DE3805482C2

DE3805482C2 - Verfahren und Mittel zur Herstellung einer gummielastischen Masse auf Basis polymerisierbarer Polyethermaterialien

Info

Publication number: DE3805482C2
Application number: DE19883805482
Authority: DE
Inventors: Heijo Dr Huebner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-08-24
Filing date: 1988-02-22
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2008-02-23
Also published as: DE3805482A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gummielastischer Massen auf Basis von vulkanisierbaren Polyethermaterialien und ein geeignetes Mittel.

Gummielastische, bei Raumtemperatur vulkanisierbare Massen werden seit langem zum Abformen von Modellen und Gegenständen in der Kunst, Technik und Medizin eingesetzt. Diese Massen sind aufgebaut auf Basis von Alginaten, Silikonen, Polysulfiden und vulkanisierbaren Polyetherpolymerisaten bzw. Polyethercopolymerisaten. Diese Massen haben verschiedene Eigenschaften und haben aufgrund ihrer Verarbeitbarkeit, ihrer physikalischen Eigenschaften, ihrer Qualität für die Abformung und Reproduktion und ihrer Kosten Vor- und Nachteile für jeden Anwendungsfall.

Aus der DE-PS 17 45 810 sind Abdruckmassen auf Basis von Polyethermaterialien mit Aziridinendgruppen bekannt. Dieses Material hat ein sehr gutes Anfließvermögen an hydrophilen, oralen Flächen und damit bei diesen Anwendungen eine höhere Abdruckschärfe, als andere Abdruckmassen, z. B. auf Basis von Silikonen. Nachteil dieser bekannten Polyether ist jedoch, daß ihre gummielastischen Eigenschaften vergleichsweise schlecht sind. Insbesondere haben sie geringe Reißfestigkeit und Bruchdehnbarkeit sowie ein geringes Rückstellvermögen. Dies kann bei der Entformung von Abdrücken zu bleibenden Deformationen und einem Ausreißen des Abdrucks führen, wodurch der Abdruck dann unbrauchbar ist. Aufgabe der Erfindung war es daher, die bekannten vulkanisierbaren Polyethermaterialien weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer gummielastischen Masse auf der Basis von vulkanisierbaren Polyethermaterialien, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie in fertig vulkanisierter, aus polymerisierter Form 5% bis 85% Polyether, 4% bis 35% pyrogene und/oder gefällte Kieselsäure mit einem BET-Oberflächenbereich von 25 bis 600 m²/g und 1% bis 50% Katalysator, bezogen auf die Polyethermenge, enthält oder daraus besteht, wobei der gegebenenfalls vorhandene Rest aus üblichen Füll- und Zusatzstoffen besteht. Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß durch den Zusatz von Kieselsäure der oben angegebenen Art als Füllstoff die gummielastischen physikalischen Eigenschaften der Polyethermassen bedeutend verbessert werden können. Die erfindungsgemäßen Massen haben ein höheres Rückstellungsvermögen, eine bessere Bruchdehnung und eine ausgezeichnete Reißfestigkeit. Außerdem wird eine beschleunigte Aushärtung erzielt, die auf einen cokatalytischen Effekt der speziellen Kieselsäure zurückgeführt wird.

Zwar wurden auch bisher schon Kieselsäuren bei der Herstellung von Abdruck- und Abformmassen verwendet. Dabei wurden geringe Mengen an Kieselsäure, üblicherweise 1 bis 2%, als Pastenhilfsmittel zugegeben, um eine pastöse Konsistenz zu erzielen. Vor der Zugabe größerer Mengen von Kieselsäuren, insbesondere als Füllstoff wurde gewarnt, da Kieselsäure als saurer Füllstoff zu einer unkontrollierten Härtung des Polyethermaterials führen solle. Deshalb wurden bisher als Füllstoffe nur basische oder neutrale Materialien empfohlen und verwendet.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte gummielastische Masse enthält als Polymerisat bzw. Copolymerisat einen vulkanisierbaren Polyether. Es werden dazu Polyether mit einem Molekulargewicht von über 1000 verwendet, vorzugsweise solche, die Aziridinendgruppen tragen, die in dem fertigen Produkt polymerisiert vorliegen. Geeignet für das erfindungsgemäße Verfahren sind z. B. die in DE-PS 17 45 810 beschriebenen Aziridinopolyethermaterialien.

Der zweite wesentliche Bestandteil der erfindungsgemäßen Masse, bzw. des Mittels zur Herstellung, ist pyrogene und/oder gefällte Kieselsäure. Geeignet sind Kieselsäuren mit einer BET-Oberfläche von 25 bis 600 m²/g. Besonders bevorzugt wird Kieselsäure mit einer BET-Oberfläche von 50 bis 400 m²/g eingesetzt. Diese Kieselsäuren haben eine hohe aktive Oberfläche. Kieselsäuren mit höherer BET-Oberfläche können durch längeres Erhitzen bis knapp unter den Schmelzpunkt in Kieselsäure mit geringerer BET-Oberfläche überführt und dann für die erfindungsgemäße Masse verwendet werden.

