DE3927088A1 - Treibstoffresistentes elastomeres material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein künstliches Harz, insbesondere ein treibstoffresistentes Kunstharz des Acrylnitril-Typs.

Die Erfindung ist insbesondere für ein elastisches Material anwendbar, welches zu Treibstoffpumpenisolierteilen geformt wird, für die Anwendung mit in Treibstoff eingetauchten Treibstoffpumpen. Es wird unter besonderer Bezugnahme hier­ auf beschrieben, obwohl es erkennbar sein wird, daß die Erfindung eine weitere Anwendbarkeit hat und immer benutzt werden kann, wenn elastomere Teile gebraucht werden, die eine Resistenz gegen Angriffe eines breiten Bereichs von Treibstoffchemikalien über einen breiten Temperaturbereich aufweisen.

In der Vergangenheit wurden die meisten Treibstoffpumpen in Automobilen und in anderen Verbrennungsmotoren aufwei­ senden Maschinen in der Nähe des Motors außerhalb des Treibstofftanks angeordnet. Mit der Zunahme der Einspritz­ verbrennungsmaschinen wurde es üblich, die Treibstoff­ pumpen innerhalb des mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Treibstofftanks anzuordnen. Diese Anordnung brachte Pro­ bleme mit sich.

Automobiltreibstofftanks sind normalerweise außerhalb des Motorraums angeordnet. Lärm, der innerhalb des Treibstoff­ tanks entsteht, wird leicht in den Fahrgastraum übertragen. Treibstoffpumpen sind häufig eine Quelle von Vibrationen und Lärm. Wird die Treibstoffpumpe im Treibstofftank angeord­ net, sollte die Treibstoffpumpe akustisch gekapselt sein.

Automobiltreibstofftanks werden zum Teil aus Stahlblech her­ gestellt und zum Teil in einem Blasverfahren geformt zu einem dünnwandigen Körper. In beiden Fällen entsteht ein trommel­ ähnlicher Körper. Wenn die Treibstoffpumpe im Treibstofftank befestigt ist, kann der trommelähnliche Charakter des Treib­ stofftanks die Geräusche der Treibstoffpumpe verstärken. Treibstoffpumpen sollten akustisch isoliert vom Treibstoff­ tank sein.

Eine Treibstoffpumpenkapselung und -isolierung hat die Form eines aus verschiedenen Materialien hergestellten elastischen Teils, das gegen die Angriffe des Kraftstoffs resistent ist. Offensichtliche Probleme können entstehen, wenn das elasti­ sche Teil aus Materialien gefertigt ist, die nicht die ange­ messene Treibstoffresistenz aufweisen. Erstens können sich die Eigenschaften des elastischen Teils selbst verschlech­ tern. Es kann aufquellen, seine Elastizität verlieren, sich auflösen und/oder physikalisch versagen. Zweitens kann das Material den Treibstoff "vergiften". Wenn Verbindungen oder Elemente des elastischen Teils durch den Treibstoff extrahiert werden und Kraftstoffeinspritzteile, Katalysatoren im kata­ lytischen Abgasumwandler oder andere kritische Elemente ver­ unreinigen, können sie Motorfehlfunktionen verursachen und teure Automobilreparaturen erfordern, die mit dem Ersetzen der Treibstoffpumpenisolationsteile verbunden sind.

Die Probleme des chemischen Einwirkens auf die elastischen Teile und die Treibstoffverunreinigungen werden durch das Hinzukommen von anderen nicht konventionellen Ottokraftstof­ fen zu den Treibstoffen für den Gebrauch in Automobilen ver­ schlimmert. Deshalb wird nun in vielen Bereichen Alkohol, Methanol und/oder Äthanol dem Ottokraftstoff zugefügt. Aro­ mate und andere organische Chemikalien, wie beispielsweise Kerosin und Methyl-tert.-butyl-äther (methyl tert-butyl ether), auch bekannt als MTBE, können dem Ottokraftstoff hinzugefügt werden. In Städten mit Umweltverschmutzungsproblemen wird dem Ottokraftstoff häufig Alkohol hinzugefügt, um die Luftver­ schmutzung durch den Automobilverkehr zu reduzieren. Andere oben erwähnte Treibstoffzusätze werden regional aus verschie­ denen Gründen hinzugefügt. Es werden immer wieder neue Treib­ stoffadditive entwickelt und angeboten.

Da der Anwender nicht wissen kann, was dem Treibstoff hinzu­ gefügt ist, den er an einer Tankstelle auswählt, ist es wich­ tig geworden, darauf zu achten, daß das benutzte Treibstoff­ pumpenisolierteil eine Resistenz gegen alle obengenannten Treibstoffadditive und -elemente aufweist, so daß der Be­ trieb eines Automobils nicht regional begrenzt ist und daß die erwartete Lebensdauer eines Automobils nicht durch vom Treibstoff extrahierte Kunststoffteile verkürzt wird. Da sehr viele Automobile verkauft werden, ist die Suche nach einem geeigneten Material für den Einsatz als Treibstoff­ pumpenisolierteil intensiviert worden. lm allgemeinen werden in diesem Bereich Fluorelastomere verwendet.

