erhaltene Mischung wurde dann mit 2 Gew.-Teilen Schwefel, I Gew.-Teil
Dibenzothiazylsulphid und 1,6 Gew.-Teilen Hexamethylentetramin unter Verwendung von Mischwalzen bei
einer Walzentemperatur von 83°C 5 Minuten lang
ι« vermischt. Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser
der 1.2-Polybutadien-Stapclfasern wurde in der hergestellten
Formmasse auf etwa 30 vermindert.
Die hergestellte Masse wurde dann unter Verwendung einer üblichen Metallform verformt und danach
r> beil 50° C 40 Minuten lang vulkanisiert. Auf diese Weise
wurde ein faserverstärktes Gummiformteil erhalten, dessen Eigenschaften in der folgenden Tabelle I
zusammengestellt sind. Die Spannungs-Dehnungs-Kurve des hergestellten Formteiics ergibt sich aus der
:ii Zeichnung (Kurve I).
Vergleichsbeispiel 1
Das in Beispiel I beschriebene Verfahren wurde wiederholt mit der Ausnahme jedoch, daß diesmal 5
r. Gew.-Teile der beschriebenen Polyamid-Stapelfasern anstelle der 1,2-Polybutadien-Stapelfasern verwendet
wurden. Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Polyaviid-Stapelfasern in der Formmasse wurde durch
das Vermischen in dem Mischgerät vom Typ Brabender
ίο und durch den Walzenknetprozeß auf etwa 50
vermindert. Die Eigenschaften des hergestellten Formteiles sind ebenfalls in der Tabelle I zusammengestellt.
Die Spannungs-Dehnunßs-Kurve des hergestellten Formteiles ergibt sich aus der Zeichnung (Kurve 11).
Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde wiederholt mit der Ausnahme jedoch, daß das
Walzenverkneten bei einer Walzentemperatur von
4(i 64°C erfolgte. Durch das Vermischen im Mischgerät
und durch das Walzenverkneten wurde das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der 1,2-Polybutadien-Stapelfasern
in der Formmasse auf etwa 22 vermindert. Die Eigenschaften des erhaltenen Formteiles ergeben sich
Ji au'der folgenden Tabelle 1.
Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde wiederholt mit der Ausnahme jedoch, daß diesmal kein
V) Resorzin, kein Hexamethylentetramin und kein Kieselsäurepulver
zugesetzt wurden. Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der 1,2-Polybutadien-Stapelfasern
in der Formmasse lag nach dem Mischprozeß im Mischer und nach der Walzenverknetung bei etwa 35.
Die Eigenschaften des erhaltenen Formteiles sind aus
der folgenden Tabelle 1 ersichtlich.
100% Modul
kPa (kg/cm2)
300% Modu!
kPa (kg/cm2)
Zugfestigkeit
kPa (kg/cm2)
End-Deh-
nung
nung
Beispiel 1
VergleichsbeisDiel 1
VergleichsbeisDiel 1
2,89
3,09
3,09
Iu1 (29,5)
10° (31,6)
10° (31,6)
5,88 ■ iO3 (60,0)
4,7 ■ 105 (47,9)
4,7 ■ 105 (47,9)
1,96 · 104 (200)
5,0 · 103 (51)
5,0 · 103 (51)
570
350
350
| Forlsci, | 'UIlU | 7 | ,6) ,6) |
27 44 811 | 8 | Zugfestigkeit kl'ii (kg/cm2) |
i:nd- Deh- nung |
| 100% Modul kl'ii (kg/cm2) |
.100% Modul kl'ii (kg/cm7) |
1,57 ■ 104 (100) 1,45 · IO4 (148) |
594 640 |
||||
| Beispiel Beispiel |
2 3 |
1,72 · 10' (17 2.21 · 10' (22 |
3,91 · 10' (39,9) 3.71 · IO' (37,9) |
||||
Aus Tabelle 1 und der Zeichnung ergibt sich, daß das
Formteil des Vergleiehsbeispicles 1 eine vergleichsweise
schlechte Zugfestigkeit und eine geringe End-Dehnung
aufweist, wohingegen die Formteile der Beispiele I, 2 und 3 ausgezeichnete Zugfestigkeiten und
F'nd-Dehnungen aufweisen.
In ein Mischgerät vom Typ Brabender wurde eine Mischung aus 20 Gew.-Teilen Kautschuk des Internationalen
Standards RSS3. 80 Gew.-Teilen cis-l,4-Polybutadien.
5 Gew.-Teilen der beschriebenen 1.2-Polybutadien-Stapelfasern.
I Gew.-Teil Stearinsäure, 2 Gew.-Teilen Zinkoxidpulver. 15 Gew.-Teilen Kieselsäurepulver.
