DE4343755A1 - Hydrostatisch dämpfende Stoß- und Vibrationsenergie absorbierende nicht vulkanisierende Siliconelastomere - Google Patents
Hydrostatisch dämpfende Stoß- und Vibrationsenergie absorbierende nicht vulkanisierende SiliconelastomereInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein hydrostatisch dämpfendes Stoß- und
Vibrationsenergie absorbierendes nicht vulkanisierendes
Siliconelastomer. Derartige Elastomere finden Anwendung zur
Füllung von Absorbern von mechanischer Energie, die in der
Technik Metallfedern und ihre durch hydraulische
Dämpfungsglieder verbundene Anordnungen ersetzen, und bei der
Produktion von Eisenbahnwagenpuffern, Stoßdämpfern,
Radaufhängungen und Schocksperren eingesetzt werden.
In der Technik sind Metallfedern bekannt und angewandt, die
ähnlich wie Gummi, kinetische Energie übernehmen sie aber nur
in geringem Grade verlieren.
Aus der polnischen Patentbeschreibung Nr. 108 635 ist eine
Polysiloxan-Komposition bekannt, die auf einem komplizierten,
Boratome mit verzweigten Methylphenylvinylsiloxan-Ketten
enthaltenden Polymer basiert. Ein solches, durch eine
zufällige Struktur gekennzeichnetes Polymer, erzielt den
erwünschten Elastizitätsmodul durch Oxidation und gewünschte
Viskositätseigenschaften durch Plastifizieren. Der Nachteil
dieser Komposition liegt in der übermäßigen Elastizität, dem
Mangel an Strömungsfähigkeit und der sich daraus ergebenden
beschränkten Dämpfung.
Die aus der französischen Patentbeschreibung Nr. 2 348 401
bekannte Elastomerkomposition bildet ein Gemisch zum
Vulkanisieren mit großem Elastizitätsmodul und beschränkter
Dämpfung. Außerdem verhärtet sich dieses kolloidales
Siliciumdioxid enthaltende Gemisch während der Lagerung, was
auf wesentliche Weise die Charakteristiken der
Energieabsorber verändert.
Die aus der polnischen Patentbeschreibung Nr. 126 182
bekannte, mechanische Energie absorbierende Polsiloxan-
Komposition basiert auf einem elastischen, hochmolekularen
Borsiloxanpolymer, dem die gewünschte
Viskositätseigenschaften durch einfaches Mischen mit einem
hochmolekularen Methylphenylsilicon- und
Dimethylsiliconpolymer sowie mit verschiedenen
Plastifikatoren verliehen werden. Nachteil dieser Komposition
ist, daß das Polymergemisch nur eine begrenzte Mischbarkeit
aufweist, was eine ungleichartige Komposition ergibt, die bei
Lagerung einer Entmischung unterliegt. Der Hauptfehler der
Komposition beruht auf einer bedeutenden Volumenschwindung
bei Abkühlung, was die Charakteristiken der Energieabsorber,
insbesondere ihre statische Dämpfung verändert.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der
Technik zu vermeiden.
Es wurde unerwartet entdeckt, daß das erfindungsgemäße,
hydrostatisch dämpfende Stoß- und Vibrationsenergie
absorbierende, nicht vulkanisierende Siliconelastomer gemäß
Anspruch 1 frei von diesen Fehlern ist.
Es wurde nämlich festgestellt, daß man schwerflüssigen
Methylphenylsilconpolymeren den erwünschten Elastizitäsmodul
ohne Vulkanisierung dadurch gibt, daß in den Räumen zwischen
den Ketten, unter den Phenylgruppen oder Phenylgruppenblöcken
wie auf einer Matrix ein elastisches Polymer durch
Kondensation von Siloxandiolen gebildet wird, wobei in dem
schwerflüssigen Polymer ein miteinander verknüpftes,
elastisches Polymer entsteht.
Es wurde weiter festgestellt, daß die Kondensation von
Polydimethylsiloxandiolen oder/und
Polymethylhydrosiloxandiolen in Methylphenylsiloxan mit
reaktionsfähigen Silicium-, Bor- und Stickstoffverbindungen
innenverknüpfte Ketten formt, die zur Bildung von
Wasserstoffverbindungen mit Sauerstoff in den
Methylphenylsiloxan-Ketten fähige OH-Gruppen aufweisen.
Es wurde außerdem festgestellt, daß die
Methylphenylsiliconpolymere mit statisch verteilten Segmenten
mit Diphenyl- oder/und Methylphenylgruppen den erwünschten
Elastizitätsmodul erzielen, wenn diese Phenylgruppen 1 bis 5
Siliciumatome enthalten und der gesamte Gewichtsanteil der
Gruppen 3% bis 25% und das Molekulargewicht des Polymers
von 150 000 bis 800 000 beträgt. Es wurde auch festgestellt,
daß der Zusatz zum erfindungsgemäßen Polymer von Füll- und
Schmierstoffen sowie von Wärmeleitern und kompressiblen Ölen
im Gewichtsverhältnis bis 10 Teile auf 1 Polymerteil die
Charakteristiken der Absorber von mechanischer Energie genau
zu bilden ermöglicht.
