DE3505907C2 - - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/36—Sulfur-, selenium-, or tellurium-containing compounds
- C08K5/39—Thiocarbamic acids; Derivatives thereof, e.g. dithiocarbamates
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- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Kautschukverbindung aus halogeniertem
Butylkautschuk, Ruß und Vulkanisationsbeschleuniger.
Die Kautschukverbindung soll insbesondere im Gebrauch auf
Metallteile aufgeklebt werden, beispielsweise als
Stoßdämpfer-Gummielement oder Stoßdämpfer-Gummibuchse. Der
Ausdruck "Kautschuk" beinhaltet auch alle üblicherweise als
"Gummi" bezeichneten Materialien.
Eine Kautschukverbindung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 ist aus der US-PS 30 86 955 bekannt. Diese enthält außer
den üblichen Zusätzen wie Füllstoffe, Antioxidationsmittel,
Weichmacher etc. anstelle von Schwefel und Zinkoxid
Metallthiocarbamate als Vulkanisationsmittel, jedoch keine
Nickeldithiocarbamate. Aus der US-PS 30 76 778 ist ein
Butylkautschuk bekannt, welcher mit Trithiocarbonaten und
Zinkoxid vulkanisiert wird. Wahlweise können noch geringe
Mengen von Thiocarbamaten als Vulkanisationsbeschleuniger
zugesetzt werden. In der JP-PS 57/1 17 534 werden allgemein
Dithiocarbamate als Vulkanisationsmittel für Butylkautschuk
erwähnt.
Halogenierter Butylkautschuk hat gegenüber Butylkautschuk
zusätzlich zu dessen ausgezeichneten Eigenschaften noch
einen hohen Vulkanisierwert, thermisch stabile Querverbindungen
und eine ausgezeichnete Wärmewiderstandsfähigkeit,
einen hohen Querverbindungsgrad und eine niedrige
Kompressions-Dauerverformung, weshalb er in industriellen
Kautschukprodukten wie beispielsweise Reifen und Gummistoßdämpferelementen
weit verbreitete Anwendung findet.
Dieser halogenierte Butylkautschuk besitzt einen Rahmen
oder Gitter, welches durch die Seitenketten des Butylkautschuks
hinzugeführte Halogenatome gebildet ist. Als
Folge davon hat der Rahmen bzw. das Gitter eine kleinere
Anzahl von ungesättigten Bindungen als Dienkautschuk, der
ein weites Anwendungsgebiet hat und zur Klasse des niedrig
ungesättigten Kautschuks gehört. Deshalb hat der halogenierte
Butylkautschuk nur eine geringe Adhäsion oder Haftfestigkeit,
was einen der wichtigen Eigenschaften von Kautschukprodukten
ist, insbesondere, wenn er vulkanisiert wird.
Zur Verbesserung der Adhäsion oder Haftfestigkeit von
halogeniertem Butylkautschuk nach der Vulkanisierung ist
gemäß dem Stand der Technik beispielsweise vorgesehen, die
Oberfläche des vulkanisierten Kautschuks oder Gummis zu
schleifen oder zu polieren oder die Oberfläche des
vulkanisierten Kautschuks zu halogenieren oder ein
adhäsives Harz, wie z. B. Alkylphenolharz, beizufügen. Alle
diese Maßnahmen haben jedoch bisher keine ausreichende
Adhäsion oder Haftfestigkeit gebracht.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die
Haftfestigkeit auf Metallen zu verbessern, und zwar sowohl
die momentane Haftfestigkeit als auch die
Dauerhaftfestigkeit bei Hitze- und Kälteeinwirkungen, wie
sie bei Anwendungen in Fahrzeugen auftreten.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
die Kautschukverbindung je 100 Gewichtsteile halogeniertem
Butylkautschuk fünf bis zwanzig Gewichtsteile Nickel-
Dithiocarbamat sowie Paraffinverfahrensöl und Zinkoxid
enthält.
Das erfindungsgemäße Nickel-Dithiocarbamat wirkt als
Alterungshemmstoff und verbessert gleichzeitig die
Haftfestigkeit von Kautschukverbindungen auf Metallen.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen
enthalten.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1A bis 1C Seitenansichten von Teilen zur Darstellung
eines Verfahrens zur Herstellung von Mustern zum Prüfen der
Adhäsion oder Haftfestigkeit der Kautschukverbindung gemäß
der Erfindung.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsformen
bezüglich der Zubereitungen, der gemessenen Ergebnisse von
physikalischen Eigenschaften, der Adhäsion oder
Haftfestigkeit und der Anwendungen der Muster beschrieben.
