DE601255C - Verfahren zur Herstellung von vulkanisiertem Kautschuk - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von vulkanisiertem KautschukInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Kautschuk oder Kautschukmischungen
oder ähnlichen vulkanisierbaren Stoffen und betrifft insbesondere ein verbessertes
Verfahren zur Vulkanisierung dieser Stoffe in Gegenwart eines organischen Beschleunigers.
Bei der Vulkanisierung von Kautschuk oder Kautschukmischungen mit Hilfe organischer
Beschleuniger ist es erwünscht, Beschleuniger zu verwenden, die man mit dem Kautschuk oder der Kautschukmischung
mischen kann, ohne daß sie bei Lufttemperatur oder wenig erhöhten Temperaturen, wie
sie auf der Walzmühle, beim Kalandern, Auspressen o. dgl. auftreten, eine merkliche vulkanisierende
Wirkung hervorrufen, die aber bei den üblichen Vulkanisationstemperaturen die Vulkanisation kräftig beschleunigen. Gewisse
Beschleuniger, wie Ultra- oder Halbultrabeschleuniger, führen bisweilen einen vorzeitigen Beginn der Vulkanisationsreaktion
entweder in der Kälte oder während des Mischens und ähnlicher Arbeitsvorgänge herbei,
wodurch eine Anvulkanisation eintritt, die die weitere Verwendung des Kautschuks
oder der Kautschukmischung beeinträchtigt oder gänzlich verhindert. Infolgedessen erfordern
diese Mischungen bei der Behandlung besondere Vorsichtsmaßregeln, um ein Anvulkanisieren
zu vermeiden. Es ist auch bekannt, Kautschuk, der gewisse Beschleuniger enthält, mit Ammoniak oder Aminen zu behandeln,
um die Beschleuniger zu aktivieren oder stärker wirkende Beschleunigungsmittel im Kautschuk nach dem Mischen und vor de!r
Vulkanisation zu bilden, nachdem man den Kautschuk vor der Ammoniakbehandlung in
die gewünschte endgültige Form gebracht hat. '
Die Erfindung bildet einen den bisherigen Arbeitsweisen überlegenen Weg zur Ausnutzung
der Eigenschaften von Ammoniak oder Aminen. Dieser Weg besteht darin, daß man in eine Kautschukveibindung zur Zeit
der Mischung einen Beschleuniger, insbesondere einen Ultra- oder Halbultrabeschleuniger,
einführt und außerdem eine im wesentlichen neutrale organische Stickstoffverbindung
der Formel
R2N / H
\N — CO — N/
R3 Rj
in der R1 Wasserstoff oder einen aliphatisehen
Kohlenwasserstoffrest und R2 und R3
Wasserstoff oder gleiche oder ungleiche aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffreste
bedeuten. Vorzugsweise benutzt man Harnstoff oder die mono- oder disubstituierten
Harnstoffe, wie Monomethylharnstoff, Monoäthylharnstoff, symmetrischen oder unsymmetrischen Dimethylharnstoff, symmetrischen
oder unsymmetrischen Diäthylharnstoff, Methyläthylharnstoff, Monobenzylharn-ο
stoff, Monophenylharnstoff und symmetrischen Äthylphenylharnstoff.
Der Ausdruck aliphatische Kohlenwasserstoffreste soll sowohl Kohlenwasserstoffreste
mit offener Kette als auch alicyclische umfassen, und zwar sowohl gesättigte wie ungesättigte,
ferner auch Aralkylreste.
Beispiele von solchen ungesättigten offenkettigen Kohlenwasserstoffen und alicyclischen
Harnstoffderivaten sind Allylharnstoff, sym - Diallylharnstoff, Cyclohexylhamstoff,
Δ-1 -Cyclohexenylharnstoff.
Ferner können Salze, Komplexsalze oder Mischungen dieser Substanzen mit Säuren
verwendet werden, wie z. B. komplexe Salze von Zinkchlorid und Harnstoff oder dessen
Homologen, oder Salze organischer oder anorganischer Säuren, wie Harnstoffoxalat,
Harnstoffmalat, Harnstoffmaleat, Harnstofftartrat, Harnstofflactat, Harnstoffphthalat,
Harnstoffbenzoat, Harnstoff-o-chlorbenzoat, Harnstoffsuccinat, Harnstoffmonochloracetat,
Harnstofftrichloracetat, Harnstoffhydrochlorid und Harnstoffnitrat; weiter sind zu
nennen die Mischungen von Harnstoff mit irgendeiner der Säuren, die den obenerwähnten
Salzen entsprechen, oder mit Säureanhydriden, wie Phthalsäureanhydrid. Diese Verbindungen sind bei der Mischtemperatur
im wesentlichen beständig, zersetzen sich aber bei Vulkanisationstemperaturen unter Bildung
von Ammoniak oder aliphatischen Aminen, die mit den Ultra- oder Halbultrabeschleunigern
ein kräftiger wirkendes Beschleunigungsmittel bilden.