2,5 Gew.-Teilen Resorzin und I Gew.-Teil Phenyl-/?-naphthylamin eingefüllt. Die Mischung wurde
in dem Mischer 5 Minuten lang bei einer Temperatur von 800C vermischt. Die erhaltene Mischung wurde
dann mit 2 Gew.-Teilen Schwefel. 0,1 Gew.-Teil Tetramethylthiurarnidsulphid, 1 Gew.-Teil N-Cyclohexy!benzothiazyl-2-sulphenamid
und 1,6 Gew.-Teilen Hexamethylentetramin unter Verwendung eines Wal
zenkneters vermischt. Die Walzentemperatur betrug 44°C und die Mischzeit 5 Minuten. Durch den
Knetprozeß wurde das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der 1.2-Polybutadien-Stapelfasern auf
etwa 40 vermindert. Die formmasse wurde dann in einer Metallform verformt und danach 40 Minuten lang
bei einer Temperatur von 150C vulkanisiert. Die Eigenschaften des auf diese Weise hergestellten
Formteiles ergeben sich aus der folgenden Tabelle 2.
Das in Beispiel 4 beschriebene Verfahren wurde wiederholt mit der Ausnahme jedoch, daß 100
Gew.-Teile eines Copolymeren aus Styrol und Butadien anstelle des Kautschuks und des cis-l,4-Polybutadiens
verwendet wurden. Durch die Knetoperalion wurde das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der 1,3-Polybutadicn-Stapelfasern
in der Formmasse auf etwa 40 vermindert. Die Eigenschaften des erhaltenen Formteiles
ergeben sich aus der folgenden Tabelle 2.
| Tabelle 2 | KK)' kl'a |
'» Modul (kg/cnr) |
300% Modul kl';) (kg/cm2) |
Zugfestigkeit kPa (kg/cm2) |
End- De h- nung (%) |
| Beispiel Nr. |
3,2 3.1 |
• 10' (32,7) ■ 10' (32.0) |
4,8 ■ 101 (49,0) 4,4 ■ 10' (44,9) |
4,1 · 10' (93) 1.1 · 104 (116) |
620 740 |
| 4 S |
|||||
In ein Mischgerät vom Typ Brabender wurden 60 Gew.-Teile Kautschuk vom Internationalen Standard
RSS3,40 Gew.-Teile cis-l,4-Po!ybutadien. 6,8 Gew.-Teile der beschriebenen 1,2-Polybutadien-Stapelfasern, 50
Gew.-Teile Ruß, 12 Gew.-Teile eines Prozeßöles, 2 Gew.-Teile Stearinsäure, 3 Gew.-Teile pulverförmiges
Zinkoxid, 0,8 Gew.-Teile 2,2,4-TrimethyI-l^-dihydrochinon
und 1,2 Gew.-Teile N-Phenyl-N'-isopropyl-p-phenylendiamin
eingefüllt. Die Mischung wurde in dem Mischgerät 5 Minuten lang bei einer Temperatur von
80° C geknetet und danach mit 1,75 Gew.-Teilen Schwefel und 0,75 Gew.-Teilen N-Oxydiäthylen-2-benzothiazolsulphenamid
unter Verwendung eines WaI-zenkneters bei einer Walzentemperatur von 83° C unter
Anwendung einer Knetzeit von 5 Minuten vermischt. Durch die Knetoperation wurde das Verhältnis von
Länge zu Durchmesser der 1.2-PoIybutadien-Stapelfasern
in der Formmasse auf etwa 36 vermindert.
Die Formmasse wurde dann in einer Metallform verformt und danach 40 Minuten lang bei einer
Temperatur von i50cC vulkanisiert. Auf diese Weise wurde ein faser-verstärktes Gummiformteil der in
Tabelle 3 zusammengestellten Eigenschaften erhalten.
Vergleichsbeispiel 2
Das in Beispiel 6 beschriebene Verfahren wurde
wiederholt mit der Ausnahme jedoch, daß diesmal keine 1,2-Polybutadien-fasern verwendet wurden. Die Eigen-
-,-, schäften des erhaltenen Formteiles sind ebenfalls in
Tabelle 3 zusammengestellt.
In ein Mischgerät vom Typ Brabender wurden 100 mi Gew.-Teile Kautschuk vom Internationalen Standard
RSS3, 7,5 Gew.-Teile der beschriebenen 1,2-Polybutadien-Stapelfasern,
5 Gew.-Teile pulverförmiges Zinkoxid, 4 Gew.-Teile Stearinsäure. 1 Gew.-Teil Phenyl-/?-
naphthylamin, 5 Gew.-Teile Prozeßöl und 50 Gew.-Teile b) Ruß eingegeben. Die Mischung wurde in dem
Mischgerät bei einer Temperatur von 800C 5 Minuten
lang geknetet und danach mit 3 Gew.-Teilen Schwefel und 1 Gew.-Teil MercaDtobenzothiazol vermischt.
indem die Mischung 5 Minuten lang in einem Walzenkneter bei einer Walzentemperatur von 83°C
geknetet wurde. Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der 1,2-Polybutadien-fasern wurde durch
die Knetoperaiion iuf etwa 27 vermindert.
Die erhaltene Masse wurde dann in einer Metallform verformt und danach 40 Minuten lang bei einer
Temperatur von 150°C vulkanisiert. Auf diese Weise wurde ein faser-verstärktes Formteil mit den in der
folgenden Tabelle .
erhalten.
erhalten.