Es wurde festgestellt, daß es vorteilhaft ist, die
Kondensation der Polydimethyl- oder/und
Methylhydrosiloxandiole bei einer Temperatur von 150°C bei
Verwendung von bis 3% Fettsäure im Verhältnis zu den
erwähnten Siloxandiolen durchzuführen.
Es wurde weiter festgestellt, daß es vorteilhaft ist,
Polydimethylsiloxandiole mit einer Viskosität von 30 bis
500 mPa·s (25°C) und Methylhydrosiloxandiole mit einer
Viskosität von 5 bis 150 mPa·s (25°C) einzeln oder im Gemisch
im Verhältnis 10 Teile auf 1 Polymerteil anzuwenden, wobei
als Siliciumverbindungen vorzugsweise Methyltriacetoxisilan,
als Borverbindungen Borhydroxide und als
Stickstoffverbindungen Tolylendiisocyanat eingesetzt und
einzeln oder im Gemisch im dreimal stöchiometrischen
Verhältnis verwendet werden. Es ist auch vorteilhaft, wenn
das Elastomer nach der Erfindung bis 5 Gewichtsteile eines
Füllstoffes, wie z. B. Talk , bis 0,1 Gewichtsteile eines
Wärmeleiters, wie Zinkoxid, bis 0,05 Gewichtsteile eines
Schmierstoffes, z. B. pulverisiertes Polytetrafluorethylen
oder/und Molybdendisulfid; Methyltrifluorpropylsilicon-Öl mit
einer Viskosität von 500 mPa·s (25°C) und bis zu 0,5
Gewichtsteile kompressibles Methylsilicon-Öl mit einer
Viskosität von 5000 Pa·s (25°C) auf 1 Gewichtsteil des
gewonnenen Polymers enthält.
Es ist zu empfehlen, daß der Gewichtsanteil der Phenylgruppen
im Methylphenylsiloxan des Elastomers nach der Erfindung
beträgt: 10%, wenn das Elastomer bei extrem niedrigen
Temperaturen und 20%, wenn es bei hohen Temperaturen
angewendet wird.
Es wurde auch festgestellt, daß das in einem Absorber von
mechanischer Energie angewandte, erfindungsgemäße Elastomer
der ganzen Absorbereinrichtung gleichzeitig die Eigenschaften
von Federn und von hydraulischen Dämpfern verleiht.
In einen Mischer werden 95 kg Methylphenylsiliconpolymer
gegeben, das 10% Gewichtsanteil an Phenylgruppen mit einem
Molgewicht von 400 000, 5 kg Polydimethylsiloxandiol, 0,1 kg
Borhydroxid und 0,1 kg Fettsäuren enthält. Die Komponenten
werden 2 Stunden gerührt und dann wird das Gemisch bis auf
100°C erwärmt und es werden flüchtige Bestandteile bei
Unterdruck entfernt. Nach 4 Stunden Erwärmung gewinnt man ein
elastisches Polymer, dem 100 kg Talk, 5 kg Siliconöl mit
einer Viskosität von 5000 Pa·s (25°C), 1 kg Zinkoxid, 1 kg
Teflonpulver, 0,5 kg Molybdensulfid und 1 kg Silikonöl mit
einer Viskosität von 300 mPa·s (25°C) zugesetzt wird. Nach
Vermischung der Komponenten gewinnt man ein Elastomer, das
zur Füllung von Eisenbahnpuffern verwendet wird.
In einen Mischer werden 70 kg Methylphenylsiliconpolymer
gegeben, das 10% Gewichtsanteil an Phenylgruppen mit einem
Molgewicht von 500 000, 30 kg polymeres Methylsiloxandiol mit
einer Viskosität von 100 mPa·s (25°C), 0,1 kg Fettsäuren und
0,3 kg Borhydroxid enthält. Letzteres kann man in Methanol
auflösen, um das Dispergieren zu erleichtern. Die genannten
Komponenten werden 4 Stunden gerührt und gleichzeitig bei
Unterdruck auf 100°c erwärmt. Dem gewonnenen Polymer werden
100 kg Talk, 50 kg Siliconöl mit einer Viskosität von 8 000
Pa·s (25°C), 3 kg Graphit, 1 kg Siliconöl mit einer
Viskosität von 300 mPa·s (25°C) zugegeben und die ganze Menge
wird weitere 3 Stunden gerührt. Das erhaltene Elastomer wird
zur Füllung unter Druck von Stoßdämpfern in
Eisenbahnwagenpuffern, von Kupplungen und von ähnlichen
Einrichtungen verwendet.
