DE2813122C2

DE2813122C2 - Faserförmiger Zusatzstoff für Mischungen auf Basis von Kautschuk, seine Herstellung und Verwendung

Info

Publication number: DE2813122C2
Application number: DE2813122A
Authority: DE
Inventors: Johnathan A. 80221 Denver Col. Johnston; Richard W. 80226 Lakewood Col. Poseviata
Original assignee: Gates Rubber Co
Current assignee: Gates Rubber Co
Priority date: 1977-04-01
Filing date: 1978-03-25
Publication date: 1982-09-02
Also published as: DE2813122A1; IT1095500B; JPH0211622B2; MX4641E; FR2385840A1; GB1600910A; ZA781782B; CH634773A5; ES468384A1; SE7803391L; BE865493A; CA1124927A; SE427933B; JPS53123450A; JPS62104851A; GB1600909A; BR7801859A; NL7803353A; FR2385840B1; IT7821693A0

Description

Als Füllstoffe oder Verstärkungen für Polymerisate und Elastomere werden seit langem kurze Fasern verwendet, die aus nlcht-regenerlerter Cellulose, ζ. Β Baumwolle oder zerfasertem Holz, oder zerfaserten synthetischen Fäden, beispielsweise aus Nylon, Aramid, Polyestern oder Glas bestehen können. Cellulosefasern oder synthetische Fasern werden nicht nur als Füllstoffe, sondern auch als Verstärkungen in Gummiartikeln, wie Luftreifen, Schläuchen und Treibriemen, verwendet. Wie insbesondere aus der DE-OS 21 18 367 und der ihre entsprechenden US-PS 36 97 364 sowie der US-PS 37 98 845 entnommen werden kann, Ist es schwierig, Fasern mit guter Dlsperglerung In Kautschukmischungen einzuarbeiten, weil die Fasern dazu neigen, in Bündeln oder Klumpen aneinander zu haften, anstatt gleichmäßig Im Kautschuk dlsperglert zu sein.

Die vorstehend genannten Veröffentlichungen betreiten Verbesserungen In der Dlsperglerung und Im Abbinden von diskontinuierlichen Cellulosefasern oder Ihren Gemischen In einer viskoelastomeren Grundmischung zur Herstellung von vulkanisierten Verbundmaterialien mit erhöhten Young-Modul, wobei die Dlsperglerbarkelv der Fasern Im Kautschuk mit Hilfe eines Verfahrens gesteigert wird, bei dem die Fasern in flüssigem Latex suspendiert werden und der Latex dann auf den Fasern koaguliert wird. Das Koagulat wird filtriert und getrocknet, wobei „Pellets" oder „krümelige" Agglomerate des Latex zurückbleiben, die Zusammenlagerungen von

ίο nicht orientierten Fasern einschließen und zusammenbinden. Aufgabe des Latexüberzuges auf den Fasertrauben 1st es, die Wechselwirkungen von Faser zu Faser und Faserbrüche zu verringern, wenn die Pellets in einem Viskoelastomeren mit einer kräftigen Mischvorrichtung,

z. B. einen kaltgefahrenen Extruder, einem Banbury-Mlscher oder Walzenmischer dlsperglert werden.

Ee mag lelch sein, die fasergefüllten Pellets in einem Viskoelastomeren zu dispergieren, jedoch sind die Faserbündel oder -trauben Innerhalb jedes Pellets weder im Pellet noch aus dem Pellet in die elastomere Mischung gleichmäßig oder leicht dlspergierbar. Durch Koagulterungstrocknung wird der Latex teilweise vulkanisiert, wodurch harte zerfaserte Pellet gebildet werden, die sich während des Mlschens mit dem Viskoelastomeren nicht leicht zerkleinern lassen. Die harten Pellets sind in hochviskosen viskoelastomeren Mischungen, wie sie in den vorstehend genannten Patentschriften beschrieben werden, leichter zu zerbrechen. Der Grumi hierfür liegt darin, da£ die Mischungen von höherer Viskosität auf die Pellets eine stärkere Scherwirkung während des Mlschens als die Elastomeren von niedriger Viskosität, wie sie normalerweise In Schläuchen, Luftreifen oder Treibriemen verwendet werden, ausüben.

Die verschlechterte Dlsperglerbarkelt der elngeschlossenen Bündel und Zusammenlagerungen von Fasern in den Pellets erschwert die Orientierung der Fasern während des Mlschens in einem vlskoelastlschen Elastomeren und beeinträchtigt die physikalischen Eigenschaften des vulkanisierten fasergefüllten Elastomeren (z. B. die Zugfestigkeit und den Young-Modul). Die physikalischen Eigenschaften sind von den allgemein ungebrochenen Fasern und einer empirischen Beziehung des Faseraspektverhältnlsses (Verhältnis von Länge zu Durchmesser) abhängig. Die Pellets beeinträchtigen die rheologisehen Eigenschaften durch die Behinderung des Flleßens der Kautschukmischung, beispielsweise während der Formgebung oder beim Extrudieren. Die Ungleichmäßigkeit der Faserdlsperglerung In einem vulkanisierten Elastomeren Ist durch narbiges Aussehen der Oberfläche eines Fertigprodukts gekennzeichnet, wenn dieses gedehnt wird.

Die Kennzeichnung einer fasergefüllten Kautschukmischung durch Messungen, z. B. einen hohen Young-Modul, eine Anstieg des Moduls der Matrix und hohe Zugfestigkeit beim Bruch sind nicht Immer kritische Parameter, auf die sich der Fachmann auf dem Gebiet der Entwicklung und der Herstellung von Gummiartikeln wie Schläuchen, Luftreifen oder Treibriemen verläßt. Der Grund hierfür Hegt In erster Linie darin, daß diese Gummlartlkel unter Verwendung von elastomeren Materlallen hergestellt werden, die nicht dem Hookeschen Gesetz folgen, wo die Spannung proportional der Dehnung Ist und auf dem der Young-Modul basiert. Ferner sind diese Gummlartlkel so ausgelegt und ausgeblldet, daß sie bei Spannungen, die wesentlich unter der maximalen Zugfestigkeit beim Bruch liegen, oder bei großer prozentualer Dehnung eingesetzt werden. Die physikalischen Eigenschaften von fasergefüliten Elasto-

meren können besser durch traditionellere kautschuktechnische Ausdrücke wie Sekantenmodul (z. B. Spannung bei einer bestimmten Dehnung, bei fasergefüllten Elastomeren vorzugsweise 5 bis 10 %) oder durch Vergleich der Formen von Spannungs-Dehnungskurven für verschiedene fasergefüllte Elastomere in Kombination mit einem Verhältnis der projlzierten Fläche der Spannungs-Dehnungskurven, die Arbeltskapazität anzeigen, und der Dauerermüdungsfestigkeit gekennzeichnet werden. Eine vergleichende Bewertung der »Zugfestigkeit an der Streckgrenze« 1st jedoch ein gutes Hilfsmittel zur Bewertung von Systemen auf Basis von Kautschuk und Fasern.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten faserförmlgeii Zusatzstoff für Mischungen auf der Basis von Kautschuk, nämlich Naturkautschuk, Synthesekautschuk oder deren Gemisch verfügbar zu machen, der Im Kautschuk dlsperglert wird zu einem vulkanisierbaren fasergefüllten Gemisch mit verbesserten physikalischen Eigenschaften für Produkte, wie Schläuche, Reifen und Treibriemen.

Die Lösung dieser Aufgabe 1st ein faserförmlger Zusatzstoff für Mischungen auf der Basis von Kautschuk, der aus mit einem Trennmittel bestäubten und von öl umhüllten, voneinander getrennt vorliegenden zerkleinerten Synthesefasern oder Fasern aus nicht regenerierter Cellulose einer mittleren Länge von 0,03 bis 2,9 mm besteht. Dieser faserförmlge Zusatzstoff enthält erfindungsgemäß als Trennmittel Ruß oder Ton, und zwar zweckmäßig 5 bis 200 Gew.-Telle Ruß pro 100 Gew.-Telle Fasern und öl Im Verhältnis zu Ruß von 2 :1 bis 1 : 2.

Die Herstellung des Zusatzstoffs gemäß der Erfindung erfolgt In der Welse, daß man Fasern auf eine mittlere Länge von 0,03 bis 2,9 mm zerkleinert, auflockert und teilweise entwirrt, diese zerkleinerten Fasern mit einem Trennmittel, vorzugsweise mit Ruß In einer Menge von S bis 200 Gew.-Tellen pro 100 Gew.-Telle Fasern bestäubt und die getrennt voneinander vorliegenden Fasern mit dem öl, vorzugsweise In einer Menge, die einem Gewichtsverhältnis von öl zu Ruß von etwa 2 : 1 bis 1 : 2 entspricht, vermischt.

Eine geeignete Masse von synthetischen Fasern kann durch Fibrillieren oder Klassleren der Fasern mit einer mechanisch wirkenden Vorrichtung auf eine gewünschte Länge hergestellt werden. Schlaffe Fasern von hoher Reißfestigkeit, z. B. Aramld und Polyestern, können einer Vorbehandlung durch Versteifen mit einem Verstelfungsmlttel, z. B. einer getrockneten und hitzegehärteten Lösung eines blockierten Phenollsocyanats, unterworfen werden. Steifere Fasern, beispielsweise aus Nylon, Glasfasern, Welchholzcellulose oder Hartholzcellulose können ohne Versteifungsmittel gehandhabt werden.

Gewisse Ausgangsmaterialien für Fasern, z. B. zerfasertes Zeitungsdruckpapier, erfordern keiner hchen Grad der Zerfaserung und Siebung, well die Größenverteilung der Fasern aus Zeitungsdruckpapier Im allgemeinen für die meisten fasergefüllten Kautschuke befriedigend Ist. Das von Natur aus (mit Lignin) versteifte Material für Zeltungsdruckpapier kann durch Schlagen mit Messern leicht deflbrlert werden. Falls gewünscht, kann jedoch das Material aus Zeitungsdruckpapier mit einer Hammermühle oder ähnlichen mechanisch wirkenden Vorrichtungen mechanisch zerfasert und fllibrlert werden.