Es hat sich ergeben, daß mittels der Erfindung eine erhebliche Verminderung der
Kosten und eine höhere Wirtschaftlichkeit der Arbeit erzielt wird, wenn man die üblichen
Mengen organischer Beschleuniger, insbesondere der Ultra- oder Halbultrabeschleuniger,
wesentlich vermindert und in Verbindung mit diesen genannten Stoffen benutzt, mit denen sie Beschleunigungsmittel
bilden. Wenn diese Stoffe so verwendet werden, zeigen sie das Merkmal, daß sie die
Vulkanisationsreaktion bei den Temperaturen bei der Mischung und auf den Walzen nicht
wesentlich fördern. Diese Harnstoffe und ihre Mischungen mit sauren Stoffen zeigen
ferner das Kennzeichen, daß sie die Vulkanisationsreaktion bei den Temperaturen der
Mischung und auf den Walzen verzögern oder verhindern.
Als organische Beschleuniger und insbesondere Ultra- oder Halbultrabeschleuniger
seien in diesem-Zusammenhang genannt Thiazole,
wie Mercaptobenzothiazol und seine Ester, wie 2 · 4-Dinitrophenylbenzothiazylsulfid
und seine Sulfide, wie Benzothiazylmonosulfid und Benzothiazyldisulfid, Sulfide,
wie Tetramethylthiuramdisulnd, Tetramethylthiurammonosulfid und deren Derivate, Ester
von N-substituierten Dithiocarbaminsäuren, wie 2 · 4-Dinitrophenyldimethyldithiocarbamit,
sowie die beschleunigenden Aldehydaminkondensationsprodukte, wie Heptaldehydanilin,
Butyraldehydanilin usw,
In den folgenden, zur Erläuterung der Erfindung gegebenen Beispielen sind die Teile in
Gewichtsprozenten des Kautschuks angegeben.
Mercaptobenzothiazol und Harnstoff wurden in den in der folgenden Tabelle angegebenen
Mengen in eine normale Mischung zur Herstellung von Laufmänteln eingeführt, die Kautschuk, Ruß, Zinkoxyd, Schwefel und
geeignete Weichmachungsmittel enthielt. Die nachstehend angegebenen Zugfestigkeiten der
vulkanisierten Proben können mit denen verglichen werden, die man mit einer ähnlichen
Mischung erhält, bei der Mercaptobenzothiazol allein als Beschleuniger benutzt ist.
95
Vulkanisierung
90 Min. bei 0,35 kg/qcm
20 30 40 50 -
2,1
2,1
2,1
2,1
2,1
2,1
2,1
Zugfestigkeit (kg/qcm)
Mercaptobenzothiazol 1,25
186 272 293
304 313
Mercaptobenzothiazol
„ °'25„
Harnstoff 2,0
261
307 301 282
Es wurden vergleichende Versuche mit denselben Laufmantelmischungen ausgeführt,
die Tetramethylthiurammonosulfid ohne und mit Zusatz von Harnstoff in den angegebenen
Mengen enthielten.
Tetramethylthiurammonosulfid .. 0,2 . 0,125 "5
Harnstoff ■, — 1,0
Vulkanisierung Zugfestigkeit
45 Min. bei 0,35 kg/qcm keine VuI- keine Vulkanisierung
kanisierung Oo - - 0,35. - 159 187
40 - - 1,75 - 280 286
Entsprechende Vergleichsversuche wurden mit ähnlichen Massen für Laufmäntel ausgeführt,
die 2 · 4-Dinitrophenyldimethyldithiocarbamat ohne und mit Zusatz von Harnstoff
enthielten.
