DE2744811B2 - Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Gummiformteilen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Gummiformteilen

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DE2744811B2 DE2744811A DE2744811A DE2744811B2 DE 2744811 B2 DE2744811 B2 DE 2744811B2 DE 2744811 A DE2744811 A DE 2744811A DE 2744811 A DE2744811 A DE 2744811A DE 2744811 B2 DE2744811 B2 DE 2744811B2
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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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
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
Mt 20 bis 200 liegt
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«
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
In einen Mischer vom Brabender-Typ wurden 100 Gew.-Teile Kautschuk des Internationalen Standards RSS3, 5 Gew.-Teile der beschriebenen U-Polybuta-
Tabelle 1
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).
Beispiel 2
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.
Beispiel 3
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
Beispiel 1
VergleichsbeisDiel 1
2,89
3,09
Iu1 (29,5)
10° (31,6)
5,88 ■ iO3 (60,0)
4,7 ■ 105 (47,9)
1,96 · 104 (200)
5,0 · 103 (51)
570
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.
Beispiel 4
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.
Beispiel 5
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
Beispiel 6
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.
Beispiel 7
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.
10
zusammengestellten Eigenschaften
Das
Vergleichsbeispiel 3
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.
Tabelle 3
100% Modul
kl'a (kg/cm2)
300% Modul
(kg/cm2) Zugfestigkeit
kl'a (kg/cm)
Beispiel 6
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
(274)
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
Durchmesser
Ausgangs-Elastizitätsmodul
Zugfestigkeit
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)

  1. 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. 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. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man gleichzeitig verformt und vulkanisiert.
  4. 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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