Fluorelastomere haben verschiedene Nachteile, wenn sie als Treibstoffpumpenisolierteile in Treibstoff eingetaucht werden. Fluorelastomere sind sehr teuer und schwierig in komplizierte Formen zu gestalten. Sie erfordern mitunter eine spezielle Konstruktion der Formen. Fluorelastomere bilden bei der Ver­ arbeitung Risse oder ein Herausnehmen des fertigen Teils aus der Form ist durch die Prozeßtemperaturen schwierig. Fluor­ elastomere weisen generell eine große Härte auf. Diese Härte steigt bei tiefen Temperaturen an. Fluorelastomere sind sehr dicht. Um ein vorgegebenes Teil zu produzieren, wird im Ver­ gleich zu den meisten anderen elastomeren Materialien mehr Fluorelastomermasse benötigt. Das Preßspritzen von komplexen fluorelastomeren Teilen ist schwierig.

Aus Fluorelastomeren werden überwiegend kleine Dichtungen produziert. Die Anwendung von Fluorelastomeren bei Teilen, die Treibstoffen ausgesetzt sind, führt zu den oben ange­ führten Problemen. Sehr oft sind diese Probleme vernach­ lässigbar. In anderen Fällen sind die Fluorelastomere die beste oder die einzige Alternative.

Während Fluorelastomere gute Eigenschaften bei hohen Tempe­ raturen haben, sind ihre Eigenschaften bei niedrigen Tempe­ raturen aufgrund der zunehmenden Härte und anderer Schwierig­ keiten stark eingeschränkt.

Amine werden heute als ein Additiv für Treibstoffe benutzt. Einige Amine wirken zerstörerisch auf einige Fluorelastomere. In einem Amine aufweisenden Treibstoff können Bestandteile eines fluorelastomeren Teils ausgefällt werden.

Nitrile fanden in der Vergangenheit ebenfalls Anwendungen, bei denen sie dem Ottokraftstoff ausgesetzt wurden. Eine An­ wendung waren Kraftstoffleitungen. Es trafen Schwierigkeiten zusammen. "Saures Gas", d.i. Hydroperoxid enthaltender Otto­ kraftstoff, wirkt nachteilig auf Nitrilelastomere. "Saures Gas" entsteht durch längere Lagerung von Ottokraftstoff in einem Tank. Dieses kann an einer Tankstelle oder in einem Automobiltank selbst auftreten. Es ist bekannt, daß "Saures Gas" nitrile Materialien zerstört und bei Treibstoffleitun­ gen zu Treibstofflecks und anderen nachteiligen Erscheinun­ gen führt. Hinzu kommt, daß konventionelle nitrile Materia­ lien oft Substanzen enthalten, die auf Kupfer korrodierend wirken, wenn sie mit Treibstoff in Berührung kommen. Hieraus resultierten Probleme, wenn nitrile Materialien und elektri­ sche Bauteile gemeinsam in Treibstoff eingetaucht werden.

Eine Art des Versagens von elastomeren Materialien, das auf einen chemischen Angriff zurückzuführen ist, ist das Quellen des Materials. Wird ein Teil mit einer vorgegebenen Größe in eine das Teil angreifende Chemikalie getaucht, so quillt das Teil sichtbar an. Hierdurch werden mechanische Beschädigungen an dem Teil hervorgerufen und mechanische Eigenschaften ver­ ändert. Nitrilelastomere Gemische und verwandte Gemische sind in der Lage zu quellen, wenn sie mit Alkoholen in Berührung kommen, die heute zum Teil in Treibstoffen benutzt werden. Diese Probleme sind in folgenden Publikationen erläutert worden: "Status Report, Effects of Gasohol on General Purpose Hycar Nitrile Compounds" von D.A. Seil; "Fuel Resistance and Fuel Permeability of NBR and NBR Blends" von J.R. Dunn, R.G. Vara im Elastomerics Magazine, Mai 1986; und "Compatibility of Fuel-Handling Rubbers wich Gasoline/Alcohol Blends" von A. Nersasian im Elastomerics Magazine, Oktober 1980. Diese Veröffentlichungen wurden hier zum Stande der Technik berück­ sichtigt.

Die vorliegende Erfindung gibt ein elastomeres Material an, das sich leicht spritzpressen oder spritzgießen oder in ande­ rer Weise zu Teilen verarbeiten läßt, welche ein Untertauchen in Treibstoffe verschiedener Zusammensetzungen aushalten und gute elastomere Eigenschaften über einen weiten Temperatur­ bereich aufweisen.

Die Erfindung weist ein Gemisch zur Herstellung eines treib­ stoffresistenten elastomeren Isolierteils auf, das ein Acryl­ nitril/Butadien-Copolymer; ein Phthalat-Weichmacher; einen Füller, ausgewählt aus folgender Gruppe: Ruß, Calcium- Magnesium-Carbonat und Polytetrafluoräthylen; Zinkoxid und Fettsäure als Verfahrenshilfen (processing aids); und einen Katalysator aufweist, der gegen Auflösen beim Eintauchen in verschiedene Treibstoffe und Additive resistent ist.