Dithiocarbamatbeschleuniger.. Harnstoff
0,875 0,50 — 1.75
Vulkanisierung Zugfestigkeit
30 Min. bei 1,75 kg/qcm 168 141
60 - | - 1.75 |
30 - | - 2,1 |
60 - | - 2,1 |
284 256 275
285
251 -286
Ähnliche Vergleichsversuche wurden mit Massen für innere Luftschläuche ausgeführt,
die in Gewichtsteilen nach den folgenden Formeln zusammengesetzt waren:
A B
Kautschuk 100 100
Zinkoxyd 10 10
Blanc fixe 30 30
Stearinsäure 4 2
Schwefel 2 2
Butyraldehydanilinkondensations-
produkt ι 0,5
Harnstoff ■— 1,0
Muster der beschriebenen Kautschukmischungen wurden in einer Form, wie unten
angegeben, vulkanisiert und die Zugfestigkeit bestimmt, wobei die folgenden Ergebnisse
erhalten wurden:
Vulkanisierung | Zugfestigkeit (kg/qcm) |
B |
A | 45 69 224 269 242 |
|
40 60 Min. bei 0,35 kg/qcm 75 - - 0,35 - 4 - - 4.2 - 6 - - 4,2 - 45 8 - - 4,2 - |
52 73 190 213 229 |
Zwei Kaufschukmischungen wurden nach den folgenden Formeln hergestellt:
Kautschuk 100
Zinkoxyd 10
Stearinsäure 3
Schwefel 3
2 · 4 - Dinitrophenylbenzothiazyl-
sulfid 0,4
Harnstoff —
D 100
xo 3 3
o,4 0,4
Platten aus diesen Mischungen wurden, wie unten angegeben, in einer Form vulkanisiert
und die Zugfestigkeit mit folgenden Ergebnissen bestimmt:
Vulkanisierung
120 Min. bei 0,35 kg/qcm
45 - - 2,35
60 - - 2,35 75 . - - 2,35
45 - - 2,35
60 - - 2,35 75 . - - 2,35
Zugfestigkeit
54
167
170
171
167
170
171
76 252 268
245
An Stelle der angegebenen Beschleuniger können andere verwendet werden, z. B. 2*4-Dinitrophenyldiäthyldithiocarbamat,
2 · 6-Dinitro - 4 - chlorphenyldimethyldithiocarbamat, Pikryldimethyldithiocarbamat, Phenylmethylen-bis-dimethyldithiocarbamat,
Phenylmethylen - bis - diäthyldithiocarbamat; substituierte
Mercaptobenzothiazole, die als Substituenten beispielsweise Alkyl, Alkoxyl, die Aminogruppe,
Halogen und Nitrogruppen im Benzolkern enthalten; Thiocarbanilid; Reaktionsprodukte
von Kohlenstoffdisulfid mit Aldehydaminkondensationsprodukten, z. B. das Kohlenstoffdisulfidderivat des Butyraldehydanilinkondensationsprodukts
und das Reaktionsprodukt von Kohlenstoffdisulfid mit dem Kondensationsprodukt aus Formaldehyd
und Piperidin.
Einerseits Mercaptobenzothiazol und andererseits Mercaptobenzothiazol zusammen
mit Zinkchlorid und Harnstoff wurden in bekannter Weise mit Kautschuk, Zinkoxyd,
Stearinsäure und Schwefel in den in der Tabelle angegebenen Mengenverhältnissen gemischt
und die Mischungen in einer Presse auf Temperaturen von 108,33 und 130,5°
erhitzt. Die Ergebnisse von Zugfestigkeitsversuchen
bei den vulkanisierten Kautschukfellen sind in der Tabelle angegeben.
Gewichtsteile
Kautschuk 100 100
Zinkoxyd 10 10
Stearinsäure 3 3
Schwefel 3 3
Mercaptobenzothiazol 0,2 0,3
Zinkchlorid (in Wasser) 0,4 ·—
Harnstoff (in Wasser) 0,4 —
Vulkanisation*· Tempe- Zugfestigkeit (kg/qcm)
keine VuI- 102
kanisierung
kanisierung
95 164
187 168
Die bei 108,33° ausgeführten Vulkanisierungen dienen dazu, die relative Neigung der
entsprechenden Kautschukmassen zum Anvulkanisieren anzugeben.
ratur
dauer
60 Min 108,33°
60 Min 108,33°
108,33°
130,5°
130,5°
Kauschukmischungen, die zur Herstellung
von Luftschläuchen geeignet sind, wurden in bekannter Weise gemäß den Angaben der
nachstehenden Tabelle gemischt, und es wurden Teile jeder Mischung durch Erhitzen in
einer Presse während verschiedener Zeitdauer bei einer Temperatur von 152,8° vulkanisiert.