Im vorliegenden Beispiel wurde handelsüblicher
chlorierter Butylkautschuk als Material für den
halogenierten Kautschuk verwendet und mit den folgenden
Materialien in den im folgenden angegebenen Gewichtsfraktionen
vermengt:
Chlorierter Butylkautschuk100
Stearinsäure 1
Ruß (HAF) 60
Paraffinverfahrensöl 10
NBC 5-20
Zinkoxyd 5
Vulkanisierbeschleuniger 3
Als chlorierter Butylkautschuk wurde hier ein Kautschuk
verwendet, welcher
eine Mooney-Viskosität von 50 bis 60 (ASTM D 1646,
ML 1+3, 127°C) und einen Chrolingehalt von
1,1 bis 1,3 Gewichtsprozent hatte. Das NBC ist
eine Abkürzung von Nickel-Dibutyldithiocarbamat.
Dieses
NBC ist ein Alterungshemmstoff, welcher allgemein
zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen
Ozonbrüche, Tageslichtbrüche usw. von Dienkautschuk
verwendet wird. Beim vorliegenden Beispiel wurde
das NBC in dem Butylkautschuk, welcher es normalerweise
nicht benötigt, zur bemerkenswerten Verbesserung
der Haftfestigkeit verwendet.
Im vorliegenden Fall werden die Kautschukverbindungen,
welche 5, 7, 10 und 20 Gewichtsteile
von NBC enthalten, als Muster (1), (2), (3) und (4)
bezeichnet.
Für Vergleichszwecke werden außerdem die Kautschukverbindungen,
welche 0, 1, 3 und 30 Gewichtsteile
von NBC enthalten, als Referenzen (1), (2), (3) und
(4) bezeichnet. Zur Herstellung der Muster durch
Beimengen der oben aufgezählten Materialien wurden
die Komponenten, ausgenommen das Zinkoxyd und der
Vulkanisierbeschleuniger, dem chlorierten Butylkautschuk
hinzugeführt und für fünf Minuten durch
einen Bunbury-Mischer vom Typ B, der eine Kapazität
von 1,8 l hatte, gemixt. Dann wurden das Zinkoxyd
und der Vulkanisierbeschleuniger der Mischung hinzugefügt
und während fünf Minuten durch einen Roller
von 25 cm geknetet, um Kautschukverbindungen herzustellen.
Diese Kautschukverbindungen wurden druckvulkanisiert,
und zwar bei 160°C für zehn Minuten zur Herstellung
von Teststücken von 2 mm Dicke zum Prüfen der physikalischen
Eigenschaften, und bei 160°C für fünfzehn
Minuten zur Herstellung von Teststücken von 5 mm Dicke
zur Prüfung der Adhäsion oder Haftfestigkeit.
Ein Gußeisenstück (JIS FC-20) wurde in Segmente
mit einer Dicke von 8 mm und einem Quadrat
von 25 mm geschnitten. Die Oberflächen dieser Segmente
wurden entfettet und einer Sandstrahlbehandlung
unterworfen. Anschließend wurde eine Primerflüssigkeit
oder Grundierflüssigkeit,
welche
im wesentlichen aus Phenolharz
zusammengesetzt ist, auf eine Seite eines
jeden Segments aufgebracht und bei 50°C während
fünf Minuten getrocknet, so daß sich eine Grundierschicht
mit einer Dicke von ungefähr 20 Mikrons ergab.
Als nächstes wurde eine Deckschichtflüssigkeit, welche
im wesentlichen aus chloriertem Kautschuk
zusammengesetzt ist, zusätzlich auf die Grundierschicht
aufgebracht und bei 50°C für fünf Minuten
getrocknet, so daß sich eine Deckschicht mit einer
Dicke von ungefähr 20 Mikrons ergab. Die auf diese
Weise behandelten Segmente des Gußeisenstücks wurden
dann als Haftkörper zum Prüfen der Haftfestigkeit
verwendet. Die vorgenannten Primer und Deckschicht
wirkten als adhäsive Schichten.
Wie in den Fig. 1A, 1B und 1C gezeigt ist, wurde
ein Teststück 4, welches eine Dicke von 6 mm und
eine Quadratabmessung von 20 mm hatte, aus vulkanisiertem
Kautschuk für Haftfestigkeitstests sandwichartig
zwischen Haftkörper 2 und 3 eingefügt, welche
adhäsive Schichten 1 hatten. Als nächstes wurde das
Sandwich für dreißig Minuten 150°C ausgesetzt,
während es mit einer Kompression von 20% unter Druck
gesetzt wurde, um die adhäsiven Schichten 1 zu verfestigen,
welche aus den vorgenannten Grundschichten
und Deckschichten zusammengesetzt waren. Danach
wurde der Druck von dem Sandwich weggenommen, um ein
Muster Nr. 5 für die Haftfestigkeitstests herzustellen.