Das erfindungsgemäße Material setzt sich generell aus folgen­ den Bestandteilen in Gewichtsprozenten, bezogen auf 100% Gesamtgewicht, zusammen:

Bestandteile
Gew.-%
Acrylnitril/Butadien-Mischpolymer
20-40
Weichmacher	19-27
Zinkoxid	0,1-10
Fettsäure	0,01-2,0
Vollständig schwefelfreier Ruß	20-32
Calciumcarbonat	10-20
Polytetrafluoräthylen	0,1-20
Schwefelfreier Katalysator oder Aushärtungskatalysator	0,3-10

Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Acrylnitril/Butadien- Mischpolymer mindestens 45% Acrylnitril aufweist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Fettsäure­ verfahrenshilfe (fatty acid processing aid) eine Stearin­ säure, die ein spezifisches Gewicht von 0,84 und einen maxi­ malen Feuchtigkeitsgehalt von 1% aufweist.

Der Weichmacher ist zweckmäßig ein Phthalat-Weichmacher, insbesondere ein Butylbenzylphthalat-Weichmacher mit einem spezifischen Gewicht zwischen 1,115 und 1,123 und einem Refraktionsindex zwischen 1,535 und 1,540.

Vorzugsweise ist der schwefelfreie Katalysator oder der Härter ein organischer Peroxidkatalysator oder -härter, der vorzugs­ weise ein zu 50% auf einem mineralischen Träger wirksames 2,5 Dimethyl-2,5-di-(tertiärbutylperoxohexan) (2,5 dimethyl-2,5di (t-butyl peroxy hexane)) ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung setzt sich der Stoff zum Herstellen eines treibstoffresistenten, elasto­ meren Isolierteiles in Gewichtsteilen, bezogen auf 100% Gesamtgewicht, wie folgt zusammen:

Bestandteile
Gew.-%
Acrylnitril/Butadien-Mischpolymer (45% Acrylnitril-Inhalt)
ca. 30,22
Phthalat-Weichmacher	ca. 24,19
Zinkoxid	ca. 1,51
Stearinsäure	ca. 0,15
Ruß	ca. 27,21
Calcium-Magnesium-Carbonat	ca. 15,12
Polytetrafluoräthylen	ca. 0,6
Organischer Peroxid-Katalysator	ca. 1

Die Erfindung hat den Vorteil, daß der Isolierstoff gute physikalische Eigenschaften in einem großen Temperatur­ bereich behält, wenn er in einen Treibstoff eintaucht, in dem mindestens einige der verschiedenen Treibstoffadditive vorhanden sind.

Ferner wird mit der Erfindung ein geräusch- und vibrations­ absorbierendes und/oder -isolierendes Teil geschaffen, dessen Ausgangsmaterial im Vergleich zu anderen brauchbaren Ausgangs­ materialien mit geringen Kosten beschafft werden kann.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Absorbierungs- und/oder Isolierteils besteht darin, daß es aus einer elasto­ meren Verbindung hergestellt wird und relativ einfach in komplexe Formen zu gießen ist.

Ferner besteht keine Gefahr, daß das erfindungsgemäße elasto­ mere Absorptions- und/oder Isolationsteil den Treibstoff "vergiftet", wenn es über längere Zeit in Treibstoff ein­ taucht.

Das erfindungsgemäße elastomere Material verursacht keine Korrosion an elektrischen Teilen, die zusammen mit einem aus diesem Material hergestellten Teil in Treibstoff ge­ taucht sind.

Das Material ist vorteilhafterweise resistent gegen viele Treibstoffe und Treibstoffadditive, auch wenn es vollständig in diese Treibstoffe und Treibstoffadditive eingetaucht ist.

Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, daß das elasto­ mere Material durch Spritzgießen, Spritzpressen oder auf andere Weise zu einem Teil geformt werden kann, welches gegen viele Treibstoffe und Treibstoffadditive resistent ist und seine mechanischen Eigenschaften bei normalerweise in gemäßigten Regionen auftretenden Umgebungstemperaturen beibehält.

Das erfindungsgemäße elastomere Material kann in Formen zu Teilen gegossen werden, die ihre Elastizität und mechani­ schen Eigenschaften in einem Temperaturbereich von -18°C (0°F) bis 100°C (212°F) bewahren und das Eintauchen in verschiedene Treibstoffe aushalten.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in denen eine bevor­ zugte Ausführungsform der Erfindung an einem Beispiel näher erläutert ist.