Die Konditionierungsmittel werden dem Fasermaterial In einem Intensivmischer, z. B. einem mit rotierenden Schaufeln versehenen Mischer, zugesetzt. Im Falle von Cellulose kann eine polare Flüssigkeit, z. B. Wasser oder Ethylenglykol, In geringen Mengen zugesetzt werden. Die Flüssigkeit wird von den Fasern adsorbiert und wirkt als Bindemittel zum Umhüllen der Fasern mit einem wasserlöslichen Klebstoff (falls gewünscht). Ruß oder Ton werden zugesetzt, um die Trennung der Einzelfasen, voneinander zu erleichtern. Wenn zerfasertes Zeltungsdruckpapier als Fasermaterial verwendet wird, erleichtert und beschleunigt der Ruß außerdem die Zerfaserung und ίο Flbrilierung während des Mlschens. Dem Gemisch kann dann Öl zugesetzt werden, um das Fasergemisch auf ein kleineres Volumen zu konzentrieren und Staubbildung durch freien Ruß weltgehend auszuschalten. Das öl erleichtert ferner die Dlspergierung der Faser In einer vlsis koelastlschen Masse.

Der faserförmlge Zusatzstoff kann In vulkanisierbaren Kautschukmischungen verwendet werden, um Vormischungen oder fertig kompoundlerte Mischungen herzustellen. In jedem Fall wird der faserförmlge Zusatzstoff auf mechanischem Wege, beispielsweise mit einem kaltgefahrenen Extruder, einem Banbury-Mlscher oder einem Walzenmischer, In dem Kautschuk dfsperglert, und zwar Im wesentlichen gleichmäßig unter Orientierung In der Fließrichtung des Kautschuks während des Mlschens.

Eine den faserförmlgen Zusatzstoff enthaltende Mischung auf Kautschukbasis zeigt verbesserte physikalische Eigenschaften, z. B. einen höheren Sekantenmodul, als sie bisher beim gleichen Volumen zugesetzter Fasern erzielbar waren. Es wird angenommen, daß die verbesserten Eigenschaften die Folge einer verbesserten Dlspergierung und Packung der Fasern Im Kautschuk sind und nicht direkt von der Faserlänge oder vom Aspektverhältnis abhängen. Das Aspektverhältr.ls (Verhältnls von Länge und Dicke) von Fasern Ist eine naturgegebene Eigenschaft aller Fasern. Zwar können gewisse physikalischen Eigenschaften Immer damit In Zusammenhang gebracht werden, jedoch wird angenommen, daß die morphologischen Eigenschaften der Fasern wlchtlger sind, um den Kautschuk zu verstärken.

Die Erfindung hat u. a. den Vorteil, daß teure Verarbeitungsstufen, z. B. Aufschlämmen In Flüssigkeiten und Umhüllen von Fasern mit einem Kautschuk (z. B. mit koagullerendem Latex oder Friktlonsgummleren von textlien Flächengebilden mit einem Kalander), vor der Zumlschung zu dem Kautschuk überflüssig sind.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben.
Fig. 1 Ist eine Meßmikroskopaufnahme (SEM-Aufnähme) bei lOOfacher Vergrößerung und zeigt erfindungsgemäß behandelte Hartholzfasern.

Flg. 2 1st eine SEM-Aufnahme mit lOOfacher und 400facher Vergrößerung und zeigt einen faserförmlgen Zusatzstoff gemäß der Erfindung, der die in F1 g. 1 dargestellten Fasern enthält.

Fig. 3 1st eine SEM-Aufnahme mit lOOfacher Vergrößerung und zeigt quer zur Faserrichtung eine Ansicht einer 20% Fasern enthaltenden Kautschukmischung, die mit dem In FI g. 2 dargestellten faserförmlgen Zusatzstoff verstärkt Ist.

FIg. 4 Ist eine SEM-Aufnahme mit lOOfacher Vergrößerung und zeigt erfindungsgemäß hergestellte Fasern von Zeitungsdruckpapier.

Flg. 5 lsi eine SEM-Aufnahme mit lOOfacher und 400father Vergrößerung und zeigt einen faserförmlgen Zusatzstoff gemäß der Erfindung, der die In Flg. 4 dargestellten Fasern enthält.
Flg. 6 Ist eine SEM-Aufnahme mit lOOfacher Vergrö-

ßerung und zeigt quer zur Faserrichtung eine 20 Vol-% Fasern enthaltende Kautschukmischung, die mit dem In Flg. 5 dargestellten faserförmlgen Zusatzstoff verstärkt Ist.

Flg. 7 Ist eine SEM-Aufnahme mit lOOfacher Vergrößerung und zeigt erfindungsgemäß hergestellte Aramldfasern.

Flg. 8 Ist eine SEM-Aufnahme mit lOOfacher und 400facher Vergrößerung und zeigt den aus den obengenannten Patentschriften bekannten, Im Handel erhältll- chen faserförmlgen Zusatzstoff.

Flg. 9 Ist eine SEM-Aufnahme mit lOOfacher Vergrößerung und zeigt quer zur Faserrichtung eine 20 Vo\.-% Fasern enthaltende Kautschukmischung, die mit dem In FI g. 8 dargestellten faserförmlgen Zusatzstoff verstärkt ist.

Flg. 10 zeigt In Faserrichtung aufgenommene Spannungs-Dehnungsllnlen für fa.'sergefüllte Kautschuke, die jeweils 20 Vol. -% von In verschiedener Welse vorbehandelten Hartholzfasern, Welchholzfasern und Zeltungs- druckpapierfasern enthalten.

Flg. 11 zeigt In Faserrtchtung aufgenommene Spannungs-Dehnungsllnlen für fasergefüllte Kautschuke, die jeweils 20 Vol.-% von verschiedenen siebklassierten Welchholzfasern enthalten.

Flg. 12 zeigt In Faserrichtung aufgenommene Spannungs-Dehnungsllnlen für fasergefüllte Kautschuke, die jeweils 20 Vol.-% von In verschiedener Welse vorbehandelten Aramidfasern, Nylonfasern und Polyesterfasern enthalten.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Verschiedene Arten von " Fasern können für die Zwecke der Erfindung verwendet werden. Für die DIsperglerung In einem Kautschuk werden die Fasern klas- slert. Der Grad der Faserklassierung oder Flbrlllierung Ist In Abhängigkeit vom Fasertyp verschieden. Synthetische oder nlcht-regenerlerte Cellulosefasern können verwendet werden. Synthetische Fasern sind als Endlosfäden oder Stapelfasern Im Handel erhältlich. Vorzugs- weise wird von Spapelfasern einer Länge von etwa 6 mm ausgegangen.

Schlaffe Fasern von hoher Reißfestigkeit, z. B. Aramid- und Polyesterfasern, werden für die Flbrlllierung und Klassierung durch Versteifen vorbehandelt. »Äramld« ist der Sammelbegriff für Fasern, die aus dem Kondensationsprodukt von Isophthalsäure oder Terephthalsäure mit m- oder p-Phenylendiamln hergestellt werden.

Die Fasern können mit einem Versteifungsmittel, z. B. einer 13%igen Lösung eines blockierten Phenolisocy- so anats, behandelt, getrocknet und bei 260° C hitzegehärtet werden. Andere Fasern, beispielsweise aus Nylon, Glas, Welchholzcellulose oder Hartholzcellulose, müssen für die Flbrllllerung nicht vorher versteift werden. Fasern aus Zeitungsdruckpapier sind von Natur aus mit Lignin versteift. Falls gewünscht, können jedoch alle Fasern vorher versteift werden.

Der hler gebrauchte Ausdruck »deflbrierte Cellulose« bezeichnet Cellulose wie Holz, Hanf, Flachs, Jute, Baumwolle u. dgl., die als Pappe, Abfallpapier, teilweise gekochtes Holz o. dgl. In ihre Faserbestandteile zerlegt worden 1st. Die hier gebrauchten Ausdrücke »Fibrillieren«, »FlbrllHerung« o. dgl. bezeichnet die weitere Zerkleinerung oder Zertellung von Fasern in einer solchen Weise, daß Ftbrillen gebildet werden oder von den Fasern abstehen, beispielsweise durch mechanisches Mahlen oder Schlagen der Fasern. Das Wort »fasergefüllt« bedeutet »Fasern enthaltend« oder »Faserstoffe enthaltend«, während der Ausdruck »zerfasern« die Zerkleinerung oder Zertellung zu Fasern bezeichnet.

Die Fasern werden mechanisch mit einer Vorrichtung, z. B. einer Hammermühle, auf einen brauchbaren Größenbereich, der Im wesentlichen von der Steifigkeit der Fasern abhängt, gemahlen oder geschlagen. Mechanisches Schlagen oder Mahlen der Fasern bewirkt Spalten, Reißen, Zerreißen oder sonstiges Fibrillieren auf Längen, die kürzer sind als die ursprünglichen Längen der Fasern. Im allgemeinen können Fasern mit größerer Steifigkeit länger sein als weniger steife Fasern. Demgemäß können brauchbare Faserlängen nach Belleben durch Vorbehandlung der Fasern mit Versteifungsmitteln verändert werden.

Brauchbar für alle Fasen ist ein Größenbereich, bei dem die vorher versteifen oder nlcht-verstelften Fasern eine mittlere Länge von ö,ö3 bis 2,9 mm, vorzugsweise von 0,i bis 1,7 mm, haben.

Im einzelnen Ist bei nlcht-verstelften Welchholzfasern ein Größenbereich brauchbar, bei dem die Fasern eine mittlere Länge von 0,08 bis 2,9 mm, vorzugsweise von 0,2 bis 2,3 mm, insbesondere von 0,6 bis 1,7 mm haben.

