DE68906275T2 - Kautschukmischung fuer laufpolster von kettenfahrzeugen. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich grundsätzlich auf eine verbesserte Gummizusammensetzung und bezieht sich mehr im einzelnen auf die Verbesserung elastomerischer Komponenten für Laufpolster von Kettenfahrzeugen, insbesondere für Militärfahrzeuge mit Endlosketten. Gleiskettenfahrzeuge, bei denen eine kontinuierliche Gleiskette ständig in Bewegungsrichtung des betreffenden Fahrzeugs vorgelegt wird, sind allgemein bekannt. Beispiele solcher Gleiskettenfahrzeuge sind Kampfpanzer und Schützenpanzer. Solche Fahrzeuge haben eine Endlos-Gleiskette mit einer Vielzahl von miteinander verbundenen metallenen Kettengliedern. Diese militärischen Kettenfahrzeuge und auch andere kommerzielle Kettenfahrzeuge sind häufig mit Gummilaufpolstern, Gummiblöcken oder endlosen Gummibandgleisketten ausgerüstet, um Stöße, Lärm, Verschleiß und Beschädigung der Straßenbelege zu verringern. Diese Endlos- Gleisketten machen die Fahrzeuge in grobem, unebenem Gelände betriebsfähig, wenn dies bei militärischen Manövern notwendig ist. Die Fahrzeuge fahren aber auch auf Straßen und harten Oberflächen, weshalb die elastomerischen Komponenten der Endlos-Gleisketten von einer Bauart mit guten Verschleißeigenschaften bei abrasiven rauhen Geländebedingungen sein sollten. Ein Beispiel einer geeigneten Gleiskettenkonstruktion ist im US-Patent 3 078 128 vom 19. Februar 1963 beschrieben, das den Vereinigten Staaten von Amerika erteilt ist. Beispiele früherer Panzer-Laufpolster und entsprechender Zusammensetzungen sind in verschiedenen anderen früheren US-Patenten beschrieben, beispielsweise in den US-Patenten 3 781 076, 4 279 448, 4 587 280, 4 461 516 und 4 470 641.
• Die Leistungsfähigkeit dieser elastomerischen Kettenlaufpolsterkomponenten im Einsatz ist seit jeher schlecht, insbesondere bei Kettenfahrzeugen des mittleren bis schweren Gewichtsbereichs von 40 bis 60 Tonnen. Die Standzeit dieser Panzerlaufpolster wird nicht nur durch das Gelände und die Umgebungsbedingungen beeinträchtigt, sondern auch durch Fahrgeschwindigkeit, Kurvenfahren, Bremsen, Fahrzeuggewicht und Kettengliedkonstruktion. Während die Betriebslebensdauer der Metallkomponenten etwa 8.000 km (5.000 Meilen) für Fahrzeuge der Gewichtsklasse 55 Tonnen beträgt, liegt die mittlere Standzeit der Gummilaufpolster selten bei mehr als 2.400 km (1.500 Meilen) unter besten Umständen, und üblicherweise bei weniger als 800 km (500 Meilen) bei schlechtesten Bedingungen. Die elastomerischen Komponenten einer Endlos- Gleiskette werden je nach Einsatz in verschiedener Weise beeinträchtigt. Auf direktem Weg kann der Betrieb Einschnitte, Risse, Abplatzungen, Ausbrüche und Ariebverschleiß verursachen. Indirekt kann er Schäden durch Walkarbeitserwärmung, Konvektionserwärmung aus der Umgebung und Fahrbahn/Gelände- Erwärmung hervorrufen. Der Fachmann kennt die verschiedenen Ausfälle bei Panzerketten-Gummilaufpolsten, Laufrädern und Gummiblöcken, die einen häufigen und kostspieligen Austausch der elastomerischen Komponenten erfordern.
