DE60212442T2

DE60212442T2 - Kautschukzusammensetzung

Info

Publication number: DE60212442T2
Application number: DE60212442T
Authority: DE
Inventors: Abe; Nishina; Fujisawa-shi c/o NOK Corporation
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2022-12-17
Also published as: DE60212442D1; WO2003051983A1; KR20040028803A; EP1454951A4; AU2002366308A1; KR100634054B1; US20050159525A1; CN1522280A; JP3982252B2; CN100349971C; US20040220316A1; JP2003183443A; US6870002B2; EP1454951B1; EP1454951A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kautschukzusammensetzung und insbesondere eine Kautschukzusammensetzung, die zusätzlich zu Kautschukkomponenten ein magnetisches Pulver enthält.
STAND DER TECHNIK
In magnetischen Impulsgebern zur Verwendung in Impulsgeberpositionen von Drehzahlgebern usw. wurden bisher Kautschukmagnete verwendet, die spezifisch für Sensoren entworfen wurden. Die magnetische Feldstärke als wichtigste Eigenschaft von Kautschukmagneten, die spezifisch für Sensoren entworfen wurden, ist im wesentlichen proportional zu einem Mischungsanteil des magnetischen Pulvers, und daher ist der Mischungsanteil des magnetischen Pulvers zu erhöhen, um die magnetische Feldstärke zu erhöhen, aber ein zu hoher Mischungsanteil des magnetischen Pulvers gibt Anlass zu Problemen, wie z.B. die Verschlechterung der Verarbeitbarkeit aufgrund der Erhöhung der Viskosität der Kautschukverbindung oder einer Erhöhung der Härte des Presslings und einem Verlust an Flexibilität, die als ein Vorteil eines Kautschukmagneten angesehen wird.
Um diese Probleme zu lösen, wurde bisher vorgeschlagen, einen Weichmacher oder ein Verarbeitungshilfsmittel zu verwenden, aber die Verwendung einer großen Menge eines Weichmachers oder eines Verarbeitungshilfsmittels, die notwendig ist, um die Flexibilität sicherzustellen, gibt ebenso Anlass zu Problemen wie eine schlechte Wärmebeständigkeit aufgrund der Extraktion des Weichmachers oder des Verarbeitungshilfsmittels und eine Verschlechterung der Bindefähigkeit. Daher wurden diese Methoden als nicht befriedigend im Hinblick auf alle Aspekte der Verarbeitbarkeit, Verformbarkeit und physikalischen Eigenschaften angesehen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kautschukzusammensetzung, die ein magnetisches Pulver enthält, mit einer verbesserten Verarbeitbarkeit, Wärmebeständigkeit und Flexibilität der Presslinge bereitzustellen, wobei eine hohe magnetische Feldstärke des Kautschuks, der das magnetische Pulver enthält, ohne eine Verschlechterung der für den Kautschuk zweckmäßigen physikalischen Eigenschaften aufrecht erhalten wird.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung kann durch eine Kautschukzusammensetzung erzielt werden, die 100 Gew.-Teile einer Kautschukmischung, bestehend aus 70-95 Gew.% eines festen Kautschuks und 30-5 Gew.% eines gegenüber dem festen Kautschuk reaktiven flüssigen Kautschuks, und 450-1.000 Gew.-Teile eines magnetischen Pulvers umfasst.
Als festen Kautschuk können in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung Nitrilkautschuk (NBR), Acrylkautschuk (ACM), Ethylacrylat-Ethylen-Copolymer-Kautschuk (AEM), Ethylen-Propylen-Copolymer-Kautschuk (EPDM), Fluorkautschuk (FKM) usw. verwendet werden. Im Hinblick auf die Kosten sind NBR, ACM, AEM und EPDM bevorzugt, und im Hinblick auf die Leichtigkeit, einen höheren Füllanteil des magnetischen Pulvers zu erzielen, ist NBR besonders bevorzugt.
Für die Ausgewogenheit zwischen der Ölbeständigkeit und den Niedrigtemperatureigenschaften wird ein festes NBR mit einem Nitrilgehalt von bevorzugt 35-45%, besonders bevorzugt 36-42%, verwendet. Mit anderen Worten kann kommerziell erhältliches festes NBR als solches verwendet werden. Unterhalb der unteren Grenze des Nitrilgehalts wird die Ölbeständigkeit verschlechtert, wohingegen oberhalb der oberen Grenze des Nitrilgehalts die Niedrigtemperatureigenschaften verschlechtert werden.
Der gegenüber dem festen Kautschuk reaktive flüssige Kautschuk ist ein flüssiger Kautschuk mit der gleichen Struktur oder einer ähnlichen Struktur wie die des festen Kautschuks und mit dem gleichen Vulkanisationsmittel mitvernetzbar ist, wie für den festen Kautschuk, und flüssiges NBR, flüssiges EPDM, flüssiges FKM usw. können in Abhängigkeit von dem ausgewählten festen Kautschuk verwendet werden. Flüssiger Kautschuk mit einer Viskosität Typ B (70°C) von bevorzugt 4.000-20.000 cps, besonders bevorzugt 4.500-15.000 cps, wird verwendet.