Die vorgenannten Teststücke mit 2 mm Dicke für die
Tests der physikalischen Eigenschaften wurden bezüglich
ihrer Härte, Zugfestigkeit, Längung und
Reißkraft gemessen, welche in der folgenden Tabelle 1
aufgeführt sind:
Tabelle 1 zeigt, daß die Muster für eine größere
Längung hergestellt wurden als die Referenzen, indem
sie geeignete Beimengungen von NBC haben.
Das Muster Nr. 5 wurde auf ein autographisches Aufzeichnungsgerät
gespannt und unter einem Winkel von
180° bei einer Zuggeschwindigkeit von 30 mm/min gezogen,
um die Haftfestigkeit bei Raumtemperatur zu
messen. Insbesondere wurde beim Muster Nr. 5 sein
Bruchzustand beobachtet, um das Verhältnis (prozentuale
Oberflächenbruchgröße (%) des Kautschukbruches)/
(prozentuale Bruchgröße (%) des Interfacebruches
zwischen den Haftstoffen und dem Kautschuk) zu bestimmen.
Die Ergebnisse dieser Messungen sind in
Tabelle 2 aufgeführt:
Tabelle 2 zeigt, daß die betreffenden Muster durch die
Wirkungen von NBC eine merklich verbesserte Haftfähigkeit
gegenüber den Referenzen (1) und (2) haben, die
weniger NBC enthalten, und daß sich die Brüche vollständig
in dem Kautschuk fortpflanzten wegen der
hohen Festigkeit der anhaftenden Interfaces bzw.
Zwischenflächen.
Darüber hinaus kann auch die wahre Haftfestigkeit im
benutzten Zustand durch Messen der Haftfestigkeit in
einer heißen Atmosphäre und nach beeinträchtigender
Hitzeeinwirkung festgestellt werden. Deshalb wurden
die Teststücke, nachdem sie eine Stunde lang einer
heißen Atmosphäre ausgesetzt waren, bezüglich ihrer
Haftfähigkeit gemessen. Das Ergebnis ist in Tabelle 3
aufgeführt. Die Haftfestigkeit wurde außerdem bei Raumtemperatur
gemessen, nachdem die Teststücke siebzig
Stunden lang einer heißen Atmosphäre von 120°C ausgesetzt
und dann natürlich abgekühlt wurden.
Die Tabellen 3 und 4 zeigen, daß die betreffenden
Muster und ihre Haftfestigkeiten selbst in heißer
Atmosphäre oder nach Beeinträchtigung durch Hitze
durch die Wirkungen des NBC gegenüber den Referenzen
(1), (2) und (3) merklich besser sind und daß die
Brüche dazu veranlaßt wurden, vollständig im Kautschuk
sich fortzupflanzen.
Die Kautschukverbindung mit der soweit beschriebenen
ausgezeichneten Haftfähigkeit nach der Erfindung kann
für eine Vielzahl von Anwendungen von Gummielementen
benutzt werden, die bei Benutzung an Metallelementen
haften sollen, beispielsweise als Stoßdämpfer-Gummielemente
für Fahrzeugmotoren oder als Gummielemente
für Buchsen usw.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen
Zusammensetzungen der Beispiele beschränkt, sondern
kann beliebig abgewandelt und auch in andere Teile
eingefügt werden. Beispielsweise kann bromierter
Butylkautschuk verwendet werden als halogenierter
Butylkautschuk, und Nickel-Diethyldithiocarbamat
kann als Dithiocarbamat verwendet
werden.
Claims (4)
1. Kautschukverbindung aus
halogeniertem Butylkautschuk, Ruß und Vulkanisierbeschleuniger,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie je 100 Gewichtsteile halogeniertem Butylkautschuk fünf bis zwanzig
Gewichtsteile Nickel-Dithiocarbamat sowie
Paraffinverfahrensöl und Zinkoxid enthält.
2. Kautschukverbindung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß diese als halogenisierten Butylkautschuk
chlorinierten Butylkautschuk oder
bromierten Butylkautschuk enthält.
3. Kautschukverbindung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß diese als Nickeldithiocarbamat ein
Nickel-Dialkyldithiocarbamat enthält.
4. Kautschukverbindung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der halogenierte Butylkautschuk chlorierter
Butylkautschuk und das Nickel-Dithiocarbamat
Nickel-Dibutyldithiocarbamat ist und daß außerdem
Stearinsäure und ein Vulkanisationsbeschleuniger in der
Kautschukverbindung enthalten sind, welche alle darin
vermengt sind.
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1985
- 1985-02-21 DE DE19853505907 patent/DE3505907A1/de active Granted
- 1985-02-22 US US06/704,402 patent/US4764565A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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