Als optimale Vulkanisationszeit ergab sich für jede der vier Mischungen die Zeit von
41Z2 Minuten. Andere Teile jeder Mischung
wurden ununterbrochen der Wirkung der Walzen einer Mischmühle bei einer Temperatur
von 104,4° unterworfen, bis ein Anvulkanisieren eintrat, was sich durch Klumpigwerden
der Mischung oder dadurch zeigte, daß sie nicht mehr glatt über die Walzen lief.
Die zur Herbeiführung des Anvulkanisierens bei jeder Mischung erforderliche Walzdauer
ist in der Tabelle angegeben.
Rohkautschuk
Regenerierter Kautschuk
Butyraldehydanilinkondensationsprodukt 0,75
Zinkoxyd
Blanc fixe 20,75
Stearinsäure Schwefel
Zinkchlorid —
Harnstoff —
Zur Herbeiführung des Anvulkanisierens auf der Walzmühle bei 104,4° erforderliche
Zeit in Minuten
91 | 100 | 100 | ,0 |
IO | — | — | |
0,75 | 1,0 | I, | |
IO | IO | IO | |
20,75 | 31 | 31 | |
4 | 4 - | 4 | 125 |
2 | 2 | 2 | O |
0,125 | — | 0, | |
0,1875 | — | I, | |
II
Kautschukmassen, die zur Herstellung von Laufmänteln geeignet sind, wurden in üblicher
Weise gemäß den Angaben der nachstehenden Tabelle gemischt und Teile jeder Mischung durch Erhitzen während der angegebenen
Zeiten und bei den angegebenen Temperaturen vulkanisiert. Die vulkanisierten Kautschukfelle wurden dann auf Zugfestigkeit
und relative Abnutzung (Widerstandsfähigkeit gegen Abreiben) geprüft. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.
Kautschuk 100 100
Gasruß 42 42
Kiefernteer 3,5 3,5
Zinkoxyd 5 5
Stearinsäure 1,25 1,25
Schwefel 3,25 3,25
Mercaptobenzothiazol ....... 1,25 0,4
Zinkchlorid — 0,8
Harnstoff —· 0,7
Vulkanisationsdauer
120
30
30
45
60
60
75
90
90
Temperatur | (kg/qcm) | 53 |
io8,33° | 77 | 204 |
io8,33° | 232 | 238 |
130,5° | 247 | 289 |
130,5° | 282 | 287 |
130,5° | 288 | 302 |
130,5° | 295 | 296 |
130,5° | 289 |
30
45 60
75 90 130,5
130,5°
130,5°
130,5°
130,5°
Relative Abnutzung | 94 |
102 | 109 |
109 | 124 |
117 | 125 |
121 | 142 |
130 |
Kautschukmischungen mit den in der nachstehenden Tabelle angegebenen Bestandteilen
wurden in bekannter Weise gemischt und Teile der Mischungen in einer Presse während
der angegebenen Zeiten und bei den sich aus den angegebenen Dampfdrucken ergebenden
Temperaturen erhitzt. Die Ergebnisse der Zugfestigkeitsversuche sind in der folgenden
Tabelle angegeben.
Kautschuk 100 100
Zinkoxyd 10 10
Stearinsäure 3 3
Schwefel 3 3
Mercaptobenzothiazol 0,3 0,3
Zinkchlorid — 0,4
Monomethylharnstoff — 0,5
Vulkanisation- Dampfdruck Zugfestigkeit dauer (kg/qcm) (kg/qcm)
75 Min 5 schwache schwache
Vulkanisierung
45 -
60 -
30 -
45 -
25
25
35
35
25
35
35
147 158 121
162
227 288 258 307
Es wurden Kautschukmischungen gemäß den unten stehenden Angaben hergestellt und
dann in einer Presse, wie angegeben, erhitzt. Die Zugfestigkeiten der erhaltenen Kautschukprodukte
sind in der Tabelle angegeben.
Kautschuk ioo ioo ioo
Zinkoxyd io io io
Schwefel 3 3 3
Heptaldehydanilinkon-
densationsprodukt .. 0,2 0,2 0,2
Harnstoff — 0,3 0,5
Zinkchlorid — 0,4 ■—
Phthalsäureanhydrid .. — — 0,5
Vulkanisation- Temneratur Zugfestigkeit
dauer 1 emperatur (kg/qcm)
dauer 1 emperatur (kg/qcm)
120 Min io8,33° 126 30 56
10 - .. 144,4° 229 132 156
20 - 144.40 283 283 295
30 - 144.40 316 321 311
Der Harnstoff oder seine genannten Derivate können in irgendeiner beliebigen Weise
zugesetzt werden, z. B. durch unmittelbares Mischen oder in einer Grundmischung zu der
Kautschukmischung auf der Walzmühle oder indem man sie zuerst auf mechanischem Wege oder mittels eines gemeinsamen Lösungsmittels
innig mit dem gewählten organischen Beschleuniger mischt oder indem man sie gelöst dem Kautschuk auf der Walzmühle
zusetzt oder in einem flüssigen Medium dispergiert, z. B. indem man sie mit einem
öl zu einer Paste oder Dispersion verreibt; beispielsweise wird Harnstoff dem Kautschuk
vorzugsweise in Form einer wäßrigen Lösung eines Pulvers, in Form einer mit öl,
z. B. Paraffinöl, hergestellten Paste oder in Mischung mit Kautschukmilch zugesetzt.