• Laufpolster für Kettenglieder werden gegenwärtig aus Styrol- Butadien-Gummi (SBR) hergestellt. Die breitgefächerte Verwendung von SBR in Anwendungen bei Kettenlaufpolstern scheint auf Kostengesichtspunkten, geschichtlichen Gegebenheiten und dem Umstand zu beruhen, daß seinerzeit die Regierung der Vereinigten Staaten verlangt hat, daß die in ihren Einrichtungen verwendeten Materialien aus Quellen innerhalb der Vereinigten Staaten verfügbar sein müssen, um eine ständige Belieferung sicherzustellen. Diese Faktoren sind in vielfältiger Weise der weiteren Verwendung von Naturgummi für Kettenlaufpolster und einige Kettengliedkomponenten abträglich, insbesondere weil Naturgummi nicht innerhalb der Vereinigten Staaten verfügbar ist. Deshalb ist es von äußerster Wichtigkeit, verbesserte synthetische Gummis zu entwickeln und zu verwenden, um die Leistungsfähigkeit von Panzerkettenlaufpolstern und Raupengliedern zu verbessern.
• Um die Leistungsfähigkeit von Kettenlaufpolstern im Einsatz zu verbessern, muß man zuerst diejenigen Eigenschaften identifizieren, welche die notwendigsten sind, und diese dann optimieren. Dies ist keineswegs eine triviale Aufgabe. Der Fachmann wird zustimmen, daß zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Laufpolstern und Raupengliedern Eigenschaften wie Schnitt- und Zerspanungswiderstand, Reiß- und Zugfestigkeit, Rißausbreitungswiderstand, Abriebfestigkeit, Walkstabilität und thermomechanische Stabilität sämtlich verbessert werden müssen.
• Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Bewältigung der oben erwähnten Probleme bei herkömmlichen Kettenlaufpolstern durch Schaffung einer verbesserten elastomerischen Zusammensetzung, die insbesondere zur Herstellung von Kettenlaufpolstern mit verbesserter Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß durch Schnitte, Reißen, Abplatzen, Ausbrüche und Abrieb adaptierbar ist.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer solchen neuen elastomerischen Zusammensetzung von Grundstoff mit vielen Anwendungen einschließlich solcher für andere einschlägige Produkte wie Laufräder, Buchsenteile, Rohrwiderlageranschläge, die im Zusammenhang mit Panzergleiskettensystemen und anderer militärischer Bewaffnung/Ausrüstung brauchbar sind.
• Weitere Ziele und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, wobei die neuen Merkmale, Anordnungen und Kombinationen sowohl in der Beschreibung als auch in den anhängenden Ansprüchen deutlich dargestellt sind.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde unerwarteterweise gefunden, daß die obigen Zielsetzungen und Vorteile durch unsere neue Kettenlaufpolsterzusammensetzung aufgrund unserer neuen selektiven Verwendung von Polymeren, Füllstoffen, des Aushärtesystems und der richtigen Verarbeitung derselben erreicht werden, woraus Laufpolster, Raupenglieder, Büchsen, Vollgummi-Laufradreifen und andere Gegenstände mit stark verbesserter Standzeit herstellbar sind, wie im folgenden zusammengefaßt wird.
• Gemäß einem ersten Aspekt beinhaltet die vorliegende Erfindung eine vulkanisierbare elastomerische Zusammensetzung, enthaltend eine Kombination aus jeweiligen Polymer-, Füllstoff-, Vulkanisations- und Antiabbausystemen, wobei
• A) das Polymersystem aus einer Gruppe ausgewählt ist, die umfaßt:
• a) etwa 100 Gewichtsteile hochgesättigten Nitrilpolymer,
• b) eine Mischung aus 80 bis 90 Gewichtsteilen hochgesättigtem Nitrilpolymer und aus 10 bis 20 Gewichtsteilen carboxyliertem Nitril, und
• c) eine Mischung aus 45 bis 90 Teilen hochgesättigtem Nitril-Polymer, und aus etwa 1 bis maximal 5 Teilen carboxyliertem Polymer, und aus 5 bis 50 Teilen Nitrilgummi, und
• B) das Aushärtesystem aufweist:
• a) 1,5 bis 30 Gewichtsteile eines Metalloxids, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die mindestens Zinkoxid und Magnesiumoxid enthält,
• b) 25 bis 50 Gewichtsteile eines Metall-Methylmethacrylat-Harzes, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die mindestens ein Zink-Methyl-methacrelatharz und ein Zink-Dimethylmethacrylatharz enthält,
• c) eine Vulkanisationsverbindung aus 0,25 bis 3 Teilen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die umfaßt
• i) Dicumyl-peroxid,
• ii) Derivate von Dicumyl-peroxid,
• iii) Schwefel, und
• iv) Schwefeldonatorchemikalien.
