DE60207125T2

DE60207125T2 - Dynamisch belastbare Artikel

Info

Publication number: DE60207125T2
Application number: DE60207125T
Authority: DE
Inventors: Judy Sarnia Hannay; Harald Bender
Original assignee: Lanxess Inc
Current assignee: Arlanxeo Canada Inc
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2022-02-16
Also published as: US20020161086A1; DE60207125D1; BR0200569A; US6737461B2; EP1239004B1; EP1239004A1; CA2338900A1; JP2002327125A

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf Artikel, die einer dynamischen Belastung unterworfen werden sollen. Beispiele für solche Anwendungen sind Riemen einschließlich Hilfsantriebs- und Kraftübertragungsriemen sowie Flachriemen und andere geformte Artikel, die für dynamische Anwendungen geeignet sind, wie zum Beispiel Fahrzeugbremsenteile und Motoraufhängungen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Riemen und andere geformte Artikel, die für dynamische Anwendungen geeignet sind und deren Zusammensetzungen überlegene Wärmealterungseigenschaften aufweisen.
Hintergrund der Erfindung
Polychloroprenkautschuk (CR) war in den letzten 50 Jahren aufgrund seiner einzigartigen Kombination von Eigenschaften, nämlich Ölbeständigkeit, Zähigkeit, Lebensdauer unter dynamischer Biegebeanspruchung, gute Haftung auf anderen Materialien und Wärmebeständigkeit bis zu 100°C das beliebteste Material der Wahl für die Herstellung von Kraftübertragungsriemen. In der Vergangenheit hat die CR-Riementechnik mit den Bedürfnissen der Kraftfahrzeugindustrie Schritt gehalten, aber in den letzten Jahren führte die Kombination von reduzierter Fahrzeuggröße und einem aerodynamischeren Design zu kleineren Motorräumen. Dies hat zu hohen Temperaturen unter der Motorhaube (> 150°C) geführt, was zusätzliche Belastungen für Teile im Motorraum mit sich bringt. Daher ist ein Bedürfnis nach neuen Materialien aufgetreten, die eine verbesserte Wärme- und Ozonbeständigkeit für Riemenanwendungen aufweisen.
Neue Materialien, wie alkyliertes chlorsulfoniertes Polyethyien und hydrierter Acrylnitrilkautschuk wurden eingeführt, aber diese Polymere führen zu einer erheblichen Erhöhung der Kosten eines Riemens.
Die Verwendung von Gemischen von Ethylen-Propylen-Copolymer (EPM), Ethylen-Propylen-nichtkonjugiertes-Dien-Terpolymer (EPDM), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVM) oder Ethylen-Acrylat-Copolymer (EAM) mit anderen Elastomeren, die günstigere mechanische Eigenschaften aufweisen, wurde für die Verwendung in dynamischen Anwendungen ebenfalls erforscht, wie Elastomere einschließlich Polychloropren, Nitril-Dien-Kautschuken, Organopolysiloxanharzen und Polyethylvinylacetat. In solchen Fällen wird das EPM, EPDM, EVM oder EAM hinzugefügt, um die Ozon- oder Sauerstoffbeständigkeit der Zusammensetzung zu verbessern oder um ihre Kosten zu reduzieren. Es wird jedoch geschätzt, dass die Menge des hinzugefügten Ethylenpolymers auf weniger als etwa 40 Gew.-% der endgültigen elastomeren Zusammensetzung beschränkt ist, um zufriedenstellende mechanische Eigenschaften aufrechtzuerhalten.
US 5,610,217 (das 217er Patent) berichtet, dass Ethylen-Propylen-nichtkonjugiertes-Dien-Terpolymer-(EPDM)- und Ethylen-Vinylacetat-(EVM)-Elastomere als primäres Elastomer in Polymerzusammensetzungen für Riemenmaterial dienen könnten. Das 217er Patent offenbart weiterhin, dass die Verwendung eines Metallsalzes einer α,β-ungesättigten organischen Säure (in Mengen von etwa 1–30 phr) dabei hilft, die Abrieb- und Pillingbeständigkeit, Zugfestigkeit, Schnittausbreitungsbeständigkeit, E-Modul und Haftung an Verstärkungsmaterialien unter dynamischer Belastung bei hoher und niedriger Temperatur aufrechtzuerhalten.