Einer der wichtigen Vorteile der Erfindung liegt in der Ersparnis, die sich bei der Herstellung
von Kautschukgegenständen ergibt. So ergibt sich aus Beispiel 1, daß man im
♦o wesentlichen dieselbe Zugfestigkeit mit einer
Masse erhält, der 0,25 Teile Mercaptobenzothiazol und 2 Teile Harnstoff zugesetzt sind,
gegenüber derselben Masse mit einem Gehalt von 1,25 Teilen Mercaptobenzothiazol ohne
Harnstoff.
Es ist auch klar, daß das Verfahren gemäß der Erfindung bei der Herstellung von
Kautschukgegenständen aus vulkanisierbaren Kautschukmilchmischungen verwendet werden
kann.
Die Erfindung kann in verschiedener Weise angewendet werden, z. B. bei der Herstellung
von Kautschukgegenständen, die in der Presse oder in Formen vulkanisiert werden, wie
z. B. Laufmäntel, Luftschläuche usw.
Natürlich läßt die Erfindung noch zahlreiche Abänderungen der Ausführung zu.
Beispielsweise können verschiedene Zusätze, wie Mittel gegen Alterung u. dgl., neben den
Beschleunigungsmitteln verwendet werden.
Claims (3)
- Patentansprüche:i. Verfahren zur Herstellung von vulkanisiertem Kautschuk unter Verwendung von Vulkanisationsbeschleunigern, dadurch gekennzeichnet, daß man neben dem organischen Beschleuniger, z. B. einem Polynitroarylester einer N-substituierr ten Dithiocarbaminsäure, wie 2 · 4-D1-nitrophenyldimethyldithiocarbamat, einem Thiuramsulfid, wie Tetramethyl thiuramdisulfid und Tetramethylthiurammonosulfid, einem Thiazol, wie Mercaptobenzothiazol, eine im wesentlichen neutrale organische Stickstoffverbindung der FormelR9- CO —.Hverwendet, in der R1 Wasserstoff oder einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest und R2 und R-3 Wasserstoff oder gleiche oder verschiedene aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffreste (Alkyl-, Aralkyl- oder Arylreste) bedeuten.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als solche Stickstoffverbindung Harnstoff verwendet.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Säurederivat der im wesentlichen neutralen organischen Stickstoffverbindung oder eine Mischung mit Säure oder Säureanhydrid verwendet.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US503521A US1904573A (en) | 1930-12-19 | 1930-12-19 | Vulcanization of rubber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE601255C true DE601255C (de) | 1934-08-13 |
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ID=24002435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEN33070D Expired DE601255C (de) | 1930-12-19 | 1931-12-11 | Verfahren zur Herstellung von vulkanisiertem Kautschuk |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US1904573A (de) |
DE (1) | DE601255C (de) |
FR (1) | FR727940A (de) |
Families Citing this family (5)
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---|---|---|---|---|
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US2812373A (en) * | 1951-08-02 | 1957-11-05 | Monsanto Chemicals | Vulcanization of rubber with crystalline adducts of urea |
US3894996A (en) * | 1971-02-23 | 1975-07-15 | Goodrich Co B F | Thiuram accelerator systems with blocked isocyanates |
US3880787A (en) * | 1971-02-23 | 1975-04-29 | Goodrich Co B F | Benzothiazole accelerator systems |
US5096978A (en) * | 1988-10-03 | 1992-03-17 | Monsanto Company | Vulicanizable synthetic rubber compositions cure-activated by substituted ureas |
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-
1931
- 1931-12-07 FR FR727940D patent/FR727940A/fr not_active Expired
- 1931-12-11 DE DEN33070D patent/DE601255C/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US1904573A (en) | 1933-04-18 |
FR727940A (fr) | 1932-06-27 |
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