• Es versteht sich, daß im Zusammenhang mit dieser Erfindung der Begriff "Vulkanisieren" im weitesten Sinne zu verstehen ist und alle Mittel der Quervernetzung gummiartiger Polymere sowohl mit als auch ohne Verwendung elementaren Schwefels umfaßt.
• Die Panzerlaufpolster mit verbesserter Zusammensetzung sollten mindestens einen Oberflächenteil aufweisen, vorzugsweise der den Boden berührende Teil, der aus einem elastomerischen Material hergestellt ist, das aus einer Kombination aus Polymer-, Füllstoff-, Aushärte- und Antiabbausystemen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung besteht.
• Folglich kann das Polymersystem ein reines oder ein gemischtes Polymersystem, wie oben erwähnt, umfassen. Die hochgesättigten Nitrilpolymere in dem Polymersystem haben vorzugsweise einen Ungesättigtheitsgrad im Bereich zwischen 1 % und 20 %.
• Das Füllstoffsystem kann 15 bis 25 Teile hochverstärkenden Ruß kleiner Teilchengröße, beispielsweise solchen, wie er nach ASTM D-1765 als N-110, N-121, N-220 oder N-330 bezeichnet wird, oder es kann alternativ einen mittelverarbeiteten Kanalruß aufweisen.
• Das Aushärtesystem bezieht sich auf die oder verkörpert die Bestandteile, die aktiviert werden, um die Quervernetzung der Polymerketten in der Zusammensetzung herbeizuführen, und das Antiabbausystem besteht vorzugsweise aus mindestens einem Antioxidationsmittel, das unter anderem 0,25 bis 2 Teile eines polymerisierten 1,2-Dihydro-2,2,4-Trimethyl-Chinolins (TMQ) enthält. Es versteht sich, daß für jedes der vorgenannten vier Systeme die angegebenen Teile Gewichtsteile auf 100 Teile des ausgewählten Polymersystems sind.
• Nach einem zweiten Aspekt beinhaltet die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Zubereitung einer vulkanisierbaren elastomerischen Zusammensetzung, welches das Herstellen eines Gemisches umfaßt aus
• A) etwa 100 Gewichtsteilen hochgesättigtem Nitrilpolymer,
• B) 15 bis 25 Gewichtsteilen eines hochverstärkenden Füllstoffs,
• C) einem Vulkanisierungsgemisch, das besteht aus
• a) 1,5 bis 30 Gewichtsteilen eines Metalloxids, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die mindestens Zinkoxid und Magnesiumoxid enthält,
• b) 25 bis 50 Gewichtsteilen eines Metall-Methylmethacrylatharzes, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die mindestens ein Zink-Methylmethacrylatharz und ein Zink-Dimethylmethacrylatharz enthält,
• c) einer Vulkanisierungsverbindung aus 0,25 bis 3 Teilen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die umfaßt
• i) Dicumylperoxid,
• ii) Derivate von Dicumylperoxid,
• iii) Schwefel, und
• iv) Schwelfdonatorchemikalien, und
• D) einem Antiabbaugemisch, bestehend aus 0,25 bis 2 Gewichtsteilen eines Antioxidationsmittels, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die mindestens die Antioxidationsmittel aus den jeweiligen Familien der
• a) Chinoline,
• b) substituierten Para-Phenylendiamine (PPD), und
• c) gestörten Bisphenole enthält.