Flüssiges NBR zur Verwendung bei NBR als festen Kautschuk weist vorzugsweise eine Viskosität Typ B (70°C) von 4.000-8.000 cps und einen Nitrilgehalt von 26-32%, besonders bevorzugt eine Viskosität Typ B (70°C) von 4.500-7.000 cps und einen Nitrilgehalt von 28-30%, auf, und kommerziell erhältliches flüssiges NBR als solches kann verwendet werden. Unterhalb der unteren Grenze der Viskosität Typ B wird die Festigkeit des Vulkanisationsprodukts verringert, wohingegen oberhalb der oberen Grenze der Viskosität Typ B die Plastizität verloren geht. Unterhalb der unteren Grenze des Nitrilgehalts wird die Ölbeständigkeit verschlechtert, wohingegen oberhalb der oberen Grenze des Nitrilgehalts die Niedrigtemperatureigenschaften verschlechtert werden.
Der feste Kautschuk und der gegenüber dem festen Kautschuk reaktive flüssige Kautschuk werden in einem Verhältnis von 70-95 Gew.% des festen Kautschuks zu 30-5 Gew.% des gegenüber dem festen Kautschuk reaktiven flüssigen Kautschuks, vorzugsweise 80-93 Gew.% des festen Kautschuks zu 20-7 Gew.% des gegenüber dem festen Kautschuk reaktiven flüssigen Kautschuks, verwendet. Unterhalb von 5 Gew.% des flüssigen Kautschuks wird die Wirkung des Hinzufügens des gegenüber dem festen Kautschuk reaktiven flüssigen Kautschuk verringert, wohingegen oberhalb von 30 Gew.% die Viskosität der Kautschukverbindung stark verringert wird, was zu einer Verschlechterung der Verarbeitbarkeit führt.
Als magnetisches Pulver wird gewöhnlich mindestens ein Vertreter aus Ferritmagneten und Seltenerdmagneten verwendet, jedoch werden Ferritmagneten im Hinblick auf geringere Kosten und eine höhere Bindefähigkeit zu dem Kautschuk bevorzugt verwendet, obwohl die magnetische Feldstärke niedriger ist als die der Seltenerdmagneten, und im Hinblick auf die magnetische Feldstärke werden Strontiumferrit SrO·6Fe₂O₃ und Bariumferrit BaO·6Fe₂O₃ besonders bevorzugt verwendet.
Das magnetische Pulver wird durch Hinzufügen von 1,5 ml einer wässrigen 5 Gew.%igen PVA-Lösung zu 20 g des magnetischen Pulvers und Hineingeben der Mischung in eine zylindrische Form mit 25,4 mm im Durchmesser, gefolgt durch Pressen bei einem Druck von 1 t/cm², zu Messproben geformt. Die resultierenden Messproben werden dann einer Bestimmung des grünen Magnetismus, d.h. der Restflussdichte Br und der Koerzitivkraft iHc, durch ein Gleichstrom-Magnetisierungsprüfgerät unterzogen. Es ist bevorzugt, ein magnetisches Pulver mit einem Br-Wert von 1.600 (G) oder mehr und einen iHc-Wert von 3.000 (Oe) oder mehr zu verwenden.
Das magnetische Pulver wird in einem Verhältnis von 450-1.000 Gew.-Teilen, bevorzugt 600-900 Gew.-Teilen, zu 100 Gew.-Teilen der Kautschukmischung verwendet. Unterhalb der unteren Verhältnisgrenze ist die magnetische Feldstärke bei Verwendung als Impulsgeber nicht zufriedenstellend, wohingegen oberhalb der oberen Verhältnisgrenze die Flexibilität der Presslinge bemerkenswert verschlechtert wird.
Nötigenfalls können ein Verstärkungsmittel, ein Antioxidationsmittel, ein Weichmacher, ein Verarbeitungshilfsmittel, ein Vernetzungsmittel, ein Vernetzungshilfsmittel usw. zu der vorgehend beschriebenen Kautschukzusammensetzung hinzugefügt werden, die Vulkanisation kann durch ein bisher für Kautschuk übliches Verfahren durchgeführt werden.
Ein Haftmittel zur Verwendung des Bindens der Vulkanisationspresslinge der vorliegenden Kautschukzusammensetzung an Impulsgebermetallringe schließt z.B. kommerziell erhältliche Phenolharze, Epoxidharze usw. ein, und rostfreier Stahl, kaltgewalzte Stahlblätter usw. werden als Metall verwendet.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf Beispiele genauer beschrieben, die nicht als die vorliegende Erfindung beschränkend interpretiert werden sollten.
Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3
Die vorangehenden Komponenten werden in einem internen Mischer und durch offene Walzen geknetet, gefolgt durch eine Kompressionsformung bei 170°C für 15 Minuten, um 2 mm dicke Messproben herzustellen.