Claims (7)
1. Hydrostatisch dämpfendes Stoß- und
Vibrationsenergie absorbierendes, nicht vulkanisierendes
Siliconelastomer, dessen Zusammensetzung Polysiloxanpolymere,
Silicium-, Bor- und Stickstoffverbindungen, Füll- und
Schmierstoffe sowie Wärmeleiter enthält,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erwünschte Elastizitätsmodul mittels schwerflüssiger
Methylphenylsiliconpolymere ohne Vulkanisierung erzielt wird,
durch Bildung eines elastischen Polymers wie in einer Matrix
in den Räumen zwischen den Ketten im Bereich zwischen den
Phenylgruppen oder Phenylgruppenblöcken, wobei das elastische
Polymer durch Kondensation niedrigmolekularer
Polydimethylsiloxandiöle und/oder Methylhydrosiloxandiole mit
reaktionsfähigen Silicium-, Bor- oder Stickstoffverbindungen,
einzeln oder im Gemisch gebildet wird und innenverknüpfte
Ketten mit OH-Gruppen zur Bildung von mobilen
Wasserstoffverbindungen mit Sauerstoff in den
Methylphenylsiloxan-Ketten formen, wobei das
Methylphenylsiloxanpolymer ein Polymer mit statistisch
verteilten Siliciumatomen mit (C6H5)2- oder/und (CH3)c6H5-
Gruppen, welche die Siliciumatome mit (CH3)2-Gruppen
trennen, und die Segmente mit Phenyl-Gruppen 1 bis 5
Siliciumatome aufweisen und wobei das Methylphenylsilicon-
Polymer einen Gesamtgewichtsanteil an Phenylgruppen von 3%
bis 25% und einem Molekulargewicht von 150 000 bis 800 000
aufweist und daß außerdem in die Zusammensetzung des
Elastomers die Füll- und Schmierstoffe, sowie auch die
Wärmeleiter und kompressiblen Öle im Gewichtsverhältnis von
10 Teilen auf 1 Teil des gewonnenen Polymers eingeführt sind.
2. Siliconelastomer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kondensation der Dimethyl-Methylhydrosiloxandiole im
Methylphenylsiloxan bei einer Temperatur bis zu 150°C bei
Gegenwart von bis zu 3% Fettsäuren durchgeführt wird.
3. Siliconelastomer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Dimethylsiloxandiole Oligomere mit einer Viskosität
von 30 mPa·s bis 500 mPa·s (25°C) und als
Methylhydrosiloxandiole Oligomere mit einer Viskosität von
5 mPa·s bis 150 mPa·s (25°C) einzeln oder im Gemisch im
Verhältnis von 0,01 bis 10 Gewichtsteilen auf 1 Gewichtsteil
Methylphenylsiloxanpolymer genommen sind.
4. Silikonelastomer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß als reaktionsfähige Siliciumverbindung
Methyltriacetoxisilan, als Borverbindung Borhydroxid und als
Stickstoffverbindung Tolylendiisocyanat in einem dreimal
größeren als dem stöchiometrischen Anteil eingesetzt sind.
5. Siliconelastomer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Falle, daß es bei extrem niedrigen Temperaturen
eingesetzt wird, ein 10% Gewichtsanteil Phenylgruppen mit
einem Molekulargewicht von 300 000 bis 600 000 enthaltendes
Methylphenylsiliconpolymer und wenn es bei höheren
Temperaturen eingesetzt wird, das gesamte Polymer 20%
Gewichtsanteile Phenylgruppen mit einem Molekulargewicht von
400 000 bis 800 000 enthält.
6. Siliconelastomer nach einen der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf 1 Gewichtsteil des Polymers bis 5 Gewichtsteile
Füllstoff, vorzugsweise Talk; bis 0,1 Gewichtsteile
Wärmeleiter, vorzugsweise Zinkoxid; bis 0,05 Gewichtsteile
Schmierstoffe, vorzugsweise pulverisiertes
Polytetrafluorethylen; bis 0,05 Gewichtsteile Schmieröle,
vorzugsweise Methylenfluorpropylsiliconöle mit einer
Viskosität von 500 mPa·s (25°C); und bis 0,5 Gewichtsteile
kompressibles Öl, vorzugsweise Methylfluorpropylsilicon-Öl
mit einer Viskosität von 5000 Pa·s (25°C) eingesetzt sind.
7. Siliconelastomer nach einen der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß es, in Absorbern von mechanischer Energie in einer
Einrichtung eingesetzt, den Absorbereinrichtungen
gleichzeitig Eigenschaften von Federn als auch von
hydraulischen Dämpfern verleiht.
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