Bei nlcht-verstelften Hartholzfasern Ist ein Größenbereich der mittleren Länge von 0,04 bis 1,4 mm, vorzugsweise von 0,1 bis 1,1 mm, Insbesondere von 0,3 bis 0,9 mm, brauchbar.

Für Zeitungsdruckpapierfasern, die mit Lignin natürlich versteift sind, ist ein Größenbereich der mittleren Länge (d. h. die größte Gesamtdimension nach der Flbrllllerung) von 0,8 bis 2,9 mm, vorzugsweise von 0,2 bis 2,3 mm, Insbesondere von 0,6 bis 1,7 mm, geeignet.

Bei synthetischen Fasern kommt eine mittlere Länge von 0,03 bis 2,5 mm In Frage.

Als brauchbarer Größenbereich für eine vorversteifte Aramldfaser von 1,7 Aex/Faden kommt eine mittlere Länge von 0,03 bis 1,6 mm, vorzugsweise von 0,06 bis 1,1 mm, Insbesondere von 0,17 bis 0,6 mm, In Frage.

Um den Einfluß der Steifigkeit der Fasern auf brauchbare Längen welter zu veranschaulichen, 1st zu bemerken, daß für vorversteifte Polyesterfasern von 6,7 (Aex/Faden ein Größenbereich mit einer mittleren Länge von 0,05 bis 2,5 mm, vorzugsweise von 0,13 bis 1,6 mm, lnsbeso-'''-"i von 0,38 bis 1,25 mm, brauchbar 1st.

gewisse Ausgangsubüm erfordern keine weltgehende mechanische Bearbeitung für die Zerfaserung. Zeitungsdruckpapier kann mit rotierenden Flügeln, die eine Geschwindigkeit von 40 bis 50 m/Sekunde haben, zerschnitzelt und grob zerfasert werden.

Für zerfasertes Zeltungsdruckpapier Ist jedoch kein hohes Maß von mechanischer Bearbeitung für Im wesentlichen vollständige Zerfaserung und Flbrilllerung wie bei anderen Fasern erforderlich, weil Zeltungsdruckpapler aus Fasern mit einer Länge In dem Bereich besteht, der sich dem vorstehend genannten Bereich nähert. Zerschnltzeltes oder grob zerfasertes Zeltungsdruckpapier kann durch Verarbeitung mit einer Hammermühle mit einem Austrittssieb von entsprechender Größe vollständig zerfasert und flbrilllert werden. Gegebenenfalls kann teilweise zerfasertes Zeitungsdruckpapier auch durch Mischen von Trennmitteln, z. B. Ruß oder Ton, mit den Fasern und Mischen mit einem mit rotierenden Flügeln arbeitenden Mischer einwandfrei zerfasert und flbrilllert werden. Es wird angenommen, daß die trockenen Trennmittel zusätzlich als Schleifmittel wirksam werden, die die Flbrlllierung der Fasern fordert.

Die Fasennasse wird in einen mechanisch wirkenden Mischer, z. B. den vorstehend genannten, mit rotierenden Flügeln arbeitenden Mischer, gegeben, um die

Fasern allgemein aufzulockern und zu entwirren. Es 1st auch möglich, gewisse zerfaserte Materlallen, z. B. ZeI-tungsdruckpapler, das nicht flbrllllert worden Ist, direkt In den Mischer zu geben. Wie später erläutert werden wird, führt die Vorflbrllllerung gewisser Fasern zu verbesserten physikalischen Eigenschaften, wenn sie mit einigen Kautschuken gemischt werden.

Für Klebstoffzwecke können Fasern aus nlcht-regenerlerter Cellulose mit Absorbatflüsslgkelten, vorzugsweise mit polaren Flüssigkelten, z. B. Wasser oder Äthylenglykol, In einer Menge von 6 bis 12 Gew.-Teilen der Fasern behandelt werden. Die Flüssigkeit wird durch die Cellulosefasern absorbiert. Versuche haben ergeben, daß Äthylenglykol oder Wasser In einer Menge von etwa 1 bis 20 Gew.-Teilen der Faser zugesetzt werden können. Überschüssige Flüssigkeit Ist nicht vorteilhaft und kann unerwünschtes Zusammenballen der Fasern während des Mlschens zur Folge haben. Zerschnltzeltes oder zerhacktes Zeltungsdruckpapier kann dem Mischer zugesetzt und gemahlen oder geschlagen werden, bis es deflbrlert 2« und flockig geworden Ist. Die Zelt zum Deflbrleren von flächigen Materlallen zu Fasern Ist unterschiedlich, beträgt jedoch gewöhnlich 10 bis 15 Minuten.

Pulverförmige oder flüssige Klebstoffe werden zugesetzt, wenn chemische Bindung zwischen der Faser und 2-, dem Kautschuk gewünscht wird. Es wird bevorzugt, daß der pulverförmige oder flüssige Klebstoff In der Absorbatflüssigkeit löslich Ist, so daß der Klebstoff die Fasern teilweise umhüllen kann oder von Ihnen teilweise absorbiert wird. Im Falle von Cellulosefasern wird ohne Rücksieht darauf, ob sie Hartholz-, Weichholz- oder Zeitungsdruckpapier sind, ein wasserlöslicher Klebstoff bevorzugt, well er durch die Feuchtigkeit In den Fasern gelöst und teilweise absorbiert werden kann. Für vorversteifte Fasern (z. ß. Aramld- oder Polyesterfasern) wird bevorzugt, daß das Versteifungsmittel gleichzeitig ein chemischer Klebstoff (z. B. ein blockiertes Phenollsocyanat) 1st. Durch Zusatz des Klebstoffs unmittelbar zu den Fasern wird sichergestellt, daß Teile der Fasern vom Klebstoff umhallt oder bestaubt werden.

Als Klebstoffe, die mit den trockenen Fasern gemischt werden können, eignen sich beispielsweise trockene Resorcln-Formaldehydharze oder die Reaktionsprodukte von Resorcon und Melamin. Im Falle von synthetischen Fasern können Klebstoffe wie Isocyanat-, Epoxy- und Phenolharze oder Resotropln verwendet werden. Natürlich können in Abhängigkeit von der gewünschten Art der Bindung beliebige Klebstoffsysteme verwendet werden. Der Klebstoff sollte speziell für den Kautschuk gewählt und In allgemein bekannten Mengen (Im allgemeinen 1 bis 10 Teile, bezogen auf das Fasergewicht) zugesetzt werden. Wie bei allen Klebstoffsystemen sollten pK-Wen, Hänezeit und Temperatur zur Erzielung maximaler Ergebnisse berücksichtigt werden, wenn die Fasern der νlskoelastIschen Masse zugemischt, vulkanlsiert und geprüft werden. Beispielsweise wird eine Steigerung des Elastizitätsmoduls und der Zugfestigkeit bis zum Bruch erzielt, wenn ein gehärtetes Verbundmaterial 72 Standen bei Raumtemperatur oder 21 Stunden Im Ofen bei 93° C gealtert wird. ■

Zu diesem Zeitpunkt sind die Fasern im allgemeinen voneinander getrennt, jedoch pflegen sie in einer allgemein flockigen und entwirrten Fasermasse aneinander zu haften. Die Fasern werden vorzugsweise einer Behandlung unterworfen, durch die sie voneinander getrennt gehalten werfen. Hierzu wir ein felntelllges Trennmittel, ζ. B. Ton oder vorzugsweise ein im wesentlichen trockener Ruß, zugesetzt. Ruß kann in Menge von 100 Gew.-Tellen pro 100 Gew.-Teilen Fasern zur Gewinnung eines allgemeinen zerfaserten Zusatzstoffes zugesetzt werden. Wenn eine vollständig kompoundlerte Kautschukmischung hergestellt werden soll, können bis zu 200 Gew.-Tellen Ruß pro 100 Gew.-Teile Fasern verwendet werden. Das Trennmittel wird mit der Fasermasse 1 bis 3 Minuten gemischt, wobei die Fasern mit den Teilchen bestäubt und hierdurch die Fasern voneinander getrennt gehalten werden. Der Ruß wirkt gleichzeitig als Schleifmittel, das die Flbrllllerung von Fasern wie Zeltungsdruckpaplerfasern fördert. Durch eine übermäßig lange Mischdauer kann Zusammenballung stattfinden.

Die Reihenfolge bzw. der Zeitpunkt der Zugabe von Öl zur Fasermasse muß berücksichtigt werden, well sowohl die Fasern als auch das Trennmittel Öl absorbieren. 1 bis 20 Gew.-Teile öl pro 100 Gew.-Telle Fasern (besonders bevorzugt) können den trockenen Fasern zugesetzt werden. Wenn jedoch die Fasern mit Wasser oder Äthylenglykol vorbehandelt werden, muß die den nassen Fasern zugesetzte Ölmenge entsprechend verringert werden. Hierbei wird eine Ölmenge von 5 bis 10 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Telle Fasern besonders bevorzugt.

Wenn das Öl nach dem Ruß zugesetzt wird, können bis zu 200 Gew.-Telle Öl pro 100 Gew.-Telle Fasern verwendet werden. Besonders bevorzugt wird ein Ruß/Öl-Verhältnis von 2 : 1 bis 1 : 2. In jedem Fall wird das Öl bis 3 Minuten mit der Fasermasse gemischt.

Das Öl wird mit den Fasern und Rußteilchen dlsperglert und heftet sich an die Fasern und Rußteilchen. Es wird angenommen, daß das Öl auf den Fasern einen dünnen Überzug bildet, der bei der Zumlschung zu einem Kautschuk die Dlsperglerung der Fasern fördert und verbessert. Die In dieser Welse hergestellte Fasermasse stellt einen faserförmlgen Zusatzstoff dar, der dann mit einem Kautschuk zu einem Verbundmaterial, in dem die Fasern 5 bis 60% des Verbundmaterials ausmachen, verarbeitet werden kann.