Teile zum Abkapseln und Isolieren von Treibstoffpumpen od.dgl. haben eine komplexe Gestalt. Diese Teile sind manchmal zy­ lindrisch und haben eine Gesamtlänge von ungefähr 8 cm und einen Durchmesser von etwa 5 cm. Die Teile können dickwandig sein mit einer Anzahl von Langlöchern, die in Längsrichtung innerhalb der dicken Wände der Vorrichtung angeordnet sind. Andere Formen, wie beispielsweise ein konischer Zylinder mit einer ringförmigen Nute in einem Ende, sind ebenfalls üblich. Während sich die beschriebenen Formen in ihrer Erscheinung gänzlich voneinander unterscheiden, haben sie doch einige Eigenschaften gemeinsam. Erstens sind ihre Formen komplex. Zweitens weisen die Formen große Oberflächen mit schmalen Ausnehmungen auf. Drittens ist die Komplexität notwendig, da­ mit das Teil die von ihm erwartete Funktion erfüllen, z.B. die Entstehung von Vibrationen und Geräuschen einer Treib­ stoffpumpe verhindern kann, welche in einem treibstoff­ gefüllten Tank arbeitet.

Die Komplexität der beschriebenen Formen erfordert kompli­ zierte Formwerkzeuge und die Verwendung eines elastomeren Materials, das sich zu komplizierten Formen gießen läßt.

Das nachfolgend beschriebene Material befriedigt diese und andere Kriterien. Das Material weist eine Anzahl von Bestand­ teilen auf.

Der erste wesentliche Bestandteil des Materials ist ein Acrylnitril/Butadien-Copolymer. Derartige Materialien sind in einer großen Zahl von Zusammensetzungen erhältlich. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, ein Acrylnitril/Butadien- Mischpolymer zu benutzen, das einen Anteil von mindestens 45% Acrylnitril hat. Ein bevorzugtes Acrylnitril/Butadien- Mischpolymer ist unter dem Warenzeichen CHEMIGUM N206 der Goodyear Chemical erhältlich. Das Acrylnitril/Butadien- Mischpolymer macht hierbei ungefähr 20-40 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile, aus. Werden mehr als 40 Ge­ wichtsteile eingesetzt, kann die Quelleigenschaft des Materials leiden.

Der nächste wichtige Bestandteil ist ein Phthalat-Weich­ macher. Es sind zahlreiche Phthalat-Weichmacher erhältlich, die bei dem erfindungsgemäßen Stoff verwendet werden können. Der bevorzugte Weichmacher ist Butylbenzylphthalat-Weich­ macher mit einem spezifischen Gewicht zwischen 1,115 und 1,123 und einem Refraktionsindex von 1,535 bis 1,540. Ein geeigneter Weichmacher ist unter dem Warenzeichen SANTI­ CIZER 160 von Monsanto Chemical Company erhältlich. Der Weichmacher soll einen Anteil von ungefähr 15 bis ungefähr 45 Gewichtsteilen haben.

Der nächste Bestandteil der Verbindung ist Ruß-Füller. Es hat sich gezeigt, daß ein halbverstärkender, niedrig-moduler, nicht-färbender Ofenruß (semi-reinforcing furnace, low modulus, non-staining carbon black) Vorteile für die vor­ liegende Erfindung hat. Ein Vorteil ist, daß dieser Ruß im wesentlichen schwefelfrei ist. Während Schwefel beim Aus­ härten von elastomeren Zusammensetzungen hilfreich sein kann, wurde erkannt, daß Schwefel im Ruß zur Verunreinigung des Treibstoffes führen kann, wenn er in einem elastomeren Material vorhanden ist, aus dem ein Isolierteil für Treib­ stoffpumpen geformt wird.

Ein geeigneter Ruß ist unter dem Warenzeichen FURNEX N762 bei Columbian Carbon erhältlich. Obgleich auch andere Füllstoffe verwendet werden können, erhöht doch Ruß die physikalische Festigkeit sehr und vermindert das Absorptionsvermögen.

Der nächste Bestandteil des Materials nach der Erfindung ist trocken gemahlener Kalzium-Carbonat-Füller. Es wurde heraus­ gefunden, daß trocken gemahlenes Kalzium-Magnesium-Carbonat mit einem spezifischen Gewicht von 2,71 und maximal 0,005% Rückstand auf einem 325-Maschensieb bei der Erfindung zu be­ vorzugen ist. Jedoch wurden auch Kalzium-Carbonate anderer Herkunft mit geringfügig anderen Eigenschaften erfolgreich bei der Erfindung eingesetzt.

Der nächste Bestandteil der bevorzugten Ausführungsform ist gemahlenes Polytetrafluoräthylen. Das bevorzugte Material mit einem spezifischen Gewicht von 2,15 bis 2,20 wird bis zu einer Teilchengröße von 350-650 µm gemahlen. Ein geeigne­ tes Material ist unter dem Warenzeichen TEFLON 6C bei der DuPont Chemical Company erhältlich. Dieser Füllstoff erhöht die Zugfestigkeit und ist während des Formgießens beim Luft­ austreiben behilflich. Das Material wird seiner Spezifika­ tion auch ohne diesen Füllstoff gerecht, seine Verarbeitung wird jedoch wesentlich schwieriger.