Die Europäische Patentanmeldung EP 0 605 843 A1 beansprucht die Verwendung von Zinkdiacrylat (in einer Menge von etwa 5–35 phr) in einer Ethylen-Vinylacetat-Zusammensetzung oder in einem Gemisch mit Ethylen-alpha-Olefin-Polymer.
Die Europäische Patentanmeldung EP 0 940 429 A1 offenbart ein Vulkanisat mit verbesserten Heißluftalterungseigenschaften. Die Zusammensetzung umfasst ein Nitrilpolymer, einen Füllstoff, ein Additiv und ein Vulkanisationssystem. Bei dem Additiv kann es sich um eine starke Base, ein Salz einer starken Base und einer schwachen Säure, ein Salz einer schwachen Säure, ein Polycarbodiimid oder Gemische davon handeln.
Die unveröffentlichte kanadische Patentanmeldung 2,281,274 von Bayer (auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird) offenbart, dass Zusammensetzungen, die ein Polymer, wie ein Ethylen-alpha-Olefin-Polymer, und ein Salz eines Metalls der Gruppe I einer starken Base und einer schwachen Säure umfassen, verbesserte Heißluftalterungseigenschaften haben.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Wir haben Folgendes herausgefunden: Zusammensetzungen, die ein Elastomer mit einer Hauptpolymerkette, die abgeleitet ist von (i) wenigstens etwa 30 Gew.-% eines ersten Monomers, das ein sekundäres Kohlenstoffatom und/oder ein tertiäres Kohlenstoffatom in die Hauptpolymerkette einführt, und (ii) 0 bis etwa 70 Gew.-% wenigstens eines anderen Monomers, ein Salz eines Metalls der Gruppe I einer starken Base und einer schwachen Säure und ein Antioxidans umfassen, ausgezeichnete Heißluftalterungseigenschaften haben und daher für die Herstellung von Artikeln, die einer dynamischen Belastung unterworfen werden sollen, wie Kraftübertragungsriemen, Wellendichtungen, Gummiwalzenabdeckungen und Fahrzeugbremsenteile, sowie Anwendungen wie Motoraufhängungen und Riemenscheiben-Torsionsdämpfer geeignet sind. Es wird auch ins Auge gefasst, dass solche Zusammensetzungen für Schlauchanwendungen geeignet wären, insbesondere in nichtwässrigen Umgebungen, wo die verbesserten Eigenschaften von Nutzen wären.
Beschreibung der Erfindung
Die erste Komponente der vorliegenden Polymerzusammensetzung ist ein Polymer mit einer Hauptpolymerkette, die abgeleitet ist von: (i) wenigstens etwa 30 Gew.-% eines ersten Monomers, das ein sekundäres Kohlenstoffatom und/oder ein tertiäres Kohlenstoffatom in die Hauptpolymerkette einführt, und (ii) 0 bis etwa 70 Gew.-% wenigstens eines anderen Monomers.
Der Ausdruck "Polymer", wie er in dieser gesamten Beschreibung verwendet wird, soll eine breite Bedeutung haben und soll jedes Polymer einschließen, das eine Hauptpolymerkette hat, die wenigstens ein sekundäres oder tertiäres Kohlenstoffatom umfasst. Der Fachmann wird verstehen, dass ein sekundäres Kohlenstoffatom ein Kohlenstoffatom ist, an das zwei Wasserstoffatome gebunden sind, während ein tertiäres Kohlenstoffatom ein Kohlenstoffatom ist, an das ein einziges Wasserstoffatom gebunden ist. Das Polymer kann ein Homopolymer, ein Copolymer, ein Terpolymer und dergleichen sein. Außerdem ist es auch möglich, ein Gemisch von Polymeren zu verwenden, vorausgesetzt, dass wenigstens ein Polymer in dem Gemisch die oben beschriebenen Polymerhauptketteneigenschaften hat.
Das Polymer, das für die vorliegende Verwendung geeignet ist, kann ein Elastomer (z.B. ein Kohlenwasserstoffkautschuk), ein Pfropfpolymer oder Blockpolymer von Monomeren mit wenigstens einer ethylenisch ungesättigten Bindung, die über diese Unsättigung polymerisierbar sind, und dergleichen sein.