Im Falle eines Vlskoelastomeren vom Kautschuktyp können weitere Zusatzstoffe mit dem Fasergemisch anstatt mit dem Kautschuk selbst gemischt werden. Als Beispiele solcher Zusatzstoffe sind Aktivatoren, Antloxydantlen. Beschleuniger und Vulkanisationsmittel zu nennen. Diese Zusatzstoffe werden dem Fasergemisch zugesetzt, nachdem das Öl mit den Fasern gemischt worden Ist. Die Mischdauer kann 1 bis 3 Minuten betragen.

Das Fasergemisch kann auch mit pulverförmlgen Kautschuk gemischt werden. Die hierbei erhaltene Mischung kann eine Vormischung darstellen, für die weitere Chemikalien erforderlich sind, oder der pulverförmige Kautschuk kann In Kombination mit dem Fasergemisch alle Chemikalien enthalten, die für die Bildung einer vollständig kompoundlerten Mischung notwendig sind. Diese Zumlschung von Chemikalien (d. h. ohne das Fasergemisch) 1st bekannt und bedarf hler keiner ausführlichen Erklärung. Es 1st auch möglich, das Fasergemisch direkt mit stückigen oder plattenförmigen! Kautschuk zu mischen, um entweder eine Vormischung oder eine vollständig kompoundlerte Mischung zu bilden. Dennoch muß bei allen Arten des Zumischens des Fasergemisches der Kautschuk hohen Scherkräften ausgesetzt werden, damit die Fasern darin disperglert werden. Diese Vermischung kann In einem Extruder, dem die Bestandteile kalt zugeführt werden, in einem Banbury-Mlscher, auf einem Walzenmischer, im Brabender-Mlscher o. dgl. erfolgen.

Die Wichtigkeit der Faserherstellung und der Konditionierungsmittel für die Fasern und ihre Wirkungen auf den faserformigen Zusatzstoff werden duch zahlreiche

ίο

Kautschuk-Mischungen und Versuche veranschaulicht. Für eine Kautschuk-Mischung wird die folgende Zusammensetzung gewählt:

Mischung A:

Bestandteile	Gew.-Teile
Styrol-Butadlen-Kautschuk 1500	100,0
Zinkoxid	3,0
Stearinsäure	2,0
Antloxydanz
Symmetrisches Bls-/!-napthyl-p-	1,0
phenylendlamln
Beschleuniger
N-Cyciohexyi-D-benzulhiazoisunenarnid	1,25
Schwefel	2,0
Klebstoff für Fasern, ggfs. zugesetzt	0-3 C
Selbsthärtendes trockenes
Resorcln/Formaldehydharz

Mehrere Mischungen A mit verschiedenen Zusammensetzungen werden gemäß dem In ASTM-3182-D-3137 (1975) beschriebenen Mischverfahren hergestellt. Mehrere Fasergemische werden mit verschiedenen Kombinationen der folgenden Bestandteile hergestellt:

Bestandteile

Gew.-Teile

Ruß (HAF) 2,3-26

Öl (Verarbeltungshllfsöl) 0 -20

Fasern (gebleichtes Welchholz-Kraftpapier 0 -25

das mit der Hammermühle mit einem

Sieb, das runde Löcher von 3,2 mm

Durchmesser aufweist, zerfasert

worden Ist)

Die Fasergemische werden den Mischungen A auf den Walzenmischer zugesetzt, um die Leichtigkeit der Vermischung mit den Fasern zu bewerten. Die Leichtigkeit der Vermischung mit den Fasern wird als leicht (L), mäßig (M), schwierig (S) oder besonders schwierig (BS) bewertet. Außerdem werden mehrere Vergleichsmischungen unter Verwendung solcher Ruß- und Ölmengen hergestellt, daß der Einfluß der Fasern in der Mischung für sich bewertet werden kann.

Durch Mischen auf dem Walzenmischer werden die Fasern in der Mischung orientiert. Proben der Mischungen werden im Schwlngschelbenrheometer T₉₀ vulkanisiert. Die Prüfkörper werden gemäß ASTM D-412-08 (1975) geprüft. Die hler genannten Prüfergebnisse sind

jedoch nicht mit dem Polsson-Verhältnls korrigiert. Ferner beträgt die Dehngeschwindigkeit bei allen Prüfkörpern 5Ö cm/Minute, weil die Dehr.gcschvvindlgkeit einen Einfluß auf den angezeigten Modulwert hat. Die Sekanten-Modulwerte bei 5%, Ai₅, werden für die verschledenen fasergefüllten Mischungen und Vergleichsmischungen gemessen. Der Unterschied Im Sekanten-Modul ^Ai₅ zwischen einer Mischung mit einem zusätzlichen Bestandteil und der Vergleichsmischung ohne den Bestandteil läßt den gesonderten Effekt des Bestandteils In der Mischung, wie er durch die verschiedenen faserförmlgen Zusatzstoffe beeinflußt wird, erkennen. Die Spannung bei der Streckgrenze der Mischung wird gemessen, um den Einfluß der Zugabe des Klebstoffs zum Gemisch aus Kautschukmischung und Fasern zu bestimmen. Die Anteile der Fasern werden so variiert, daß eine konstante Volumenfraktion Fasern für die verschiedenen Mischungen (z.B. 5,4 oder 12,7%) erhalten wird. Der Einfluß von Fasermischungen von unterschiedlicher Zusammensetzung auf die Verstärkungswlrkung der Fasern auf Ί7 Kautschukmischung"·*! ist nachstehend in Tabelle 1 genannt.

Tabelle I

Mi	Fasern '	Vol.-S.	RuQ	ÖP)	Kleb	AK des	Λ/s der	Δ KU	Spannung	Lelchilg-
schung		5,5			stoff*)	Kautschuk	Kautschuk		bei Streck	kcii uci
Nr.		12,7				ohne Fasern	mischung		grenze	Faserzu-
		5.1					mit Fasern			mlschung
	Teile	5,1	Teile	Teile	Teile	χ 10-² N/mm³	χ 10-- N/mm²	χ 1(H N/mnv	kg
1	10	5,1				6.76	5.65	8.89	153.54	BS
2	25	12,4	_	_	_	6.76	64.74	57,99	227,44	BS
3	9,3	12,2	2.3	_	_	8,205	22.06	13,93	133.40	S
4	9,5	11,8	4.8	_	_	8.69	24,06	15.38	141.98	S
5	9.7	12,7	9j	_	_	10,48	38.27	27.79	159.21	S
6	24,9	12,7	6,2	_	_	!0,83	77.S	66.67	226,85	S
7	25,4	12,7	!2,9	_	_	12,27	89^22	77.22	238.46	S
ε	26	12,7	26	_		17,65	107,77	90,12	283.23	S
9	27	12,7	6,2	5	_	11,51	158,65	147,14	268,17	L
10	28	12,7	6.2	10	_	8,48	143,21	134.73	238,37	L
11	30,8	12,7	6,2	20	_	7,93	134,87	126,94	228.07	L
12	29,5	12,7	26	5		13,17	154,93	141,76	286,72	S
13	30,7	12,7	26	10	_	12,76	149,06	136,31	270,16	L
14	33,1	26	20	_	12,76	138,31	125,56	250,34	L
15	27	6,2	5	3·)	12	106,94	94,94	295,16	L·)
16	30,8	6,2	20	3·)	9,31	90,74	81,43	276,79	L*)
17	33,1	26,0	20	3*)	11,45	141,28	129,83	4i4,45	L*)

*) = Die Zumischung des Klebstoffs zum Kautschuk auf dem Walzenmischer 1st schwierig. ') = Der Anteil der Fasern in Teilen wird für jede Mischung so gewählt, daß die für jede Mischung angegebene Volumenfraktion

erhalten wird. ²) = Ölmenge In Teilen pro 100 Gew.-Telle Kohlenwasserstoffkautschuk.

Wie die Werte in Tabelle 1 zeigen, verbessert Ruß als solcher die Verstärkungswirkungen der Fasern In einer Mischung. Die Sekantenmoduldlfferenz /IM₅ steigt von 8,9 (Mischung 1 ohne Ruß) auf 27,8 χ 1(H N/mm² (Mischung 5 mit 9,7 Teilen Ruß). Das die verstärkenden -, Wirkungen auf den Kautschuk durch die Vergleichsmischung subtrahiert werden. Ist der Anstieg des aM_y Moduls ausschließlich auf das Mischen der trockenen Fasern mit Ruß zurückzuführen. Ferner verbessert sich die Mischbarkelt bei der Zugabe von Fasern zur _u, Mischung durch Zugabe von Ruß von äußerst schwierig (3S) auf schwierig (S). Es wird angenommen, daß der Ruß als effektives Trennmittel wirksam Ist, wenn er Im wesentlichen trocken mit Im wesentlichen trockenen Fasern gemischt wird. Der Anstieg des JAi₅-WeH Ist das Ergebnis besserer Dlsperglerung der Fasern In der Mischung.

Der Mischung 9 wurde öl zugesetzt. Es zeigt sich, daß das öl einen großen Einfluß hat, da es die Mischbarkelt von schwierig (S) zu leicht (L) verbessert, öl steigert fer- >o ner erheblich den bekannten Modul AM_f von 40,3 χ 10~² N/mm² (Mischung 5) auf 147 χ 1(H N/mm² (Mischung 9). Auch hler Ist anzunehmen, daß der Anstieg des Sekantenmoduls eine direkte Folge verbesserter Faservertellung ist, die durch den Im wesentlichen trockenen Faserzusatz beeinflußt wird.