• Nach einem dritten Aspekt beinhaltet die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines formgepreßten Raupengliedprodukts, das einen Verbund mit metallenen Montageplatten in Verbindung mit dem aus einer Zusammensetzung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erhaltenen Vulkanisat umfaßt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
• A. Herstellen eines Vorformblocks aus der vulkanisierbaren Zusammensetzung mit vorgegebener Größe,
• B. Beschichten der metallenen Montageplatte mit einem geeigneten wärmeaktivierten Klebstoff,
• C. Vorheizen des Vorformblocks auf etwa 82ºC (180ºF),
• D. Vorheizen der metallenen Montageplatten ebenfalls auf etwa 82ºC (180ºF),
• E. Zusammensetzen der Montageplatten und des Vorformblocks in einer Form, die auf etwa 165ºC (330ºF) vorgeheizt worden ist, was einer Voreinstelltemperatur einer Druckpresse entspricht,
• F. Schließen der Form und der Druckpresse, während die Preßtemperatur von etwa 177ºC (350ºF) aufrechterhalten wird,
• G. Gleichzeitiges Aufrechterhalten eines Minimaldrucks von etwa 13,8 bar (200 p.s.i.) innerhalb der Form während einer Dauer von etwa 80 Minuten, und
• H. Anschließendes Herausnehmen des Produkts aus der Druckpresse und der Form.
• Nach einem weiteren Aspekt beinhaltet die vorliegende Erfindung ein Vulkanisatprodukt, das durch Erwärmen und Formpressen einer Zusammensetzung gemäß dem ersten Aspekt die Erfindung unter Verwendung anwendbarer Formen und bedarfsbezogener Produkteinsätze, an welche das Vulkanisat gebunden ist, hergestellt ist, wobei das Vulkanisatprodukt von vorgegebener Größe und Form ist, um ein bestimmtes elastomerisches Bauteilfamilienmitglied aus einer Gruppe von elastomerischen Bauteilfamilienmitgliedern darzustellen, die Raupenglieder, Laufräder und Buchsen umfassen, die alle im Zusammenhang mit einem Panzergleiskettensystem einsetzbar sind.
• Nach einem schließlichen Aspekt beinhaltet die Erfindung ein vulkanisierbares Produkt, das gemäß einem Verfahren entsprechend dem zweiten Aspekt der Erfindung hergestellt ist, wobei das Produkt irgendeines von elastomerhaltigen Bauteilfamilienmitgliedern von verschiedenen ausgewählten Familiengruppen bilden kann, die umfassen,
• a) Panzergleiskettenbauteile, die mindestens Raupenglieder, Laufräder und entsprechende Buchsen enthalten, die alle bei Panzergleiskettensystemen einsetzbar sind,
• b) verschiedene elastomerische Anschlag-, Stopper- oder Begrenzungsbauteile, die durch sich bewegende Mechanismen wiederholt anschlagbar sind, und
• c) verschiedene mindestens halbflexible Mitglieder der Familie Ablenkplatten und Schürzen, die bei verschiedenen Luftkissenfahrzeugen einsetzbar sind,
• wobei die Produktherstellung die Verwendung bekannter Formpreßausrüstung und Untergruppenverfahren in Verbindung mit zugeordneten verbindungsfähigen metallischen und nichtmetallischen Produktkomponenten umfaßt, und
• wobei für mindestens gewisse Familienmitglieder die elastomerische Zusammensetzung beispielsweise durch Extrudieren und Formen in Blöcke vorgegebener Größe geeignet vorgeformt ist, die anschließend entsprechend vorgeheizt und mit den betreffenden zuordnungsfähigen verbindbaren Produktkomponenten wie beispielsweise Gliedmontageplatten, Radnabenbauteile und Lagerhülsen in einer bedarfsweise gestalteten vorgeheizten Form zusammengesetzt werden, und
• wobei das Vulkanisat-Endprodukt durch bedarfsweise Heiz- und Preßformverfahren hergestellt wird.