Die Messproben werden den Tests gemäß der folgenden Testgrößen unterzogen:

Physikalische Eigenschaften
im Normalzustand:	gemäß JIS K6251 und JIS K6253
Mooney-Viskosität Vm:	gemäß den Definitionen in den
	Bestimmungen von JIS K6200
Zerbrechen beim Formen:	Blätter, 120 mm × 240 mm × 2 mm,
	wurden geformt und das
	Zerbrechen bei der Formtrennung
	wurde beobachtet.
Bindefähigkeitstest:	gemäß dem 90°-Abrollverfahren,
	das in JIS K6256, Absatz 5
	beschrieben wird
Magnetische Feldstärke:	minimaler Wert in der Mitte von
	2 mm dicken Proben mit einem
	Durchmesser von 29 mm
	(2kV-1200 μF Magnetisierung)
	durch ein Hand-
	Induktionsmessgerät
Wärmebeständigkeit:	veränderte Härte nach dem
	Erhitzen auf 120°C für
	70 Stunden (Tests mit gekörnten
	Stabproben aus JIS Nr. 4)
Schrumpfung:	Schrumpfung in Längsrichtung der
	Messproben, 5 mm × 100 mm, nach
	Erhitzen auf 175°C für 70
	Stunden.

Die Ergebnisse der Messungen der Messproben, die für die vorangegangenen Beispiele und Vergleichsbeispiele erhalten wurden, sind zusammen mit den Ergebnissen der Messungen der Mooney-Viskosität (125°C) der Knetprodukte in der folgenden Tabelle dargestellt.
Tabelle
INDUSTRIELLE NÜTZLICHKEIT
Durch Hinzufügen eines gegenüber einem festen Kautschuk reaktiven flüssigen Kautschuks zu dem konventionellen Kautschuk, der ein magnetisches Pulver enthält, kann die Verarbeitbarkeit ohne jegliche Verschlechterung der für den Kautschuk zweckmäßigen physikalischen Eigenschaften verbessert werden, wobei eine für das magnetische Pulver zweckmäßige hohe magnetische Feldstärke aufrechterhalten wird und die niedrigere Viskosität der Kautschukverbindung und hervorragende Wärmebeständigkeiten und Flexibilitäten der Presslinge beibehalten werden. Die vorliegenden Kautschukzusammensetzungen können entsprechend als Kautschukmagneten, die speziell für Sensoren entworfen werden, in magnetischen Impulsgebern verwendet werden, die an Impulsgeberpositionen wie z.B. Drehzahlgeber usw. verwendet werden.

Claims

Kautschukzusammensetzung, die 100 Gew.Teile einer Kautschukmischung, bestehend aus 70-95 Gew.% eines festen Kautschuks und 30-5 Gew.% eines gegenüber dem festen Kautschuk reaktiven flüssigen Kautschuks, und 450-1.000 Gew.Teile eines magnetischen Pulvers umfaßt.
Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin der gegenüber dem festen Kautschuk reaktive flüssige Kautschuk ein flüssiger Kautschuk ist, der durch das gleiche Vernetzungsmittel wie für den festen Kautschuk mitvernetzbar ist.
Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, worin der feste Kautschuk festes NBR und der flüssige Kautschuk flüssiges NBR ist.
NBR-Zusammensetzung gemäß Anspruch 3, worin das feste NBR einen Nitrilgehalt von 35-45% aufweist.
Kautschukzusammensetzung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der flüssige Kautschuk eine Viskosität Typ B (70°C) von 4.000-20.000 cps aufweist.
NBR-Zusammensetzung gemäß Anspruch 3, worin das flüssige NBR eine Viskosität Typ B (70°C) von 4.000-8.000 cps und einen Nitrilgehalt von 26-32% aufweist.
Kautschukzusammensetzung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das magnetische Pulver mindestens ein Vertreter aus Ferritmagneten und Seltenerdmagneten ist.
Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 7, worin die Ferritmagnete Strontiumferrit oder Bariumferrit sind.
Kautschukzusammensetzung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Verwendung als ein Material zum Vulkanisationsformen für Kautschukmagneten, die speziell für Sensoren entworfen sind.
Kautschukzusammensetzung gemäß Anspruch 9, worin die spezifisch für Sensoren entworfenen Kautschukmagneten in magnetischen Impulsgebern verwendet werden.