Geeignet sind auch Mischungen von verschiedenen Kieselsäuretypen mit verschiedenen Oberflächenbereichen, die im beanspruchten Bereich liegen. Vorzugsweise werden hydrophobierte oberflächenbehandelte Kieselsäuren, z. B., silanisiert, verwendet.

Die Kieselsäure liegt im auspolymerisierten Produkt in einer Menge von 4% bis 35% vor. Bevorzugt beträgt die Menge an Kieselsäure 4,5% bis 30% und besonders bevorzugt 7,5% bis 35%.

Die erfindungsgemäße gummielastische Masse, bzw. das Mittel zur Herstellung, enthält weiterhin übliche Polymerisationskatalysatoren und gegebenenfalls noch Farbstoffe, Aromastoffe, übliche basische oder neutrale Füllstoffe, Weichmacher und/oder weitere übliche Zusatzstoffe.

Als Katalysator zur Polymerisation des vulkanisierbaren Polyethers werden geeignete alkylierende oder saure Reagenzien verwendet, im allgemeinen 1% bis 100%, bezogen auf Polyether. Bevorzugt werden als Katalysatoren Sulfonsäurederivate wie Sulfonsäureester oder Sulfoniumsalze verwendet. Auch organische und mineralische Säuren wie Schwefelsäure sowie Oxoniumsalze sind geeignet.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Massen werden zwei Mischungen hergestellt. Die eine Mischung enthält den vulkanisierbaren Polyether sowie gegebenenfalls Farbstoffe, Aromastoffe und die üblichen Füllstoffe, Weichmacher und weitere übliche Zusatzmittel. Die zweite Mischung enthält 5 bis 40% pyrogene und/oder gefällte Kieselsäure und den Katalysator, wobei der Rest aus üblichen Füll- und Zusatzstoffen besteht, wie z. B. den obengenannten. Die gummielastische Masse wird dann kurz vor ihrer Verwendung hergestellt durch Zusammenmischen der beiden Mischungen, wodurch die Polymerisation und damit die Härtung der Masse in Gang gesetzt werden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Mittel zur Herstellung einer gummielastischen Masse, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es physikalisch getrennt voneinander besteht aus a) 6% bis 100%, bevorzugt 30% bis 100% vulkanisierbarem Polyether und gegebenenfalls üblichen Füll- und Zusatzstoffen und b) 5% bis 40% pyrogener und/oder gefällter Kieselsäure mit einer BET-Oberfläche im Bereich von 25 bis 600 m²/g und der der Polyethermenge in Komponente a) entsprechenden Menge Katalysator sowie üblichen Füll- und Zu satzstoffen.

Bevorzugt enthält die Komponente b) 6 bis 40%, noch bevorzugter 10-40% Kieselsäure.

Das erfindungsgemäße 2-Komponenten-Mittel zeichnet sich durch eine ausgezeichnete Lagerstabilität aus. Die beiden Mischungen werden physikalisch getrennt voneinander in luftdicht verschließbaren Behältnissen, vorzugsweise in Metalltuben, aufbewahrt und können lange Zeit gelagert werden.

Zur Herstellung der gummielastischen Masse werden diese Mischungen dann kurz vor der Verwendung zusammengemischt. Auf diese Weise werden ausgezeichnete Abdruck- und Abformmassen erhalten mit überragenden physikalischen Eigenschaften.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein spezielles Mittel gemäß Anspruch 3, bei dem das Volumenverhältnis der beiden Komponenten a) zu b) des erfindungsgemäßen Mittels 2 zu 4 bis 4 zu 2 (also 1 : 2 bis 2 : 1), bevorzugt 3 zu 4 bis 4 zu 3 und ganz besonders bevorzugt 4 zu 4, also 1 : 1 ist.

Grundsätzlich ist es für den Anwender möglich, jedes Gewichtsverhältnis der beiden Mittel a) und b) nach den Angaben des Erfinders oder Herstellers mit Hilfe einer Gewichtsmessung einzustellen. Dies ist für die Anwendung in der Praxis jedoch umständlich und zeitraubend und benötigt eine Waage als zusätzliches Hilfsmittel.

Haben die erfindungsgemäßen Mittel das besonders bevorzugte Volumenverhältnis 1 zu 1, so lassen sich Pasten gemäß Komponenten a) und b) aus genannten Behältern oder Tuben mit gleichen Mündungsdurchmessern leicht mittels gleicher Stranglängen ausreichend exakt ohne zusätzliches Hilfsmittel dosieren.