• Die gummiartige oder elastomerische Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung kann unter Anwendung irgendeiner der herkömmlichen Ansetz- und Mischtechniken und unter Verwendung herkömmlicher Gummiverarbeitungsausrüstung wie beispielsweise einem Banbury-Mischer oder einer Mischmühle zubereitet und angesetzt werden. Die unvulkanisierte gummiartige Zusammensetzung wird dann durch einen Gummiextruder vorgeformt, und größere Massen oder Dicken werden vorgeheizt, bevor sie mit irgendeiner anzuwendenden Metalleinsatz-Unterbaugruppenkomponente bzw. einem Plattenteil zusammen mit einem geeigneten wärmeaktivierbaren Klebstoff zusammengesetzt wird, die dann alle in eine Form für den jeweils konfigurierten Gegenstand, beispielsweise ein Panzergleiskettenpolster, eine Büchse, ein Gleitstück und/oder einen Massivreifen oder ein anderes Produkt eingebracht werden. Eine Vulkanisierungstemperatur von mindestens 320ºF sollte angewendet werden, um das Peroxid- Aushärtesystem vollständig zu aktivieren, wenn unsere in hohem Maße verbesserten Panzergleiskettenpolster gefertigt werden. Eine vorzeitige Teilvulkanisation durch die normale oder inhärente Wärme, die im Gebrauch der Mischeinrichtung erzeugt wird, muß vermieden werden. Deshalb findet vorzugsweise eine Mischvorrichtung einer mit Kühlmitteln ausgestatteten Bauart Anwendung.
• Die nach der Vulkanisation erhaltenen Kettenlaufpolster sind von verbesserter Konstruktion, wobei die gummiartige Zusammensetzung eine verhältnismäßig hohe Abriebfestigkeit, einen hohen Schnitt- und Zerspanungswiderstand, eine hohe Reiß- und Zugfestigkeit bei hoher Temperatur, eine verminderte Hysterese, einen hohen Widerstand gegen Feuer und gegen Rißbildung oder Rißausbreitung, und gute Produktgleichförmigkeit und gute thermomechanische Stabilität zeigt; dies stützende Testergebnisse sind in der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt.
• Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen 2 bis 12 (2 bis 10), 14 bis 23 (12 bis 21), 27 (25) und 28 (26) angegeben. Die in Klammern angegebenen Zahlen bezeichnen die Ansprüche für die Vertragsstaaten DE, FR und GB.
• Die Fig. 1, 2, und 3 zeigen Querschnitte durch verschiedene Bauarten von beispielsweisen Raupengliedern bzw. Laufpolstern, die aus unserer neuen Zusammensetzung hergestellt sind;
• die Fig. 4 und 5 zeigen eine Draufsicht bzw. einen Querschnitt einer M-60- Kettenpolsterform unter Verwendung unserer neuen Zusammensetzung und unseres neuen Verfahrens;
• Fig. 6 zeigt eine schematische fragmentarische Ansicht eines Geschützes großer Bohrung, das einen Stoßabsorber aufweist, der aus unserer verbesserten Zusammensetzung besteht;
• Fig. 7 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Luftkissenfahrzeugs, das aus unserer neuen Zusammensetzung hergestellte flexible Schürzen aufweisen kann.
• Um nunmehr im einzelnen auf Fig. 1 einzugehen, diese zeigt eine beispielsweise Form eines Raupenglieds 10 grundsätzlich herkömmlicher Gesamtausbildung. Dieses spezielle Raupenglied weist drei kreisrunde Metallrohre 12, 14 und 16 auf, die zwischen zwei metallenen Stirnplatten verlaufen, die in den Zeichnungen nicht ohne weiteres sichtbar sind. Jede Stirnplatte weist eine ebene Oberkante 22, eine ebene Unterkante 22 und zwei kreisrunde Endkanten 20 auf. In der Praxis weist jedes Kettenglied zwei nebeneinander angeordnete Raupenglieder 10 auf, wie beispielsweise in dem US-Patent 4 165 906 für J.O. Fix dargestellt ist. Nicht dargestellte Verbindungsbolzen und elastomerische Buchsen verlaufen durch die Rohre 12 und 16 zu Verbindungsgliedern, welche die Kettenglieder mit benachbarten Kettengliedern verbinden. Die verschiedenen, eine vollständige Endloskette bildenden Raupenglieder 10 sind konstruktiv identisch. Diese Fig. 1 und 2 und viel ihrer Beschreibung sind aus dem US-Patent 4 461 516 entnommen.