Der nächste Bestandteil der Zusammensetzung ist Zinkoxid, das als Verfahrenshilfe (processing aid) dient. Französisches Verfahrens-Zinkoxid (French process zinc oxide) mit einem spezifischen Gewicht von 5,57 und maximal 0,5% Rückstand auf einem 325-Maschensieb wird bevorzugt. Ein geeignetes Zinkoxid ist unter dem Warenzeichen PASCO 534T von Pacific Smelting erhältlich. Der Einsatz von Zinkoxid verbessert die Zugfestigkeit der aus dem erfindungsgemäßen Material herge­ stellten Teile durch Aktivierung der Aushärtung. Verbesserte Zugfestigkeit ermöglicht es, komplizierte Teile aus einer Form herauszunehmen.

Der nächste Bestandteil ist eine Fettsäure-Verfahrenshilfe (fatty acid processing aid). In der bevorzugten Ausführungs­ form wird eine gummiartige Stearinsäure (rubber grade stearic acid) mit einem spezifischen Gewicht von 0,84 und einem maxi­ malen Feuchtigkeitsgehalt von 1% verwendet. Eine geeignete Stearinsäure ist unter der Bezeichnung F1500 von Harwick Chemical erhältlich. Das Zinkoxid und die Stearinsäure schei­ nen als Hilfe bei der Polymerisation oder bei der Aushärtung dann am besten zusammenzuwirken, wenn sie in einem Verhältnis von ca. 10 Teilen Zinkoxid zu einem Teil Stearinsäure vorhan­ den sind.

Der letzte wichtige Bestandteil ist ein Katalysator, der zum Aushärten des elastomeren Materials hinzugefügt wird. Ein schwefelfreier Katalysator wird bevorzugt. Bei der bevorzug­ ten Ausführungsform werden organische Peroxide benutzt. In eigentümlicher Weise wird ein zu 50% auf einem mineralischen Träger wirksames 2,5-Dimethyl-2,5-di-tertiärbutylperoxohexan (2,5-dimethyl-2,5di(t-butyl peroxy hexane)) verwendet. Ein solches organisches Peroxid ist unter dem Warenzeichen VAROX DBPH-50 der R.T. Vanderbilt Company erhältlich.

Die oben beschriebenen Bestandteile werden in dem folgenden Verhältnis in Gewichtsprozenten, bezogen zur Basis 100, kom­ biniert und zusammengemischt:

Bestandteile
Gew.-%
Acrylnitril/Butadien-Mischpolymer
30,22
Phthalat-Weichmacher	24,19
Ruß	27,21
Calciumcarbonat	15,12
Polytetrafluoräthylen	0,60
Französisches Verfahrens-Zinkoxid	1,51
Stearinsäure	0,15
Organischer Peroxid-Katalysator	1,0

Das sich ergebende Gemenge wird gründlich durchgemischt und durch Spritzgießen, Spritzpressen oder durch andere übliche Fertigungs­ methoden verarbeitet. Das Material läßt sich gut verarbeiten, insbesondere im Vergleich zu Fluorelastomeren, die einzige an­ dere bekannte Klasse von Elastomeren, die eine vergleichbare Treibstoffresistenz aufweisen. Außerdem haben die aus dem er­ findungsgemäßen Material hergestellten fertigen Teile generell eine bessere Zugfestigkeit, bessere Eigenschaften bei niedri­ gen Temperaturen, eine geringere Härte und ein geringeres spezifisches Gewicht als die Fluorelastomere. Ein geringeres spezifisches Gewicht bedeutet, daß zur Produktion eines glei­ chen Teils eine geringere Masse von dem Material nach der Er­ findung benötigt wird als von einem Fluorelastomer. Dieser Vorteil in Verbindung mit dem signifikanten Kostenvorteil pro Gewichtseinheit der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu Elastomeren sorgt für eine signifikante Kosteneinsparung pro Teil. Zusätzlich: Obwohl preisgünstiger, ist das Material in der Vibrations- und Geräuschisolierung und -absorbierung bei einer niedrigen Temperatur den konkurrierenden Materialien aus Fluorelastomeren überlegen.

Der oben beschriebene Ruß, das Calcium-Magnesium-Carbonat und das Polytetrafluoräthylen sind in erster Linie als Füllstoffe vorhanden. Andere Füllstoffe wie beispielsweise Tone, geschmol­ zene Kieselerde, ausgefällte Kieselerde, gemahlener Quarz, ge­ mahlene Kohle, Talk, Glimmer (mica) und gemahlener Kork wurden auf ihre Verwendbarkeit für das erfindungsgemäße Material unter­ sucht. Es hat sich jedoch gezeigt, daß Ruß, Calcium-Magnesium- Carbonat und Polytetrafluoräthylen zur besten Stabilität des Materials beitragen, wenn dieses den Einwirkungen von Treib­ stoff und Treibstoffadditiven ausgesetzt ist. Polytetrafluor­ äthylen wirkt auch als Verarbeitungshilfe. Die Menge eines jeden Füllstoffes kann variieren. Jedoch kann Ruß mit etwa 20 bis 35 Gew.-% und Calcium-Carbonat mit einer Menge von ca. 8 bis ca. 22 Gew.-% vorhanden sein. Polytetrafluoräthylen kann in einer Menge von 2 Gew.-% oder mehr vorhanden sein oder ganz weggelassen werden, jedoch wird dann die Verarbei­ tung schwierig.