Weicht das Volumenverhältnis nicht zu stark von 1 zu 1 ab, kann in ähnlicher Weise vorgegangen werden. Bei Pasten wären dann die Mündungsdurchmesser der Tuben entsprechend kleiner oder größer zu wählen. Beispielsweise kann ein pastöses Mittel, das mit einem Volumenverhältnis a) zu b) gleich 2 zu 1 dosiert werden muß, stranglängengleich dosiert werden, wenn das Verhältnis der Querschnittsflächen der Ausbringöffnungen der Tuben ebenfalls 2 zu 1 beträgt.

Auch bei gleichen Querschnittsflächen ist im vorliegenden Fall in der Praxis eine Dosierung ohne weitere Hilfsmittel möglich. Es werden dann drei gleichlange Stränge dosiert, davon zwei von der Komponente a) und einer von b).

Nicht-pastöse, fließfähige Komponenten dosiert man in üblicher Weise mit Meßzylindern oder Gefäßen mit Volumen- Meßmarken. In allen Fällen erweist es sich sehr vorteilhaft, daß je nach Größe des abzufordernden Modells eine individuelle Menge vorbereitet werden kann. Eine verpackungsaufwendige Vordosierung ist nicht erforderlich. Entsprechender Entsorgungsaufwand bei Verpackungsmaterial und oft entstehenden Überschußmengen entfällt.

Ein weiterer Vorteil solcher 2-Komponenten-Mittel mit einem Volumenverhältnis gemäß Anspruch 3 besteht in der besseren Vermischbarkeit, die hilfsweise durch Farbumschlag oder Mischfarbe aus den Komponenten a) und b) erkenn- und kontrollierbar gemacht werden kann. Es gilt, je näher das Volumenverhältnis bei 1 : 1 liegt bei gleicher oder ähnlicher rheologischer Beschaffenheit der Komponenten a) und b), um so problemloser ist die Mischbarkeit.

Claims

1. Mittel zur Herstellung einer gummielastischen Masse auf Basis vulkanisierbarer Polyethermaterialien, die in fertig vulkani sierter und auspolymerisierter Form 5% bis 85%, bevorzugt 7,5% bis 80%, vulkanisierbaren Polyether und 4% bis 35%, bevorzugt 4,5% bis 30%, besonders bevorzugt 7,5% bis 30%, pyrogene und/oder gefällte Kieselsäure mit einem BET-Ober flächenbereich von 25 bis 600 m²/g und 1% bis 50%, besonders bevorzugt 1% bis 30%, Kataly sator, bezogen auf die Polyethermenge, enthalten oder daraus be stehen, wobei der gegebenenfalls vorhandene Rest aus üblichen Füll- und Zusatzstoffen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß sie physika lisch voneinander getrennt bestehen aus

a) 6% bis 100%, bevorzugt 8,5% bis 100%, vulkanisierbarem Polyether und gegebenenfalls üblichen Füll- und Zusatzstoffen und
b) 5% bis 40%, bevorzugt 7,5% bis 25%, pyrogener und/oder gefällter Kieselsäure mit einer BET-Oberfläche im Bereich von 25 bis 600 m²/g und der der Polyethermenge in a) entsprechenden Menge Katalysator, sowie üblichen Füll- und Zusatzstoffen.

2. Mittel nach Anspruch 1, die in fertig vulkani sierter und auspolymerisierter Form 5% bis 17,5%, bevor zugt 7,5% bis 17,5%, vulkanisierbaren Polyether und 4% bis 35%, bevorzugt 4,5% bis 30%, besonders bevorzugt 7,5% bis 30%, pyrogene und/oder gefällte Kieselsäure mit einem ET-Oberflächenbereich von 25 bis 600 m²/g und 1% bis 50%, besonders bevorzugt 1% bis 30% Katalysator, bezogen auf die Polyethermenge, enthalten oder daraus bestehen, wobei der gegebenenfalls vorhandene Rest aus üblichen Füll- und Zusatzstoffen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß sie physika lisch voneinander getrennt bestehen aus

3. Mittel aus zwei Komponenten nach Anspruch 1 bis 2, da durch gekennzeichnet, daß das Volumen verhältnis der Komponenten a) und b) 0,5 bis 2, bevorzugt 0,75 bis 1,33, ganz besonders bevorzugt 1 ist.

4. Verfahren zur Herstellung einer gummielastischen Masse mit einem Mittel nach Anspruch 1 bis 2, auf der Basis von vulkanisierbaren Polyethermaterialien, dadurch ge kennzeichnet, daß man die Komponenten a) und b) eines Mittels nach Anspruch 1 bis 3 durch Vermischen zur Polymeriation (Vulkanisation) bringt.