Ein Vergleich der Mischungen 9 bis 14 zeigt ferner, daß die Mischbarkelt auf schwierig (S) (Mischung 12) steigen kann, wenn das Verhältnis von Öl zu Ruß wesentlich kleiner 1st. Daher wird Im allgemeinen vor- jo zugsweise das öl In ungefähr der gleichen Menge (In Teilen) wie der Ruß oder in größerer Menge verwendet.

Durch den Zusatz des Klebstoffs zur Kautschukmischung wird die Spannung an der Streckgrenze bedeutend erhöht, wie der Anstieg von 250,34 kg (Mischung 14) auf 414,45 kg (Mischung 17) zeigt.

Die entscheidende Wichtigkeit und Verbesserung eines Klebstoffsystems, das dem Faserzusatz zugemischt wird, wird mit der Mischungszusammensetzung A ohne Klebstoff plus 26TeIIe Ruß, nunmehr als Mlschungszsammensetzung B bezeichnet, veranschaulicht.

Mehrere Fasermischung mit Klebstoffzusatz werden In verschiedenen Kombinationen aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:

Bestandteile	Gew.-Teile
Verarbeltungshilfsöl	0-10
Fasern
(gebleichte Weichholz-Kraftfasern)	(12,7 Vol.-96)
Klebstoff	3
(seibsihäriendes Resorcln/Forrnai-
dehydharz)
Wasser	0 -5
Äthylenglykol	3,1-6,9

Mehrere Proben werden mit den Fasermischungen In der oben beschriebenen Weise gemischt, vulkanisiert, geschnitten und geprüft. Proben von Vergleichsmischungen werden ebenfalls hergestellt, um die Wirkung jedes dem Fasergemisch zugesetzten Bestandteils getrennt zu ermitteln. Die Werte In Tabelle II veranschaulichen die Verbesserung, die erreicht wird, wenn das Klebstoffsystem zu einem Teil des Faserzusatzstoffs anstelle eines Teils des Kautschuk gemacht wird. Hierdurch wird ferner herausgestellt, daß Öl allein ein wirksamer Bestandteil Ist. um die Zumlschung der Fasern leicht (L) zu machen.

Tabelle II

Mi	Fasern	öl "	Kleb	Wasser	Äthylen	W₅ des	Ms der	JM₅	Spannung	Leichtig
schung			stoff *)		glykol	Kautschuk	Kautschuk		bei Streck	keit der
Nr.						ohne Fasern	mischung		grenze	Faserzu-
							mit Fasern			rrHschung
	VoI-K	Teile	Te!!-	Teüe	Teile	ν ΙΟ-² N/mm!	χ 10-- N/mni2	χ 10-2 N/mm²	kg
18	12,7	0	3			24,55	117.70	93,15	502,14	BS
19	12,7	1	j		_	22,62	188.23	165,62	579,70	S
20	12,7	3	3	_	_	21,1C	171,62	!50,52	551,58	L
21	12,7	5	3	_	_	16,69	205,95	189,27	553.85	L
22	12,7	10	3			11,10	198,10	186,99	524,82	t
23	12,7	_	3	_	_	24,55	185.54	161,00	576,98
24	12,7	_	3	2	_	24,55	195,20	170,65	561,10	S
25	12,7	_	3	5	_	24,55	182,44	157,90	540,24	S
26	12,7	5	3	1		16,69	201,95	185,34	532,53	L
27	12,7	5	3	2	_	16,69	200.10	183,41	531,62	L
28	12,7	5	3	5	_	16,69	263,80	247,12	548,86	L
29	12,7	_	3	_	3.1	24,75	315,80	290,97	616,79	S
30	12,7	_	3	_	6,9	24,55	355,99	331,44	536,52	S
31	12,7	5	3	_	3,1	26,96	383,91	356,95	561,92	L
32	12,7	5	3	—	6,9	17,65	418,39	400,74	564,87	L

*) = Der KldjstofF wurde den Fasern zugesetzt und ließ sich leicht mit den Fasern mischen.

Wie die Werte In Tabellen zeigen, verbessert die niedrigen Wert von 93,15 χ 10"² N/mm² (Mischung 18

Zugabe des Öls rum Fasergemisch erheblich die 65 ohne Öl) auf einen hohen Wert von 189,27 χ 10~² N/mm²

Zumlschbarkelt der Fasern von extrem schwierig (BS) (Mischung 21). Es wird angenommen, daß die Verbesse-

(Mischung 18) auf leicht (L) (Mischungen 20 bis 22), rungen der Mischbarkeit darauf zurückzuführen sind

während gleichzeitig die Moduldifferenz JM₅ von einem daß das Öl die Fasern umhüilt αηά als Weichm^-her an

det Grenzfläche von Fasern und Kautschukmischung während der Zumlschung der Fasern wirksam 1st. Die Verbesserungen der Spannung an der Streckgrenze und der Moduldifferenz hai/en zwei Gründe: Das öl erleichteit die Verteilung des Klebstoffs in der Fasermasse und trägt zu gleichmäßigerer Verteidigung der Fasern In der Kautschukmischung bei.

Wasser oder Äthylenglykol wirken als Lösungsmittel, das den Klebstoff lest, so daß wenigstens ein Teil des Klebstoffs In die Faser eindringt oder von der Faser absorbiert und hierdurch die Adhäsion verbessert wird. Sie verbessern ferner einzeln die Mischbarkelt der Fasern gegenüber Fasern, die nur von Klebstoff umhüllt sind.

Sowohl Wasser als auch Äthylenglykol assoziieren mit dem Öl In einer solchen Welse, daß eine bedeutende Verbesserung des Sekantenmoduls erzielt wird (Mischungen 28 und 32 gegenüber Mischung 21).

Nach der Ermittlung eines Systems, mit dessen Hilfe ein Faserzusatz In eine Kautschuk-Mischung eingearbeitet werden kann, können die Faserarten, Fasergrößen, ihre Ausgangsmaterialien und Mengen (z. B. Volumenfraktion) bewertet werden, um bevorzugte Wechselbeziehungen zwischen Fasern und Dlspergierbarkelt bei einer verfeinerten und verbesserten Kautschukmischung zu ermitteln, die sich für Gummiprodukte, wie Schläuche, Luftreifen und Treibriemen, eignen würde.

Um die Wirkungen der Faserform und -beschaffenhelt auf die Verstärkung von Kautschuk zu veranschaulichen, wurden verschiedene Materialien In verschiedener Welse zerfasert. Faserstoffe In flächiger, zerhackter, zerschnltzelter oder anderer Form werden durch eine Hammer mühle gegeben, die mit einem Fischgrät-Austragssleb HB versehen 1st. Das Sieb 1st aus 0,559 mm dickem Material mit einem Muster von 12,7 mm langen Schlitzen hergestellt, die eine Breite von 0,686 mm und einen Abstand von 1,191 mm haben, wobei sich eine Öffnungsfläche von 21% ergibt.

Ais Alternative kann Zeitungsdruckpapier direkt in einen Mischer gegeben und etwa 10 Minuten mit einem Schlagflügel, dessen Spitze eine lineare Geschwindigkeit

ίο von 46 m/Sekunde hat, teilweise deflbriert werden. Das Zeitungsdruckpapier wird mit dem Schlagflügel weitere 3 Minuten (Verlängerung um 2 bis 5 Minuten) nach Zusatz von Ruß welter zerfasert, wenn ein Zusatzstoff unter Verwendung von Zeltungsdruckpapier In der nach stehend beschriebenen Welse hergestellt wird. Der Ruß wirkt als Schleifmittel, das die Zerfaserung und Flbrtlllerung fördert.

Mehrere Fasergemische werden hergestellt und in einer Menge von 20 Vol.-% mit einer Mischung C in der nachstehend beschriebenen Welse gemischt. Die Menge in Teilen, die erforderlich Ist, um den Volumenantell von 20% zu erhalten, ändert sich natürlich mit dem spezifischen Gewicht der gewählten Fasern und der Zusammensetzung der Kautschukmischung. Für Kautschuk- massen, für die nlchtregenerterte Cellulosefasern und die Mischung C verwendet werden, sind 81,4 Teile Fasern erforderlich, um eine Volumenfraktion von 20% zu erhalten. Die verschiedenen Fasern und ihre Herstellung sind In der folgenden Tabelle genannt.

Tabelle III

Mischung Nr.

Ausgangsmaterial der Fasern Herstellung der Fasern

33 Hartholz-Kraftpapier, gebleicht

34 Hartholz-Kraftpapler, gebleicht

35 Hartholz-Kraftpapler, gebleicht

36 Welchholz-Kraftpapler, ungebleicht

37 Welchholz-Kraftpapler, ungebleicht

38 Zeltungsdruckpapier

39 Zeitungsdruckpapier

40 Aramld-Fasern, 3,2 mm, 1,7 dtex/Faden

41 Nylon, 3,2 mm, 3,3 rftex/Faden

42 Polyester, 3,2 mm, 6,7 rftex/Faden

Hammermühle, H.B.-Sleb Hammermühle, 0,508 mm-Rundlochsleb

Fluidmischer, 46 m/Sekunde lian.'nermühis, H.B.-Sleb Flügelmischer, 46 m/Sekunde Hammermühle, H.B.-Sleb Flügelmlscher, 46 m/Sekunde Hammermühle, H.B.-Sleb Hammermühle, H.B.-Sleb Hammermühle, H.B.-Sleb

F1 g. 1, F1 g. 4 und F1 g. 7 sind repräsentativ für die In verschiedener Welse hergestellten Fasern, jedoch spezifisch für die Mischungen 33 (Hartholz), 38 (Zeitungsdruckpapier) und 40 (Aramld-Fasern), die mit dem gleichen Fischgrätsieb verarbeitet werden. Die Fasern werden In unterschiedlichem Maße gespalten, gerissen, zer- hü rissen oder flbrtert. Die Faserstämme können von ihnen abstehende Flbrlllen oder blättrige Teile enthalten (Fig. 4 und Flg. 7). Es wurde gefunden, daß Hartholz- und Weichholzfasern so flbrllllert werden können, daß sie eine größere Anzahl von seitlich abstehenden Fasern μ aufweisen als In Flg. 1 dargestellt, indem die Fasern aus der Hammermühle durch ein engeres Sieb, ζ. Β. das 0,508 mm-Rundlochsleb bei der Mischung 34, gegeben werden. Die stärker flbrilllerten Hartholzfasern dei Mischung 34 weisen seitlich abstehende Flbrlllen auf, die den In Flg. 7 dargestellten Aramld-Fasern sehr ähnlich sind. Die In Flg. 4 dargestellten Zeltungsdruckpaplerfa sern werden jedoch durch den weniger starken mechani sehen Aufprall in der Hammermühle mit dem Fischgrat sieb äußerst stark flbrllllert.