Elastomere sind dem Fachmann wohlbekannt. Nichteinschränkende Beispiele für geeignete Elastomere können aus der Gruppe ausgewählt sein, die Folgendes umfasst: Naturkautschuk (NR), cis-1,4-Polyisoprenkautschuk (IR), Polybutadienkautschuk (BR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (HNBR), andere HNBR-Copolymere, HNBR-Terpolymere (einschließlich Terpolymeren von hydriertem Acrylnitril, Butadien, ungesättigtem Carbonsäureester), Ethylen-Propylen- Monomer-Kautschuk (EPM), Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Kautschuk (EPDM), Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk (EVM) und dergleichen.
Selbstverständlich können hier auch Gemische von zwei oder mehreren irgendwelcher der obigen Polymere verwendet werden, sofern sie miteinander verträglich sind.
Vorzugsweise ist das in der vorliegenden Polymerzusammensetzung verwendete Polymer ein Elastomer. Besonders bevorzugt ist es ein Elastomer auf Ethylen-α-Olefin-Basis, wie ein Ethylen-Propylen-Copolymer (z.B. EPM), ein Ethylen-Propylen-nicht-konjugiertes-Dien-Terpolymer (z.B. EPDM), ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (z.B. EVM) oder ein Ethylen-Acrylat-Copolymer (z.B. EAM). Weitere Beispiele für solche Polymere sind unter anderem Copolymere von Ethylen mit konjugierten Dienen, wie 1,3-Butadien, Isopren, 1,3-Pentadien, sowie nichtkonjugierten Dienen, wie 1,4-Hexadien, 1,5-Heptadien, 5,7-Dimethyl-1,6-octadien, 7-Methyl-1,6-octadien, 4-Vinyl-1-cyclohexen, 5-Ethyliden-2-norbornen, 5-Vinyl-2-norbornen und Dicyclopentadien. Vorzugsweise enthält das ethylenhaltige Polymer etwa 10% bis etwa 90% Ethylen oder im Falle von EPDM bis zu etwa 20% 5-Ethyliden-2-norbornen.
Die zweite Komponente der vorliegenden Polymerzusammensetzung ist ein Salz eines Metalls der Gruppe I einer starken Base und einer schwachen Säure. Nichteinschränkende Beispiele für die schwachen Säuren, die für die Herstellung des oben genannten Salzes geeignet sind, können aus der Gruppe ausgewählt sein, die Kohlensäure, C₁-C₅₀-Fettsäuren, Ethylendiamintetraessigsäure, Phosphorsäure und Gemische davon umfasst. Das bevorzugte Salz zur Verwendung in der vorliegenden Polymerzusammensetzung kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumstearat, Kaliumstearat und Gemische davon umfasst. Das am meisten bevorzugte Salz zur Verwendung in der vorliegenden Polymerzusammensetzung ist Natriumcarbonat. Vorzugsweise ist das Salz in der Polymerzusammensetzung in einer Menge im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 50 Gewichtsteilen, vorzugsweise im Bereich von etwa 1 bis etwa 20 Gewichtsteilen, am meisten bevorzugt im Bereich von etwa 2,5 bis etwa 7,5 Gewichtsteilen, vorhanden.
Die vorliegende Polymerzusammensetzung umfasst weiterhin ein Antioxidans. Nichteinschränkende Beispiele für geeignete Antioxidansverbindungen können aus der Gruppe ausgewählt sein, die alkylierte Diphenylamine (wie styroliertes Diphenylamin und dergleichen), Stabilisatoren des Chinolintyps (wie 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydrochinolin-Polymer und dergleichen), Mercaptobenzimidazole (wie Zinksalze von Methylmercaptobenzimidazol) und dergleichen umfasst. Bei schwefelhaltigen Vulkanisationssystemen können auch Phenylendiaminderivate (wie N-Phenyl-N'-isopropyl-p-phenylendiamin und dergleichen) sowie sterisch gehinderte Phenole (wie butyliertes Hydroxytoluol und dergleichen) verwendet werden. Das Antioxidans ist in der Polymerzusammensetzung in einer Menge im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 10 Gewichtsteilen, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 5 Gewichtsteilen und besonders bevorzugt im Bereich von etwa 0,03 bis etwa 3 Gewichtsteilen vorhanden.
Bevorzugte Antioxidantien sind alkylierte Diphenylamine, Phenylendiaminderivate und sterisch gehinderte Diphenole.