Die Zugabe von französischem Verarbeitungs-Zinkoxid (French process zinc oxide), Stearinsäure und einem organischen Per­ oxidkatalysator scheint die Polymerisation des Acrylnitril/ Butadien-Teils in ein außergewöhnlich haltbares Treibstoff­ pumpenisolierteil zu unterstützen, welches gegen die Einwir­ kungen von Treibstoff und Treibstoffadditiven immun und im wesentlichen schwefelfrei ist. Die Menge des Zinkoxids und der Stearinsäure kann variiert und den Verarbeitungsbedingun­ gen angepaßt werden. Für ein Teil mit einfacher Form können diese Verarbeitungshilfen weggelassen werden.

Die Verwendung von Acrylnitril/Butadien-Mischpolymer, das, wie oben beschrieben, mit einem Phthalat-Weichmacher weichgemacht wurde, führt zu einem fertigen Teil mit einer überraschend guten Resistenz gegen Alkohol und Additive enthaltende Treib­ stoffe. In der Vergangenheit wurden Acrylnitril/Butadien- Mischpolymere mit einer geringeren Acrylnitril-Konzentration benutzt, ohne jedoch eine angemessene Treibstoffadditiv­ resistenz zu erreichen. Es hat sich gezeigt, daß ein Gehalt von 45% Acrylnitril die Resistenz gegen Einwirkungen von Treibstoffadditiven verbessert. Überraschenderweise können bei dem Material nach der bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung gute Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen beibe­ halten werden, obgleich ein Mischpolymer mit einem fünfund­ vierzigprozentigen Acrylnitrilgehalt verwendet wird.

Ein unten aufgeführter Eigenschaftsvergleich der bevorzugten Ausführungsform zeigt die verbesserten Eigenschaften von Treib­ stoffpumpenisolier- und -kapselteilen, die aus einem erfin­ dungsgemäßen elastomeren Material hergestellt sind. Der Ver­ gleich wird durchgeführt mit einem Fluorkohlenstoffmaterial und einem Nitrilmaterial, das derzeit von mindestens einem größeren Automobilhersteller für die Herstellung von Treib­ stoffpumpenisolierteilen akzeptiert wird.

Die bekannte Nitrilzusammensetzung ist durch eine Code-Nummer 5420 gekennzeichnet und besteht aus folgenden Bestandteilen:

Acrylnitril/Butadien-Mischpolymer mit ca. 33% Acrylnitril-Anteil
34,75 Teile
Dioctyl-Phthalat-Ester-Weichmacher mit einem spezifischen Gewicht von 0,985	22,86 Teile
Französisches Verarbeitungs-Zinkoxid	1,73 Teile
Stearinsäure	0,17 Teile
99% aktiv rekristallisiertes Dicumyl-Peroxid	0,35 Teile
Ruß	23,04 Teile
Trocken gemahlenes Calcium-Magnesium-Carbonat	17,28 Teile

Weiter unten aufgeführt sind die Ergebnisse des Tests dieser drei Verbindungen, die in verschiedene treibstoffähnliche Flüssigkeiten getaucht wurden, welche normalerweise dazu be­ nutzt werden, um die Widerstandsfähigkeit von elastomeren Verbindungen in Treibstoffen zu prüfen. Die Ergebnisse dieser Tests sind unten in drei Spalten aufgeführt. Die erste Spalte zeigt die Resultate der früher akzeptierten Nitril-Verbindung 5420; die zweite Spalte zeigt die Resultate der bevorzugten Ausführungsform des Materials und des Teils nach der Erfin­ dung, gekennzeichnet mit der Nr. 5205, und die dritte Spalte zeigt die Resultate für ein Fluorkohlenstoff-Elastomer, ge­ kennzeichnet mit dem Code 8102.

Die unten aufgeführten Resultate sind die ursprünglichen Shore-Härte-Eigenschaften, die Zugfestigkeit und die prozen­ tuale Dehnung der Verbindungen. Dieser Auflistung folgen Er­ gebnisse von ähnlichen Tests, die mit aus den Materialien gefertigten Teilen ausgeführt wurden, bei denen die Teile während eines bestimmten Zeitraumes einer Wärmealterung unter­ worfen oder in treibstoffähnliche Mischungen eingetaucht wur­ den. Die letzte Zeile der Tabelle gibt die Materialkosten einer jeden der getesteten Zusammensetzungen wieder.