In Tabelle IV Ist eine allgemeine Zusammensetzuni für Faserstoffmischungen genannt, die die Fasergemi sehe 33 bis 39 aus nlcht-regenerierten Cellulosefaser! enthalten. Die Mengenangaben In der Zusammensetzuni sind bei Verwendung der synthetischen Fasergemisch 40 bis 42 so korrigiert, daß sich eine Faservolumenfrak tion von 20% ergibt.

28 13	15	Tabelle IV	122	16	6,0
Bestandteile			2,0
		Gew.-Telle, bezogen	3,0
Fasern aus nlcht-regenerlerter Cellulose	Gew.-Telle, bezogen	auf die Mischung C	80,0
Äthylenglykol	auf die Fasern	81,4	40,0
Klebstoff:	100,00	-
selbsthärtendes Resorcin/Forraaldehydharz	8,00
Reaktionsprodukt von Resorcin und Melamin
Weichmacher für Kautschuk	7,37
Ruß (HAF)	2,46
naphthenisches Öl	3,69
73,71
49,14

Die Fasergemische werden mit einem Flügelmischer hergestellt, dessen Flügel eine Geschwindigkeit von 46 m/Sekunde haben. Die Bestandteile werden gemäß dem folgenden Programm gemischt:

Tabelle V
Bestandteile

Mlschdaucr, MIn.

Zusatz von Fasern, Äthylenglykol. 3

Reaktionsprodukt oder Resorcin und Melamin 2

Zusatz von Resorcin/Formaldehydharz, Weichmacher für Kautschuk (Fettsäure-Reaktionsprodukt) Zusatz von Ruß 2 ·)

Zusatz von Öl 3

*) verlängert auf 5 Minuten, wenn die Fasern durch Zerfasern mit dem beschriebenen Fltlgelmlscher hergestellt werden.

Eine Mischung C wird aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:

Bestandteile	Gew.-Telle
Styrol-Butadlen-Kautschuk (SBR)	100,0
HAF-Ruß ·)	80,0
Verstärkerfüllstoff:
ausgefälltes, hydratisiertes SlO₂	15,0
Zinkoxid	3,0
Sterarlnsäure	2,0
Schwefel	2,0
naphtenlsches öl	40,0
Beschleuniger:
N-tert. Butyl-2-benzothlazolsulfenamld	1,75
Antloxydanz:
N-Isopropyl-N'-phenyl-p-phenylendlamln	2,0
Klebstoffsystem (HRH-System für Fasern):
Hexamethylentetramin	1,6
Resorcin	2,5

*) Für eine Faserziisatzstoff auf Basis von nlchtregenerlerter Cellulose, der die angegebene Rußmenge enthält.

Mehrere Fasergemische werden aus den in Tabelle IV genannten Bestandteilen unter Verwendung der Fasergemische'33 bis 42 hergestellt.

Flg. 2 und Flg. 5 sind repräsentativ für die In verschiedener Welse hergestellten Faserzusatzgemische, die die Fasergemische 33 (Hartholz) und 38 (Zeitungsdruckpapierfasern) enthalten. Die Hartholz- und Zeitungsdruckpapierfasern erscheinen als Folge der Absorption von Äthylenglykol oder Öl leicht gequollen. Ein Teil des löslichen Klebstoffs Ist nicht leicht erkennbar, well er vom Äthylenglykol gelöst und durch die Fasern absorbiert Ist, jedoch sind kleine ungelöste Klebstoffteilchen mit den Fasern dlsperglert. Wenn ein flüssiger Klebstoff verwendet würde, würde er natürlich die Fasern direkt umhüllen oder In die Faseroberfläche eingesaugt sein. Demzufolge werden flüssige Klebstoffe bevorzugt, da sie wirksamer sind.

Ruß umhüllt oder bestäubt die Fasern und hält sie teilweise voneinander getrennt. Der Ruß erscheint als weißliches Pulver auf den Fasern, well der SEM-Prozeß die Abscheidung eines leitfähigen Überzuges, z. B. Gold, auf der Probe erfordert, die elektrisch abgetastet wird. Flg. 2 und Fl g. 3 zeigen deutlich, wie die Fasern der Gemische durch Ruß getrennt voneinander gehalten werden. FI g. 5 läßt ferner den auf den abstehenden Flbrillen und blattförmigen Teilen gestäubten Ruß erkennen. Im Vergleich hierzu sind die in Flg. 8 dargestellten Hartholzfasern mit Latex zu abgebundenen Zusammenlagerungen miteinander verklebt

Die faserförmlgen Zusatzstoffe werden mit der Mischung C nach dem vorstehend genannten ASTM-MIschverfahren gemischt. In der oben geschriebenen Weise werden die verschiedenen Mischungen auf dem Walzenmischer geknetet und vulkanisiert. Zur Prüfung werden Prüfkörper aus den Vulkanlsaten geschnitten. Getrennt hiervon wird die Mischung C mit 20 Vol.-% bekannten Hartholzfasern (DE-OS 21 18 367) remischt. Der Zusatzstoff des Typs D Ist mit dem SBR-Kautschuk der Mischung C verträglich, jedoch werden als Ausgleich für die ungefähr gleiche Kautschukmenge, die die Fasern umhüllt, etwa 20 Teile SBR-Kautschuk aus der Mischung C abgezogen.

Hanteiförmige Prüfkörper gemäß ASTM D-412 werden aus den Mischungen hergestellt, wobei In einigen Proben die zugemischten Fasern in Längsrichtung und bei anderen Proben In Querrichtung verlaufen. Die Proben mit querverlaufenden Fasern werden zerbrochen, um die eingebetteten Fasern freizulegen, um die Packung der Fasern, die Orientierung der Fasern und Ihre Disperglerung zu zeigen. Flg. 3 und Flg. 6 veranschaulichen die In verschiedener Weise mit den Fasergemischen 33 bis 42 hergestellten, fasergefüllten Kautschukmischungen, und zwar Insbesondere die quer zur Faserrichtung verlaufenden Brüche der Hartholzfasern des Gemisches 33 und der Zeitungsdruckpapierfasern des Gemisches 38 Flg. 3 und Flg. 6 zeigen deutlich, daß in den erfindungsgemüßen Mischungen die Fasern dicht gepackt sind, und daß

allgemein alle Fasern in der gleichen Richtung orientiert sind.

Im Vergleich hierzu zeigt Fig. 9 einen quer zur Faserrichtung verlaufenden Bruch bei Verwendung der bekannten Fasern. Diese Mischung des Standes der Technik enthält nicht-orientlerte Fasern, well die nicht disperglerten Agglomerate oder Zusammenlagerungen willkürliche Bereiche lassen, in denen keine Fasern dlsperglert sind. Ferner enthalten die in Fig. 3 und Flg. 6 dargestellten Mischungen eine wesentlich größere Anzahl von Fasern pro Volumeneinheit als die In F1 g. 9 dargestellte Mischung. Dies ist In erster Linie auf die kürzeren Fasern gemäß der Erfindung zurückzuführen. Schätzungswelse kann die Anzahl der Fasern In den Mischungen gemäß der Erfindung um 25 bis 100% größer sein als In den Mischungen des Standes der Technik. Es wird angenommen, daß die verbesserte Dlsperglerung, Packung und Orientierung der Fasern auf die kürzeren flbrlllierten Fasern gemäß der Erfindung Im Gegensatz zu den Fasern des Standes der Technik zurückzuführen Ist.

Die Proben mit in Längsrichtung verlaufenden Fasern werden mit einer Instron-Zugprüfmaschlne Modell 1123 bei einer Geschwindigkeit der ziehenden Klemme von 5 mm/Min, unter Verwendung eines 50%-Dehnungsmeßfühlers gedehnt, so daß Spannungs-Dehnungskurven direkt aufgenommen werden können. In Flg. 10 sind die Spannungs-Dehnungskurven für Mischungen C dargestellt, die jeweils 20 Vo\.-% Fasern In Form der Gemische 33 bis 39 und der bekannten Hartholzfasern enthalten.

Alle Kurven zeigen, daß der Young-Modul oder Tangenten-Modul als wahrer Anhaltspunkt der charakteristischen Festigkeit der fasergefüllten Mischungen ungeeignet 1st, well die Kurven keinen geradlinigen Teil aufweisen, bei dem die Spannung proportional der Dehnung Ist.

Wenn der Young-Modul (d. h. der Tangenten-Modul) als hauptsächlichen Hinweis auf die bessere fasergefüllte Mischung verwendet würde, wäre die mit den Im Flügelmischer hergestellten ZeUungsdruckpaplerfasern (Gemisch 39) hergestellte Mischung eine deutliche Verbesserung gegenüber der bekannten, mit Hartholzfasern gefüllten Mischung, well die mit Zeltungsdruckpaplerfasern gefüllte Mischung eine höhere Spannung bei der Dehnung von \% hat, wo eine Tangentenlinie für die Bestimmung des Young-Moduls gezeichnet würde. Dennoch hat die bekannte, mit Hartholzfasern gefüllte Mischung einen höheren 596-Sekantenmodul als die mit ZeUungsdruckpaplerfasern gefüllte Mischung. Ferner hat die mit ZeUungsdruckpaplerfasern gefüllte Mischung eine höhere Zugfestigkeit beim Bruch und eine höhere verfügbare Spannungsenergie (größere projizlerte Kurvenfläche) als die mit Hartholzfasern gefüllte Mischung des Standes der Technik.