Ohne uns auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen, glauben wir, dass das Salz und das Antioxidans miteinander unter Bildung eines Addukts reagieren, das mit der Zeit in das "Stamm"-Antioxidans zurückverwandelt wird, und dass diese allmähliche Umwandlung zum Stamm-Antioxidans bzw. dessen Freisetzung wenigstens zum Teil für die verbesserten Eigenschaften verantwortlich ist, die man bei diesen Zusammensetzungen beobachtet. Dies ist auf die Beobachtung zurückzuführen, dass das Salz und das Antioxidans für sich allein zwar günstige Wirkungen auf die heißluftalterungseigenschaften von Zusammensetzungen, die diese enthalten, haben können, die Wirkung einer Verwendung von beiden in einer einzigen Zusammensetzung jedoch synergistisch ist, d.h., die beobachtete Verbesserung ist nicht einfach nur die Summe der einzelnen Verbesserungen. Der hier verwendete Ausdruck "Addukt" bezieht sich auf das Produkt, das aus der Wechselwirkung der Salz- und der Antioxidanskomponente der hier be schriebenen Zusammensetzungen resultiert. Die chemische Natur des Addukts hängt von der Natur der Wechselwirkung zwischen den beiden Komponenten ab; zum Beispiel kann es eine diskrete Verbindung, eine Koordinationsspezies oder ein anderer chemischer Komplex sein.
Vorzugsweise umfasst die vorliegende Polymerzusammensetzung weiterhin ein Vulkanisationssystem. Welches Vulkanisationssystem gewählt wird, und seine Menge hängen von mehreren Faktoren ab; dazu gehören die Wahl der Polymerkomponente, die beabsichtigte Anwendung des Vulkanisats und dergleichen. Vorzugsweise ist das Vulkanisationssystem aus der Gruppe ausgewählt, die Schwefel, ein Schwefeldonor-Vulkanisationssystem und eine Peroxidverbindung umfasst.
Nichteinschränkende Beispiele für geeignete Schwefeldonor-Vulkanisationssysteme können aus der Gruppe ausgewählt sein, die Thiuramverbindungen (wie Tetramethylthiuramdisulfid, Tetraethylthiuramdisulfid, Tetramethylthiurammonosulfid und dergleichen) und Morpholinverbindungen (wie Morpholindisulfid und dergleichen) umfasst. Weiterhin ist es möglich, Dithiobis(caprolactam) in einem Schwefeldonor-Vulkanisationssystem zu verwenden. Die geeignete Menge des Schwefels oder der Schwefeldonorverbindung liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsteilen.
Wie in der Technik bekannt ist, ist es üblich, einen Vulkanisationsbeschleuniger mitzuverwenden, wenn es sich bei dem Vulkanisationsmittel um Schwefel oder ein Schwefeldonor-Vulkanisationssystem handelt. Nichteinschränkende Beispiele für geeignete Vulkanisationsbeschleuniger können aus der Gruppe ausgewählt sein, die Thiazolverbindungen (wie 2-Mercaptobenzothiazol [MBT], Dithiobismercaptobenzothiazol [MBTS] und dergleichen), Sulfenamidverbindungen (wie N-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamid und dergleichen), Dithiocarbamate (wie Zinkdibutyldithiocarbamat) und Gemische davon umfasst. Solche Vulkanisationsbeschleuniger werden vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 5 Gewichtsteilen verwendet. Weiterhin ist es bekannt, Metalloxide, wie Zinkoxid, Magnesiumoxid und dergleichen, sowie Säuren, wie Stearinsäure, als Vulkanisationsaktivatoren in diesen Vulkanisationssystemen zu verwenden.
Wie oben dargelegt, kann das Vulkanisationssystem eine Peroxidverbindung, vorzugsweise ein organisches Peroxid, umfassen. Nichteinschränkende Beispiele für geeignete organische Peroxidverbindungen können aus der Gruppe ausgewählt sein, die Dicumylperoxid, Benzoylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan, 2,2'-Bis(tert-butylperoxy)diisopropylbenzol, t-Butylperoxybenzoat und dergleichen umfasst. Weitere geeignete Peroxidverbindungen werden dem Fachmann ohne weiteres einfallen. Das verwendete organische Peroxid liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 15 Gewichtsteilen, vorzugsweise im Bereich von etwa 2 bis etwa 8 Gewichtsteilen.
Wenn das Vulkanisationssystem ein organisches Peroxid umfasst, ist es bekannt, ein Coagens mitzuverwenden. Vorzugsweise wirkt das Coagens als polyfunktionelles Monomer. Nichteinschränkende Beispiele für geeignete Coagentien können aus der Gruppe ausgewählt sein, die Salze von α,β-ungesättigten organischen Säuren (wie Zinkdiacrylat und Zinkdimethacrylat), Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Ethylendimethacrylat, Tolylenbismaleimid und dergleichen umfasst. Vorzugsweise wird das Coagens in einer Menge im Bereich von etwa 1 bis etwa 10 Gewichtsteilen verwendet.