• Bei dem dargestellten Raupenglied wird der Raum zwischen den beiden Stirnplatten von einem federnden elastomerischen Polster 24 eingenommen, das eine Bodenanlagefläche 26 aufweist. Die Oberseite 28 des elastomerischen Polsters wird von einem nicht dargestellten Laufrad befahren, das in herkömmlicher Weise auf einem schwingfähig aufgehängten Rollenarm gelagert ist. Unsere verbesserte Zusammensetzung ist besonders zur Herstellung sehr wesentlich verbesserter Kettenlaufpolster verschiedener Formen und Gestaltungen nützlich.
• Fig. 2 zeigt eine zweite Bauart eines Kettenglieds mit einem Laufpolster 36 aus unserer verbesserten Zusammensetzung. Das Glied weist einen Metallkörper 32 mit einer Platte 34 und zwei Rohren 12 und 16 auf, die zur Aufnahme nicht dargestellter Verbindungsbolzen ausgebildet sind. Das elastomerische Laufpolster 36 ist in einer Aussparung an der Unterseite der Plattenwand 34 zwischen den Außenflächen der Rohre lösbar abfgenommen. Die Halterung des verbesserten Laufpolsters 36 in der Aussparung erfolgt mittels einer Schraube oder eines Zapfens 38, der von einer Tragplatte 46 zu einer Mutter 40 verläuft. Die Oberseite der Plattenwand 34 weist ein darauf angeformtes elastomerisches Bauteil 42 auf, um eine ebene Lauffläche 44 für ein nicht dargestelltes Laufrad herzustellen.
• Die Kettenlaufpolster mit verbesserter Zusammensetzung sollten mindestens einen Oberflächenteil haben, vorzugsweise den den Boden berührenden Teil, der aus unserem verbesserten elastomerischen Material hergestellt ist, das eine einzigartige Kombination eines Polymersystems, eines Füllstoffsystems, eines Aushärtesystems und eines Antiabbausystems umfaßt. Das Polymersystem kann ein reines oder ein gemischtes Polymersystem sein, beispielsweise wie folgt:
• A) 100 Teile hochgesättigter Nitrilpolymer, oder alternativ
• B) eine Mischung aus 80 bis 90 Teilen hochgesättigtem Nitril und 10 bis 20 Teilen karboxiliertem Nitril, oder als noch weitere Alternative
• C) eine Mischung aus 45 bis 90 Teilen hochgesättigtem Nitril und 1 bis 5 Teilen karboxiliertem Nitril sowie 5 bis 50 Teilen Nitrilgummi.
• Das Füllstoffsystem kann 15 bis 25 Teile eines hochverstärkenden Rußes kleiner Teilchengröße enthalten, wie beispielsweise N-110, N-121, N-220 oder N-330 nach den Bezeichnungen gemäß ASTM D-1765, oder kann alternativ und vorzugsweise mittelverarbeitenden Kanalruß aufweisen. Das Rußfüllstoffsystem kann auch als Mischung mit Anteilen aus Silikamaterialien vorliegen, beispielsweise mit 1 bis 15 Teilen geräuchertem Silika, wobei dieses Silika Bestandteil der insgesamt 15 bis 25 Gewichtsteilen des hochverstärkenden Füllstoffmaterials ist. Das gesamte Füllstoffsystem sollte das oben erwähnte Maximum von 25 Gewichtsteilen auf 100 Teile nicht überschreiten.