In vielen Fällen wird die Dauerfestigkeit eines Werkstoffs bei Spannungsbeanspruchung durch das Verhältnis der Dehnungsenergie eines Werkstoffs bei einer bestimmten Spannung (z. B. die projizlerte Fläche unter einer Kurve bei einer Spannung von 3,92 N/mm²) zu der Insgesamt für den Werkstoff verfügbaren Dehnungsenergie (z. B. die gesamte projizlerte Fläche unter der Kurve bis zum Bruch) angezeigt. Bei einer Spannung von 3,92 N/mm² müßte der die Zeitungsdruckpapierfasern enthaltende Faserfüllstoff eine viel bessere Dauerfestlgkelt haben als der bekannte Faserfüllstoff mit Hartholzfasern, well die mit Zeitungsdruckpapierfasern gefüllte Kautschukmischung mit einem niedrigeren Prozentsatz Ihrer verfügbaren Dehnungsenergie beansprucht würde.

Die Spannungs-Dehnungsllnien In Flg. 10 lassen ohne weiteres erkennen, daß die Mischungen mit Hariholz- und Weichholzfasern, die In der Hammermühle mit Fischgrätsieb behandelt worden sind, bei niedrigerer Dehnung stärker auf Spannung beansprucht werden können. Die Linien vermitteln den Eindruck, daß die Spannungs-Dehnungscharakteristiken einer fasergefüllten Kautschukmischung durch die Art der mechanlscnen Behandlung der Fasern beeinflußt werden können. Fasern können entsprechend der mechanischen Behandlung oder sogar In Gemischen verschiedener Fasertypen so kompoundlert werden, daß eine Spannungs-Dehnungsbeziehung erhalten wird, die unabhängig von Änderungen eines bestimmten Verhältnisses von Länge zu Breite ist.

Die Verschiedenheiten In den Spannungs-Dehnungsllnien für den gleichen Fasertyp deuten in gewisser Welse darauf hin, daß das Verhältnis von Länge zu Breite der Fasern nicht der maßgebendste Parameter für die Einstellung eines insgesamt erreichbaren Moduls bei den Faserzusatzstoffen gemäß der Erfindung 1st. Um den Einfluß des Verhältnisses von Länge zu Breite bei den Fasern auf den Modul positiver zu bestimmen, werden ungebleichte Weichholz-Kraftfasern durch eine Hammermühle mit dem oben beschriebenen Fischgrätsieb gegeben. Die Fasern werden dann durch Siebe mit Maschenwelten von 0,84 mm, 0,35 mm, 0,25 mm und 0,149 mm auf eine Schale gesiebt. Wenigstens 50 Fasern, die auf jedem Sieb und auf der Schaie zurückbleiben, werden gemessen, um ein durchschnittliches Verhältnis von Faserlänge zu Faserbreite zu ermitteln. Nachstehend sind die berechneten Verhältnisse von Länge zu Breite genannt:

Maschenweite Verhältnis

0,84	65
0,35 mm	54
0,25 mm	42
0,149 mm	29
■to Schale	13

Fasern von jeder Siebgröße werden In einer Menge von 20 Vol. % mit der oben beschriebenen Mischung C gemischt. Die vermengten Spannungs-Dehnungsbezle-

hungen In Flg. 11 zeigen, daß die erhaltenen Modulwerte der fasergefüllten Kautschukmischungen nicht In erster Linie durch das Verhältnis von Länge zu Breite der Fasern beeinflußt werden. Die physikalischen Eigenschaften der Fasern spielen die wichtigste Rolle bei den physikalischen Eigenschaften der fasergefüllten Kautschukmischungen.

Flg. 12 veranschaulicht Spannungs-Dehnungsbezlehungen für fasergefüllte Kautschukmischungen, die jeweils 20 Vol.-96 Aramld-, Polyester- und Nylonfasern

enthalten, die In einer Hammermühle mit dem vorstehend beschriebenen Fischgrätsieb behandelt worden sind. Der die Nylonfasern enthaltende Zusatzstoff wird in der oben für Cellulose beschriebenen Welse hergestellt, wobei jedoch die Menge der Mischung C In Gewlchtstel-

bo len für das spezifische Gewicht von Nylon so eingestellt wird, daß die Volumenfraktion von 20% erhalten wird. Das Klebstoffsystem für die Aramldfasern- und Polyesterfaser-Zusatzstoffe wird durch Vorbehandlung der Fasern (vor der Behandlung In der Hammermühle) mit

t>5 Polymethylen und Polyphenyllsocyanat, Trocknen bei 91° C und Reaktion des Klebstoffs durch Erhitzen für 3 Minuten auf 188° C hergestellt. Die Menge der Mischung C In Gewichtstellen wird ebenfalls so gewählt.

daß die Volumenfraktion von 20% für Aramld- und Polyesterfasern erhalten wird. Die Spannungs-Dehnungsbezlehung für die fasergefüllten Mischungen läßt die Einflüsse auf die Spannungs-Dehnungselgenschaften der Fasern erkennen.

Ein weiteres primäres Merkmal, das aus Flg. 10 zu entnehmen Ist, 1st die Tatsache, daß die Art der mechanischen Behandlung der Fasern die Gestalt der Fasern und Ihre sich daraus ergebende Verstärkungswirkung auf einen Kautschuk stark verändert. Einige der ausgeprägten Veränderungen von Cellulosefasern sind mit Zeitungspapleriasern zu erzielen. Dies kann dadurch bedingt sein, daß Zeitungsdruckpapierfasern stark fibrilliert werden können, well sie mit Lignin versteift oder versprödet sind im Gegensatz zu Hartholz- oder Weichholzfasern, die nach dem Kraftverfahren hergestellt werden und hierdurch frei von Lignin sind.

Um die Faserformen weiter zu bewerten, wird ZeI-tungsdruckpapter mit einer Hammermühle mit verschiedenen Austrittssleben zerfasert und flbrllller».

Austrlttsslebe mit mehreren verschiedenen Formen können verwendet werden, um Fasern mit der gewünschten Größe und Form gemäß der Erfindung herzustellen. Wie bereits erwähnt, 1st ein Fischgrätsieb mit einer Öffnungsbreite von 0,67 mm geeignet. Rundlochslebe sind ebenfalls geeignet, vorausgesetzt, daß die Öffnungen einen Durchmesser haben, durch die die Fasern auf eine gewünschte Länge einwandfrei klassiert werden, während er außerdem Im Falle einiger Fasern (Aramld-, Hartholz-, Weichholz- und Insbesondere Zeitungsdruckpapierfasern) die Faserform stark verändert. Prüfungen haben ergeben, daß Siebe mit einer öffnungsbrelte von 0,5 bis etwa 2 mm geeignet sind. Unter Breite Ist die zweite Dimension oder Breite zu verstehen, die eine Sieböffnung kennzeichnet. Beispielswelse bedeutet bei einem Fischgrätsieb die Breite die Dimension von 0,686 mm. Im Falle eines Rundlochsiebes bedeutet die Breite den Durchmesser. Durch Wahl der Breltendlmenslon wird auch die mittlere Faserlänge eingestellt. Die Breitendimension bestimmt im wesentlichen Maße die mittlere Faserlänge von 0,2 bis 2,5 mm, während sie gleichzeitig die Faserlänge auf ein Maximum von etwa 2,9 mm begrenzt. Mit kleiner werdender Breite verstärkt sich die Fibrllllerung von Cellulosefasern. Ferner 1st das zum Biegen der Fasern erforderliche Biegemoment um so größer, je kürzer die Fasern sind. Kürzere Fasern haben somit eine geringere Neigung, aneinander zu haften und sich zu verschlingen. Der Vorteil besteht darin, daß die kürzeren Fasern sich in einem Kautschuk leichter mischen und packen lassen als die bekannten Fasern.

Ein Sieb, das sich als vorteilhaft für Cellulose, Insbesondere für Zeltungsdruckpapier, erwies, 1st ein Raspeltrapezsieb mit einer öffnungsbrelte von 0,8 mm.

Die Hammermühle und das Raspeltrapezsieb verändern die Form der Zeitungsdruckpapierfasern erheblich. Die Fasern werden von einer natürlichen mittleren Länge von 2,8 mm auf eine bevorzugte mittlere Länge von 1,7 bis 2,3 mm zerkleinert. Die Fasern werden gespalten, zerrissen oder In anderer Welse zerteilt, wobei sie das Aussehen von flbrillenförmlgen Teilchen aus Fasergeschäften erhalten, die gespalten sein können, und von denen abgeschälte Blatteile und haarförmlge Flbrlllen seitlich abstehen können. Wenn sie zu einem Zusatzstoff verarbeitet und mit der vorstehend beschriebenen Mischung C (ausschließlich Klebstoff) gemischt werden, üben die Fasern eine starke, aber verminderte Verstärkungswirkung aus. Die modulare Anisotropie bleibt bei einem Verhältnis von etwa 2,7, d. h. bei ungefähr dem gleichen Verhältnis, wie es für das Gemisch 38 erhalten wird. Der 5%-Sskantenmodul, gemessen In KalandrierrJchtung, beträgt 351,65 χ 10"² N/mm² im Vergleich zu dem 5%-Sekantenmodul von 131 χ 10'² N/mm², der bei 90° zur Kalandrierrichtung erreicht wird.