Gegebenenfalls umfasst die vorliegende Polymerzusammensetzung weiterhin einen Füllstoff. Die Natur des Füllstoffs unterliegt keiner besonderen Einschränkung, und die Auswahl geeigneter Füllstoffe fällt in den Bereich des fachmännischen Könnens. Nichteinschränkende Beispiele für geeignete Füllstoffe sind Ruß (z.B. FEF, MT, GPF und SRF), Tone, Titandioxid, Siliciumoxidfüllstoffe (mit oder ohne ungesättigte Silane), Calciumcarbonat, Talk (Magnesiumsilicat) und dergleichen. Die Menge des Füllstoffs entspricht einer herkömmlichen Menge. Vorzugsweise ist der Füllstoff in einer Menge im Bereich von etwa 20 bis etwa 200 Gewichtsteilen pro hundert Gewichtsteile des Polymers vorhanden. Besonders bevorzugt ist der Füllstoff in einer Menge im Bereich von etwa 20 bis etwa 100 Gewichtsteilen pro hundert Gewichtsteile des Polymers vorhanden. Am meisten bevorzugt ist der Füllstoff in einer Menge im Bereich von etwa 40 bis etwa 80 Gewichtsteilen pro hundert Gewichtsteile des Polymers vorhanden.
Vorzugsweise kann die Zusammensetzung weiterhin eine Verbindung enthalten, die als Puffer wirken kann (d.h. in diesem Fall eine alkalische Senke oder ein Protonenschwamm). Vorzugsweise hat eine solche Verbindung ein pK_a von wenigstens etwa 9,0, besonders bevorzugt wenigstens etwa 10,0, am meisten bevorzugt im Bereich von etwa 10,0 bis etwa 14,0. Nichteinschränkende Beispiele für solche Verbindungen sind unter anderem Calciumoxid, Magnesiumoxid, Salze von Kohlensäure, Phosphonsäure, Borsäure, C₁-C₃₀-Fettsäuren und dergleichen.
Im vorliegenden Verfahren können das Polymer, der Füllstoff (wie oben angemerkt, ist die Verwendung eines Füllstoffs fakultativ), das Additiv und das Vulkanisationssystem in einer beliebigen herkömmlichen Weise, die in der Technik bekannt ist, miteinander gemischt werden. Zum Beispiel kann diese Polymerzusammensetzung mit einer Zweiwalzenkautschukmühle oder einem Innenmischer gemischt werden.
Die Polymerzusammensetzung wird also in herkömmlicher Weise gemischt, und ihre Temperatur während des Mischens wird aufrechterhalten, wie in der Technik bekannt ist.
Im vorliegenden Verfahren wird die Polymerzusammensetzung vorzugsweise unter Bildung von Vulkanisaten erhitzt, wobei man herkömmliche Verfahren verwendet, die in der Technik bekannt sind. Vorzugsweise wird die Polymerzusammensetzung auf eine Temperatur im Bereich von etwa 130°C bis etwa 200°C, vorzugsweise etwa 140°C bis etwa 190°C, besonders bevorzugt etwa 150°C bis etwa 180°C, erhitzt.
Vorzugsweise erfolgt das Erhitzen während etwa 1 Minute bis etwa 15 Stunden, besonders bevorzugt etwa 5 Minuten bis etwa 30 Minuten. Verschiedene Ver fahren der Nachhärtung, wie in der Technik wohlbekannt ist, können verwendet werden, um den Vulkanisationsschritt zu Ende zu bringen.
Weitere herkömmliche Compoundierbestandteile können ebenfalls mitverwendet werden, indem man sie in herkömmlicher Weise mit dem Copolymer mischt. Diese anderen Compoundierbestandteile werden zu ihren herkömmlichen Zwecken verwendet, und die umfassen Aktivatoren, wie Zinkoxid und Magnesiumoxid, Stearinsäure, Weichmacher, Prozesshilfsmittel, Verstärkungsmittel, Promotoren und Verzögerer in Mengen, die in der Technik wohlbekannt sind.