10
zusammengestellten Eigenschaften
Das
Vergleichsbeispiel 3
in Beispiel 7 beschriebene Verfahren wurde
in Beispiel 7 beschriebene Verfahren wurde
wiederholt mit der Ausnahme jedoch, daß diesmal keine 1,2-Polybutadien-Siapelfasern verwendet wurden. Die
Eigenschaften des erhaltenen Formteiles sind ebenfalls in Tabelle 3 zusammengestellt.
100% Modul
kl'a (kg/cm2)
300% Modul
(kg/cm2) Zugfestigkeit
kl'a (kg/cm)
Beispiel 6
Vergleichsbeispiel 2
Beispiel 7
Vergleichsbeispiel 2
Beispiel 7
Vergleichsbeispiel 3
4,51 ■ IO! (46.0)
1,74 · ΙΟ5 (17,8)
6,46 ■ 10' (65,9)
3,76 · 10' (38,4)
1,08 7,62
1,72 1.35
K)4 (110) 10·' (77,7)
104 (176) 104 (138) 2.68
2,69
2,69
(274)
ΙΟ4 (275)
ΙΟ4 (275)
3.09 · 104 (315)
3.10 ■ 104 (316)
Aus den in der Tabelle 3 zusammengestellten Ergebnissen ergibt sich, daß die Formteile der
Vergleichsbeispiele 2 und 3 ohne 1,2-Polybutadien-Stapelfasern
schlechte 100% und 300% Modul aufwiesen. i<
>
Vergleichsbeispiel 4
Das in Beispiel 7 beschriebene Verfahren wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß einmal anstelle von 7,5
Gew.-Teilen 1,2-Polybutadien-Stapelfasern entspre- r>
chende Gew.-Teile Polyamid-Stapelfasern wie in Vergleichsbeispiel 1 angegeben (Versuch A) und einmal
entsprechende Gew.-Teile von handelsüblichen Poly-pphenylenterephthalamin-Stapelfasern
der folgenden Eigenschaften (Versuch B) verwendet wurden:
Denier
Länge
Länge
Durchmesser
Ausgangs-Elastizitätsmodul
Ausgangs-Elastizitätsmodul
Zugfestigkeit
Bruch-Dehnung
Bruch-Dehnung
End-De hnung
500 650
415 534
3.5
2 mm
18 Mikron
7,06 χ 107 kPa
(7,2 χ 10'kg/cm-' 3,33XWkPa (3.4 χ KHkg/cm2
4,4%
Die mechanischen Eigenschaften der hergestellten verstärkten Formteile sind in der folgenden Tabelle
zusammengestellt:
| Tabelle | 4 | 100% | Modul | 103 (40) | 300% | Modul | 104 (142) | Zugfestigkeit | End- |
| ΙΟ3 (65) | 104 (165) | Deh- | |||||||
| 10J (66) | 104 (176) | nung | |||||||
| kPa (kg/cnr) | kPa (kg/cm2) | kPa (kg/cm2) | (%) | ||||||
| 3,92 | 1,39 ■ | 2,06 ■ 104 (210) | 405 | ||||||
| Versuch | A | 6,37 ■ | 1,62 · | 2,01 · 104 (205) | 390 | ||||
| Versuch | B | 6,47 | !,72· | 3,09 · 104 (315) | 415 | ||||
| Beispiel | 7 | ||||||||
Aus den in der Tabelle zusammengestellten Daten ergibt sich der bessere Modul und insbesondere die
bessere Zugfestigkeit des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren (Beispiel 7) hergestellten Gummiformteiles.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
- Patentansp röche;ΐ. Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Gummiformteilen, bei dem man eine Mischung mit einer Matrix aus einem ein Vulkanisationsmittel und gegebenenfalls Füll- und Zusatzstoffe enthaltenden vulkanisierbaren Kautschuk sowie in der Matrix gleichförmig dispergieren Stapelfasern verformt und abschließend in der Hitze unter Formgebung vulkanisiert, dadurch gekennzeichnet, daß man als Stapelfasern !^-Polybutadien mit einem Durchmesser von 4 bis 90 μπι und einer Länge von 1 bis 200 mm in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-Teiler> auf 100 Gew.-Teile vulkanisierbaren Kautschuk, verwendet
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Stapelfasern aus 1,2-Poiybutadien verwendet, die zu mindestens 80 Gew.-% die 1,2-StnJctur aufweisen.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man gleichzeitig verformt und vulkanisiert.
- 4. Faserverstärktes Gummiformteil aus einer vulkanisierten Gummi-Matrix und hierbei gleichförmig verteilten Stapelfasern nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil 1 bis 20 Gew.-Teile 1,2-Polybutadien-Stapelfasern auf 100 Gew.-Teile Gummi-Matrix enthält, deren Oberflächen mindestens teilweise unter Ausbildung von Querven^tzungen zwischen den 1,2-Polybutadien-Stapelfasern und der Gummi-Matrix ebenfalls vulkanisiert sind, wobei das Verhältnis (UD) der Länge (L) zum Durchmesser (D) der 1,2-Polybutadien-Stapelfasern bei 20 bis 100 liegt.
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