• Das Aushärtesystem bezieht sich auf bzw. umfaßt die Anteile, die zur Erzielung der Quervernetzung der Polymerkette in der Zusammensetzung aktiviert werden. Das Aushärtesystem weist vorzugsweise 1,5 bis 30 Teile eines Metalloxids wie beispielsweise Zinkoxid oder Magnesiumoxid auf und außerdem 25 bis 50 Gewichtsteile eines Metall-Methylmethacrylatharzes, das aus einer Gruppe ausgewählt sein kann, die mindestens Zink-Methylmethacrylatharz und Zink-Dimethylmethacrylatharz umfaßt, und weist außerdem eine Vulkanisationsverbindung mit 0,25 bis 3 Gewichtsteilen auf, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die (i) Dicumylperoxid, (ii) Derivate von Dicumylperoxid, (iii) Schwefel und (iv) verschiedene Schwefeldonatorchemikalien enthält.
• Anzumerken ist, daß jegliche Verwendung von Schwefeldonatorchemikalien vom Grad der Sättigung oder Nichtsättigung des hochgesättigten Nitrils abhängt. Wenn beispielsweise die Formulierung nach dem anliegenden Anspruch 1 hochgesättigtes Nitril mit Ungesättigkeitsgraden von etwa 5% oder nur etwa 2,5% umfaßt, kann eine Vulkanisationsverbindung eine von verschiedenen Schwefeldonatorverbindungen enthalten. Zwei bevorzugte Beispiele hiervon sind
• i) N-Cyclohexyl-2-Benzothiazol-Sulfenamid, und
• ii) Tetramethylthiuram-Disulfid.
• Das Antiabbausystem besteht aus 0,25 bis 2,0 Gewichtsteilen mindestens eines Antioxidationsmittels, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die mindestens die Antioxidationsmittel aus den entsprechenden Familien der a) Chinoline, b) substituierten Para-Phenylendiamine (PPD), und c) gestörten Bisphenole umfaßt. Ein bevorzugtes Antioxidationsmittel besteht aus 0,25 bis 2,0 Gewichtsteilen polymerisiertem 1,2,-Diphydro-2,2,4- Trimethylchinolin (TMQ). Ein anderes Antioxidationsmittel kann ein substituiertes Para-Phenylendiamin (PPD) sein, das N-Isopropylphenyl-p-Phenylendiamin ist.
• Ein Nitrilgummi kann als geradkettiger Copolymer aus einem Dien und einem ungesättigten Nitril definiert werden, wobei das üblichere der Copolymer von Butadien und Acrylnitril ist. Die meisten der heute verfügbaren Nitrilgummis werden durch Copolymerisieren dieser beiden Monomere hergestellt. Nitrilgummi ist in verschiedenen Standard-Ölbeständigkeitsstufen verfügbar, basierend auf dem Acrylnitrilgehalt des Polymers im Bereich von 18 bis 50%, wobei 34% eine übliche typische Zahl für eine Allzweckgualität ist. Im allgemeinen werden die Acrylnitrilgehaltsstufen als sehr hoch, hoch, mittelhoch, mittel, mittelniedrig und niedrig bezeichnet. Das folgende ist eine chemische Darstellung jedes der beiden Monomere gesondert und des sich ergebenden Copolymers, nämlich Nitrilgummi (NBR). BUTADIEN ACRYLNITRIL NITRILGUMMI
• Die sehr hohen und hohen Acrylnitrilpolymere werden verwendet, wenn äußerste Beständigkeit gegen Öl, aromatische Kraftstoffe und Lösungsmittel verlangt wird. Die mittleren Stufen werden in Anwendungsfällen eingesetzt, wo ein größeres Schwellen des Gummis toleriert werden kann. Die niedrigen und mittelniedrigen Acrylnitrile werden verwendet, wenn Flexibilität bei niedriger Temperatur von größerer Bedeutung ist.