Mindestens ein größerer Automobilhersteller hat eine Quell­ grenze für Treibstoffpumpenisolierteilmaterialien von maxi­ mal 15% festgesetzt. Aus diesem Grunde ist das prozentuale Quellen eine sehr wichtige Eigenschaft. Man erkennt, daß die bekannte Nitrilverbindung 5420 dieses Kriterium nicht erreicht, wenn sie in ASTM Treibstoff C, Treibstoff C und Äthanol oder Treibstoff C und Methanol getaucht ist. Das Quellen oder die prozentuale Volumenveränderung beträgt 48,7% in einem Gemisch aus 80% ASTM Treibstoff C und 20% Methanol. Demgegenüber zeigt die bevorzugte Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung ein maximales Quellen von nur 11,3% in der gleichen Mischung, ein Quellen, das innerhalb der Grenze liegt.

Beim Vergleich der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit dem Fluorkohlenstoff-Elastomer sind zwei Dinge festzu­ stellen. Das erste ist in der letzten Zeile der vorhergehen­ den Tabelle gezeigt. Das Fluorkohlenstoffmaterial kostet mehr als das 25fache der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die zweite wichtige Eigenschaft ist die Härte. Nach Eintauchen in alle Testflüssigkeiten, mit Ausnahme des Sauergas-Peroxids Nr. 90, behält die bevorzugte Aus­ führungsform der Erfindung einen Härtegrad nach Shore A zwischen 30 und 45 bei. Das Fluorkohlenstoff-Elastomer hatte nach dem Untertauchen einen wesentlich höheren Härtegrad als im unbenutzten Zustand. Größere Härte ist ein Charakteristikum von Fluorkohlenstoff-Elastomeren.

Der Härteunterschied wird bei niedrigen Umgebungstempera­ turen noch deutlicher. Bei Temperaturen unterhalb des Ge­ frierpunktes von Wasser steigt der Härtegrad von Fluor­ elastomeren deutlich an. Solche Temperaturen treten beim Betrieb von Automobilen häufig auf. Teile, die aus diesen Verbindungen hergestellt sind, werden dann sehr hart und ihre Eignung als Vibrationsisolatoren und/oder Dämpfer wird stark eingeschränkt. Demgegenüber behält die bevor­ zugte Ausführungsform der Erfindung ihre geringe Shore-A- Härte und ihre Vibrationseigenschaften auch bei tieferen Temperaturen. Treibstoffpumpenisolierteile, die nach der bevorzugten Ausführungsform hergestellt sind, behalten eine geringe Shore-A-Härte bis zu Temperaturen um - 40°C. Dadurch ist das Material über den gesamten Bereich der Um­ gebungstemperaturen einsetzbar, die normalerweise im kon­ tinentalen Bereich der Vereinigten Staaten oder anderer gemäßigter Klima-Regionen auftreten.

Claims (28)

1. Treibstoff- und alkoholresistentes, geräuschisolierendes, elastomeres Material, das seine geräuschabsorbierenden Eigenschaften in einem Temperaturbereich von unter -18°C (0°F) bis ca. 93°C (200°F) beibehält und folgende Bestandteile in Gewichtsprozenten, bezogen zur Basis 100 Gesamtmasse, aufweist: Anteile Acrylnitril/Butadien-Mischpolymer mit einem Gehalt von mindestens ca. 45% Acrylnitril|20-40% Phthalat-Weichmacher 15-45% Zinkoxid 0,1-15% Fettsäure 0,01-1,5% Im wesentlichen schwefelfreier Füllstoff aus folgender Gruppe: Ruß, Calcium-Carbonat, Polytetrafluoräthylen sowie Kombinationen dieser Substanzen 23-63% Im wesentlichen schwefelfreier Katalysator 0,3-10%

2. Material nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Katalysator ein organisches Peroxid ist.

3. Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Katalysator ein 2,5-Dimethyl-2,5-di(tertiär-butyl-peroxohexan) ist (2,5 dimethyl-2,5-di(t-butyl peroxy hexane)).

4. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Katalysator ein auf einem Mineralträger angeordneter, mit mindestens 50% tätiger Katalysator ist (said catalyst is at least 50 per cent active on a mineral carrier).

5. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Füllstoff 0,1-4,0 Gew.-% der Gesamtmasse Polytetra­ fluoräthylen enthält.

6. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Füllstoff folgende Bestandteile in Gewichtsprozent der Gesamtmasse aufweist: Ruß|20-35% Calcium-Magnesium-Carbonat 8-22% Polytetrafluoräthylen 0,1-20%

7. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Füllstoff folgende Bestandteile in Gewichtsprozent der Gesamtmasse aufweist: Ruß|24-30% Calcium-Magnesium-Carbonat 12-18% Polytetrafluoräthylen 0,4-1,0%

8. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Füllstoff folgende Bestandteile in Gewichtsprozent der Gesamtmasse aufweist: Ruß|27% Calcium-Magnesium-Carbonat 15% Polytetrafluoräthylen 0,6%

9. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das Copolymer und der Weichmacher 25-35% Acryl­ nitril/Butadien-Mischpolymer und 20-30% Phthalat- Weichmacher aufweisen.

10. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Mischpolymer und der Weichmacher folgende Bestandteile in Gewichtsprozent der Gesamtmasse aufweisen: Acrylnitril/Butadien-Mischpolymer|30% Phthalat-Weichmacher 24%

11. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Phthalat-Weichmacher ein Butylbenzylphthalat-Weichmacher ist.

12. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fettsäure eine Stearinsäure ist und das Zinkoxid und die Stearinsäure in folgenden Gewichtsprozenten in der Gesamtmasse vorliegen: Zinkoxid|1,5% Stearinsäure 0,15%

13. Kraftstoff- und alkoholresistenter, geräuschisolieren­ der, elastomerer Stoff, der seine geräuschisolierenden Eigenschaften über einen Temperaturbereich von -17,8°C (0°F) bis ca. 100°C (212°F) beibehält und folgende Bestandteile in Gewichtsprozenten der Gesamtmasse auf­ weist: Acrylnitril/Butadien-Mischpolymer mit einem Gehalt von mindestens 45% Acrylnitril|20-40% Weichmacher 15-35% Anorganischer Polymerisationshelfer und eine damit zusammenwirkende Fettsäure oder Fettsäurederivat 0,1-5% Katalysator 0,1-5% Füllstoff aus folgender Gruppe: Ruß, Calcium-Carbonat und Polytetrafluoräthylen 33-53%

14. Kraftstoffresistentes, geräuschisolierendes, elasto­ meres Isolierteil, das seine geräuschabsorbierenden Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich bei­ behält und folgende Bestandteile in Gewichtsprozenten der Gesamtmasse aufweist: Acrylnitril/Butadien-Mischpolymer|20-40% Im wesentlichen schwefelfreier Ruß 22-32% Calcium-Carbonat 10-20% Zinkoxid 0,01-10% Fettsäure 0,01-5% Weichmacher 19-29% Nicht-schwefelbelastetes Härtemittel 0,3-10% Polytetrafluoräthylen 0,1-20%

15. Kraftstoffresistentes, geräuschabsorbierendes, elasto­ meres Isolierteil, das seine geräuschabsorbierenden Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich beibehält und aus folgenden Substanzen in Gewichts­ prozenten der Gesamtmasse besteht: Acrylnitril/Butadien-Mischpolymer|30,22% Im wesentlichen schwefelfreier Ruß 27,21% Kalzium-Carbonat 15,12% Zinkoxid 1,51% Fettsäure 0,15% Weichmacher 24,19% Nicht-schwefelbeladener Aushärtungskatalysator 1,0% Polytetrafluoräthylen 0,6%

16. Isolierteil nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Aushärtungs­ katalysator ein organisches Peroxid ist.

17. Isolierteil nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher ein Phthalat-Weichmacher ist.

18. Isolierteil nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettsäure Stearinsäure ist.

19. Isolierteil nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylnitril/Butadien-Mischpolymer einen Anteil von mindestens 45% Acrylnitril aufweist.

20. Kraftstoff- und alkoholresistente, geräuschisolierende, elastomere Zusammensetzung, die ihre geräuschabsorbie­ renden Eigenschaften in einem Temperaturbereich von unter -18°C (0°F) bis ca. 93°C (200°F) beibehält und folgende Bestandteile in Gewichtsprozenten der Gesamtmasse aufweist: Acrylnitril/Butadien-Mischpolymer mit einem Gehalt von mindestens 45% Acrylnitril|20-40% Phthalat-Weichmacher 15-45% Im wesentlichen schwefelfreier Füllstoff 23-63% Im wesentlichen schwefelfreier Katalysator 0,3-10%

21. Zusammensetzung nach Anspruch 20, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Katalysator ein orga­ nisches Peroxid ist.

22. Zusammensetzung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Ruß, Kalzium-Carbonat, Polytetrafluoräthylen, Kombinationen der vorher genann­ ten Substanzen.

23. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, da­ durch gekennzeichnet, daß der Füll­ stoff folgende Bestandteile in Gewichtsprozent der Gesamt­ masse aufweist: Ruß|20-35% Calcium-Magnesium-Carbonat 8-22% Polytetrafluoräthylen 0,1-2,0%

24. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, da­ durch gekennzeichnet, daß der Füll­ stoff folgende Bestandteile in Gewichtsprozent der Gesamt­ masse aufweist: Ruß|24-30% Calcium-Magnesium-Carbonat 12-18% Polytetrafluoräthylen 0,4-1,0%

25. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff folgende Bestandteile in Gewichtsprozent der Gesamtmasse aufweist: Ruß|27% Calcium-Magnesium-Carbonat 15% Polytetrafluoräthylen 0,6%

26. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymer 25-35% Acrylnitril/Butadien-Mischpolymer und der Weichmacher 20-30% Phthalat-Weichmacher auf­ weisen.

27. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymer und der Weichmacher folgende Bestandteile in Gewichtsprozent der Gesamtmasse aufweisen: Acrylnitril/Butadien-Mischpolymer|30% Phthalat-Weichmacher 24%

28. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Phthalat-Weichmacher ein Butylbenzylphthalat-Weichmacher ist.