Die Verwendung dieses anderen Siebes ermöglicht es, die Verstärkungswirkung von Zeitungsdruckpapierfasern in Abhängigkeit von der Faserstruktur bei konstanter Volumenfraktion und konstanten Zusammensetzungen

ίο zu verändern. Aus Gründen, die noch nicht völlig geklärt sind, bleiben die Faserorientierung und die modulare Anisotropie ungefähr die gleiche wie im Gemisch 3&. Die Untersuchung ergibt, daß die Fasermasse aus allgemein gebrochenen und flbrlllierten Hauptfaserschäften unter wesentlicher Einschließung kleinerer Flbrlllen oder »Blattstrukturen« besteht, wenn sie dem Kautschuk zugemischt wird.

In vielen Fällen wird die Eignung eines kautschukartigen Elastomeren durch seine Eigenschaften der modularen Anisotropie (z. B. durch Vergleich der physikalischen Eigenschaften in Faserrichtung mit den Im Winkel von 90° oder quer zur Faserrichtung gemessenen Eigenschaften) ermittelt. Ruß hat die Fähigkeit, Kautschuk ohne Irgendwelche wesentlichen modular-anisotropen Effekte zu verstärken. Allgemein gesagt, eine erhöhte Rußzumischung verbessert den Modul und steigert stark die Zugfestigkeit einsr Kautschukmischung, ohne die Dehnung beim Bruch wesentlich zu beeinträchtigen. Körnige Füllstoffe, z. B. in der Kugelmühle behandelte Celluloseteilchen und Holzmehl, bewirken eine gewisse Verstärkung des Kautschuks ohne modular-anisotrope Effekte, außer daß die Dehnung beim Bruch ebenso wie der Modul stark verringert wird, well die körnigen Teilchen nur eine sehr geringe Kraftübertragungsfähigkeit an Ihrer Grenz-

J5 fläche mit dem Kautschuk bieten. Die modulare Anisotropie einer fasergefüllten Kautschukmischung wird durch die Orientierung und Dlsperglerung der Fasern beeinflußt. Wie bereits erwähnt, beeinflußt die Flleßrlchtung der Mischung während der Bearbeitung, z. B. während des Kalandrierens oder Extrudierens, die Orientierung der Fasern erheblich. Das Modularverhältnls einer typischen bekannten kalandrieren fasergefüllten Mischung beträgt etwa 10: 1 bis 15 : 1 (das Verhältnis von »in Faserrichtung« zu »quer zur Faserrichtung«).

·*"' Das Modularverhältnls der fasergefüllten Kautschuke gemäß der Erfindung beträgt jedoch 3: 1 bis 5 : 1. Die niedrigeren Modularverhältnlsse werden mit höherem Modul »In Faserrichtung« und wesentlich höherem Modul »quer zur Faserrichtung« als bei den bekannten

so fasergefüllten Elastomeren erreicht. Beispielsweise beträgt der Sekantenmodui bei 5% Dehnung für die mit Zeitungsdruckpapierfasern gefüllte Mischung 38 634,34 χ 10~² N/mm² In Richtung der Faserorientierung und 224,09 χ 10~² N/mm² quer zur Faserorientierung.

Hieraus ergibt sich ein Modularverhältnls von 2,82.

Es wird angenommen, daß der höhere Modul quer zur Faserrichtung bei den Mischungen gemäß der Erfindung einer verbesserten Faserverteilung und einer größeren Anzahl von Fasern zuzuschreiben Ist. Der Stand der Technik lehrt die Verwendung von langen und nichtgebrochenen Fasern, während das Verfahren gemäß der Erfindung kürzere Fasern ergibt. Demgemäß Ist bei einem gegebenen Anteil des Faservolumens eine größere Anz..'il von diskreten Fasern mit dem Kautschuk In der

^b3 Mischung gemischt als dies bisher bekannt war. Die größere Anzahl kleinerer Fasern führt zu gleichmäßigerer Faserverteilung und höherem Grad von Faserpackung als beim Stand der Technik. Die Faserverteilung und -pak-

kung vermeldet alle Spannungskonzentrationen In der Mischung als Folge nlchtorlentlerter und miteinander verschlungener Fasern, so daß sich eine Im wesentlichen gleichmäßige Dehnung der Mischung zwischen benachbarten Fasern ergibt.

Die Art der Fasergestalt, die sich auf dem hler beschriebenen mechanischen Wege ergibt und einer fasergefüllten Mischung ein niedriges Modularverhältnls verleiht, das durch einen hohen Modul »In Faserrichtung« und einen hohen Modul »quer zur Faserrichtung« gekennzeichnet Ist, hat einen Faserverstärkungseffekt zur Folge, der bisher auf dem Gebiet der Kautschukherstellung nicht erkannt worden 1st, d. h. Fasern aus nlchtregenerlerter Cellulose können verwendet werden, um eine Mischung ungefähr In der Art zu verstärken, wie es bei Ruß der Fall Ist. Die Fasern verstärken jedoch den Kautschuk unter Erhöhung des Moduls bei ungefähr dem 2,5fachen Volumenanteil von Ruß, jedoch unter Verringerung der Zugfestigkeit beim Bruch. Es 1st somit möglich, eine Mischung nur mit Fasern aus nichtregenerlerter Cellulose ohne Ruß zu kompoundleren oder die zur Zelt zugesetzte Rußmenge zu verringern. Ebenso wie bei rußgefüllten Mischungen kann öl In einer Menge von 5 bis 100 Gew.-Tellen pro 100 Gew.-Teile des Kautschuks verwendet werden. Wenn die Cellulosefaser! gemäß der Erfindung In Kombination mit Ruß als erforderlichen Füllstoff verwendet werden, kann Öl in einer Menge bis zu 250 Teilen mit bis zu 300 Teilen Füllstoff (Gesamtgewicht) pro Gew.-Teile Kautschuk verwendet werden.

Die Cellulosefasern gemäß der Erfindung (beispielsweise mit einer bevorzugten durchschnittlichen Länge von 0,1 bis 2,3 mm) können In ölgestrecktem Kautschuk, der Ruß als Füllstoff enthält, In einer solchen Menge dlsperglert werden, daß eine Mischung erhalten wird. In der die Fasern 5 bis 60 Vol.-% der Mischung ausmachen. Vorzugsweise macht die Kombination aus Ruß und "> Fasern 20 bis 200 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile Kautschuk lus, wobei die Fasern 25 bis 60% des Insgesamt vom Ruß und von den Fasern eingenommenen Volumens ausmachen, öl kann In höheren Anteilen, als dies bisher bei der Kautschukherstellung bekannt war, zuge-

i» setzt werden, um den Sekantenmodul der Mischung nach Belieben einzustellen, öl wird In einer Menge von wenigstens 80 Gew.-% der Kombination aus Ruß und Fasern zugesetzt, so daß das öl ein Volumen einnimmt, das 50 bis 120% des Faservolumens entspricht. Sehr stark mit öl

i' gestreckte, fasergefüllte Kautschukmischungen können dann so hergestellt werden, daß sie einen Sekanienmodu!

bei 10% Dehnung von wenigstens 34,5 χ 10"² N/mm² haben.

Zu den Flg. 10 bis 12 Ist noch folgendes zu bemerken:

-" In Flg. 10 1st χ die Mischung des Standes der Technik. In den Flg. 11 und 12 sind die Spannungswerte entsprechend Flg. 10 sowohl in χ 10~² N/mm² als auch In psl und kg/cm² angegeben.
In Flg. 11 bedeuten a, b, c bzw. d die Fasern, die auf

- > einem Sieb einer Maschenweite von a = 0,25 mm, b = 0,84 mm, c = 0,35 mm bzw. d = 0,149 mm zurückgehalten werden, während e den Durchgang der Fasern durch ein Sieb einer Maschenweite von e = 0,149 mm bedeutet.

i» In Flg. 12 bedeutet A Aramld, N Nylon und P Polyester.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

χ Patentansprüche:

1. Faserförmiger Zusatzstoff für Mischungen auf der Basis von Kautschuk, bestehend aus mit einem Trennmittel bestäubten und von Öl umhüllten, voneinander getrennt vorliegenden zerkleinerten Synthesefasern oder Fasern aus nicht regenerierter Cellulose einer mittleren Länge von 0,03 bis 2,9 mm.

2. Faserförmiger Zusatzstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Trennmittel Ruß oder Ton enthält.

3. Faserförmiger Zusatzstoff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er 5 bis 200 Gew.-Teile Ruß pro 100 Gew.-Teile Fasern und Öl im Verhältnis Öl zu Ruß von 2:1 bis 1: 2 enthält.

4. Faserförmiger Zusatzstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er Cellulose-, Aramld-, Ny.'on-, Polyester- und/oder Zeitungspapierfasern enthält, die gegebenenfalls mit Konditloniermltteln, Versteifungsmitteln und/oder Klebestoffen behandelt worden sind.

5. Verfahren zur Herstellung des faserförmigen Zusatzstoffes nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Fasern auf eine mittlere Länge von 0,03 bis 2,9 mm zerkleinert, auflockert und teilweise entwirrt, diese zerkleinerten Fasern mit einem Trennmittel bestäubt und die getrennt voneinander vorliegenden Fasern mit dem öl vermischt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die zerkleinerten Fasern mit Ruß In einer Menge von 5 bis 200 Gew.-Tellen pro 100 Gew.-Teile Fasern bestäubt, in Einzelfasern trennt und dem Gemisch aus Einzelfasern und Ruß anschließend ein öl In einer Menge, die einem Gewichtsverhältnis von öl zu Ruß von etwa 2:1 bis 1:2 entspricht, zumischt.

7. Verwendung eines faserförmlgen Zusatzstoffes nach Anspruch 1 bis 4 In vulkanisierbaren Kautschukmischungen, wobei der faserförmlge Zusatzstoff 5 bis 60 Vol.-% der Mischung ausmacht.

8. Verwendung nach Anspruch 7 mit der Maßgabe, daß weitere übliche Zusatzstoffe und Vulkanisationsmittel dem faserförmlgen Zusatzstoff nach dem Umhüllen mit Öl zugemischt worden sind.