Während der Herstellung des Vulkanisats aus der Polymerzusammensetzung kann aus dem Vulkanisat ein verstärkter Verbundstoff gebildet werden, zum Beispiel mit Polyesterfaser, Nylonfaser, Aramidfaser, Glasfaser, Kohlenstofffaser, Stahlfaserkorden oder -geweben und dergleichen, wodurch ein gewünschtes Kautschukverbundprodukt erhalten wird.
Die Wahl von zusätzlichen Compoundierbestandteilen und/oder Verbundstoffen wird durch die Anwendung bestimmt, für die das so hergestellte Compound bestimmt ist, und liegt im Bereich des fachmännischen Könnens.
Zu den Kraftübertragungsriemen, die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bilden, gehören unter anderem Keilriemen, Zahnriemen, mit kurzen Fasern verstärkte Riemen und textilverstärkte Riemen und dergleichen. Flachriemen einschließlich faserverstärkter Flachriemen bilden ebenfalls Ausführungsformen der Erfindung. Beispiele für solche Anwendungen findet man im US-Patent 5,610,217 und den PCT-Anmeldungen WO 97/22662 und WO 97/22663.
Zu den Bremsteilen, die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bilden, gehören unter anderem Kupplungsscheiben, Dichtungsringe, Ventilsitze, Rohre, O-Ringe und dergleichen. Beispiele für solche Anwendungen findet man im US-Patent 5,698,650.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele erläutert, die nur zu veranschaulichenden Zwecken angegeben werden, und sollten nicht verwendet werden, um den Umfang der Erfindung einzuschränken. Wenn nichts anderes gesagt wird, sind alle Teile in den Beispielen Gewichtsteile, und der Ausdruck "phr" steht für Teile pro hundert Teile Kautschuk.
Beispiele
Zu den Materialien, die in den Beispielen verwendet werden, gehören die folgenden:
Buna^TM EP T 2450: ein Terpolymer von Ethylen, Propylen und 5-Ethyliden-2-norbornen, kommerziell erhältlich von Bayer Inc.;
Buna^TM EP T 2370: ein Terpolymer von Ethylen, Propylen und 5-Ethyliden-2-norbornen, kommerziell erhältlich von Bayer Inc.;
Ruß N550 Sterling SO: Füllstoff;
Naugard^TM 445: Antioxidans (4,4'-Bis(α,α-dimethylbenzyl)diphenylamin), kommerziell erhältlich von UniRoyal Chemicals;
Vulkanox^TM ZMB-2/C5: Antioxidans (Zinksalz von 4- und 5-Methylmercaptobenzimidazol), kommerziell erhältlich von Bayer Inc.;
Vulkanox^TM BKF: Antioxidans (2,2'-Methylenbis(4-methyl-6-tert-butylphenol)), kommerziell erhältlich von Bayer Inc.;
Sunpar^TM 2280: Paraffinöl, kommerziell erhältlich von Sun Refining;
Sartomer^TM 634: Zinkdimethacrylat, kommerziell erhältlich von The Sartomer Co.;
Rhenofit^TM TRIM/S: Vernetzungsaktivator für Peroxid-Vulkanisationen (70% Trimethylpropantrimethacrylat und 30% Siliciumoxid), kommerziell erhältlich von Rhein Chemie;
Dynamar^TM RC:-5251Q: Natriumcarbonat, kommerziell erhältlich von Dyneon;
Natriumstearat T-1: Natriumstearat, kommerziell erhältlich von Witco Corp.;
Vulcup^TM 40 KE: Peroxid (2,2'-Bis(tert-butylperoxydiisopropyl)benzol), kommerziell erhältlich von Hercules.
Beispiele 1–6
Das folgende Verfahren wurde für jedes der Beispiele 1–6 verwendet. Die in diesen Beispielen verwendeten Polymerzusammensetzungen sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die Polymerzusammensetzungen der Beispiele 2, 4 und 6 enthalten Ethylen-α-Olefin-Polymer, Ruß, Paraffinöl, Antioxidans und ein Peroxid. Die Beispiele 1, 3 und 5 werden nur zu Vergleichszwecken angegeben und liegen außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung. Die Beispiele 1 und 2 beziehen sich auf ein Vulkanisat, das unter Verwendung von Ruß, eines Paraffinöls, Antioxidans und eines Peroxid-Vulkanisationssystems abgeleitet ist. Die Beispiele 3 und 4 beziehen sich auf ein Vulkanisat, das unter Verwendung eines Metallsalzes einer α,β-ungesättigten organischen Säure abgeleitet ist, und die Beispiele 5 und 6 beziehen sich auf ein Vulkanisat, das unter Verwendung des Peroxid-Vernetzungsmittels Trimethylolpropantrimethacrylat abgeleitet ist.
Die Komponenten der Pofymerzusammensetzung wurden in einem Banbury-Mischer unter Verwendung herkömmlicher Techniken miteinander gemischt. Die Polymerzusammensetzung wurde für die Beispiele 1–6 in Tabelle 1 für einen Zeitraum von 22, 22, 22, 24, 21 bzw. 22 Minuten bei 170°C vulkanisiert.
Die Reißdehnung des Vulkanisats wurde gemäß ASTM D 573 bestimmt. Die Härteeigenschaften wurden mit Hilfe eines Typ-A-Shore-Durometers gemäß ASTM D2240 bestimmt. Die Eigenschaften der Vulkanisate der Beispiele 1–6 sind in Tabelle 2 angegeben.
Die in Tabelle 2 angegebenen Eigenschaften der Vulkanisate veranschaulichen deutlich die Überlegenheit der Heißluftalterungseigenschaften der Vulkanisate der Beispiele 2, 4 und 6 im Vergleich zu Beispiel 1, 3 und 5. Dies macht sich durch erhebliche praktische Vorteile bei Anwendungen wie Riemenanwendungen mit erhöhten Hochtemperaturanforderungen bemerkbar.
Tabelle 1
Tabelle 2
Auf die Veröffentlichungen, Patente und/oder Patentanmeldungen, die in dieser Beschreibung genannt sind, wird hier ausdrücklich Bezug genommen, und zwar in demselben Maße, als ob auf jede einzelne Veröffentlichung, jedes einzelne Patent und/oder jede einzelne Patentanmeldung speziell und individuell ausdrücklich Bezug genommen worden wäre.

Claims

Artikel, der einer dynamischen Belastung unterworfen ist, einschließlich Riemen in Form eines Kraftübertragungsriemens, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Synchronriemen, Keilriemen, Keilrippenriemen, Zahnriemen, Fahrzeugbremsenteilen, Kupplungsscheiben, Dichtungsringen, Ventilsitzen und Runddichtringen besteht, umfassend: (I) ein Polymer mit einer Hauptpolymerkette, die abgeleitet ist von: (i) wenigstens etwa 30 Gew.-% eines ersten Monomers, das ein sekundäres Kohlenstoffatom und/oder ein tertiäres Kohlenstoffatom in die Hauptpolymerkette einführt; und (ii) 0 bis etwa 70 Gew.-% wenigstens eines anderen Monomers; (II) ein Salz einer starken Base und einer schwachen Säure, wobei das Salz ein Metall umfasst, das aus der Gruppe I des Periodensystems ausgewählt ist; und (III) ein Antioxidans.
Artikel gemäß Anspruch 1, wobei das Polymer ein Elastomer auf Ethylenα-Olefin-Basis ist.
Artikel gemäß Anspruch 1, wobei das Antioxidans aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus gehinderten Phenolen, Diphenylaminen, Phenylendiaminen und Gemischen davon besteht.
Artikel gemäß Anspruch 2, wobei das Salz aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kaliumcarbonat, Natriumcarbonat, Natrium- oder Kaliumsalzen von C₁- bis C₅₀-Mono-, -Di- oder -Polycarbonsäuren, Natriumphosphat, Kaliumphosphaten und Gemischen davon besteht.
Artikel gemäß Anspruch 4, wobei das Salz aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Natriumcarbonat, Natriumstearat und Gemischen davon besteht.
Artikel gemäß Anspruch 1, wobei das Salz in einer Menge im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 50 Gewichtsteilen vorhanden ist.
Artikel gemäß Anspruch 6, wobei das Salz in einer Menge im Bereich von etwa 1 bis etwa 20 Gewichtsteilen vorhanden ist.
Artikel gemäß Anspruch 1, der weiterhin einen Puffer umfasst, wobei der Puffer eine Verbindung ist, die als Protonensenke wirken kann.
Artikel gemäß Anspruch 1, der weiterhin ein Vulkanisationssystem umfasst.
Artikel gemäß Anspruch 9, wobei das Vulkanisationssystem aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Schwefel, einem Schwefeldonor-Vulkanisationssystem und einer Peroxid-Verbindung besteht.