• Der in der Gummizusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung verwendete Polymer ist jedoch ein hoch hydrierter Nitrilcopolymer mit geringfügigen Doppelbindungen. Hochgesättigte Nitrilgummis, HSN, werden gegenwärtig durch die selektive und gesteuerte Hydrierung von Nitrilgummi NBR hergestellt. Beispiele solcher Copolymere sind in den US-Patenten 4 337 327, 4 384 081, 4 464 515, 4 503 196 und den deutschen Patenten 2 539 132 und 2 913 992 beschrieben. Bekanntermaßen erzeugen mindestens 3 Gesellschaften hochgesättigte Nitrilcopolymere, die bei der Durchführung dieser Erfindung brauchbar sind und verschiedene Hydrierungsgrade aufweisen. Die Mobay Corporation in Pittsburgh, Pa. 15205- 9741, erzeugt mindestens zwei Qualitätsstufen von hochgesättigten Nitrilgummis unter dem Handelsnamen "THERBAN". Polysar Limited in Akron, Ohio, 44313, erzeugt mindestens drei Qualitätsstufen von hochgesättigten Nitrilgummis unter dem Handelsnamen "TORNAC". Nippon Zeon Co., Limited in New York City, 10017, erzeugt mindestens drei Qualitätsstufen von hochgesättigten Nitrilgummis unter dem Handelsnamen "ZETPOL". Die Qualitätsstufen sind durch den Ungesättigkeitsgrad des HSN bestimmt, typischerweise 5%, 2,5% und 1%.
• Ein carboxylierter Nitrilcopolymer, XNBR, ist der sich aus der Modification eines Nitrilcopoymers, NBR, im Sinne des Einschlusses von Carboxylgruppen in der Copolymerkette ergebende Polymer. Diese Polymerart enthält zusätzlich zu Acrylnitril und Butadien eine oder mehrere acrylartige Säuren als Teil des Comonomersystems. Die Polymerysierung dieser Monomere erzeugt eine Kette ähnlich einem normalem Nitrilgummi mit Ausnahme der Carboxylgruppen, die entlang der Kette mit einer Häufigkeit von etwa 1 auf jeweils 100 bis 200 Kohlenstoffatome verteilt sind.
• Diese Polymerart ist insoweit einzigartig, als sie durch Reaktionen der Carboxylgruppe sowie auch durch herkömmliche Schwefel-Vulkanisation vulkanisierbar ist. Dieser Polymer wird in Mischung mit HSN in der Gummizusammensetzung nach dieser Erfindung verwendet, weil die Carboxyl-Modifizierung viel größere Zugfestigkeit und höheren Zugmodul, geringere Längung, größere Härte, stark verbesserte Heißreißfestigkeit und Heißzugfestigkeit, geringere Niedertemperatur-Sprödigkeit, bessere Ozonbeständigkeit und bessere Beibehaltung von Eigenschaften nach Einwirkung von Luft unter hohen Temperaturen zeigt, was alles wichtige Eigenschaften für die Leistungsfähigkeit von Panzergleiskettenlaufpolstern sind.
• Für die Durchführung der Erfindung geeignete carboxylierte Nitrile, XNBR, werden von den meisten Herstellern von Nitrilgummi, NBR, produziert. B.F. Goodrich Co. produziert XNBR unter dem Handelsnamen "HYCAR", während die Goodyear Co. XNBR unter der Bezeichnung "CHEMIGUM" herstellt. Beide Gesellschaften haben Niederlassungen in Akron, Ohio.
• Bis zu 50% der Gesamtnitrilcomponente der Zusammensetzung nach der Erfindung können ohne wesentliche Verschlechterung der Leistungsfähigkeit als Kettenlaufpolstermaterial aus einem Nitrilcopolymer von Standardqualität, d.h. nicht aus hochgesättigtem Nitril sein. Dies kann die Kosten des Laufpolsters beträchtlich verringern. Empfohlene Mengen sind 5 Teile bis 50 Teile Standardnitrilgummi pro 100 Teile Gesamtnitrilcopolymer in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung. Eine bevorzugte und vollständig getestete Zusammensetzung enthält 100 Teile HSN als Polymersystem.
• Das folgende Beispiel ist ein repräsentativer Vergleich unserer neuentwickelten Zusammensetzung gegenüber im Handel beschafften Laufpolstern, die im Einsatz auf einem M-60- Kampfpanzer und auf einem viel schwereren, als Hindernisräumfahrzeug (COV) bekannten militärischen Versuchsfahrzeug getestet worden sind. Die Versuche für das COV wurden auf dem Gelände der Ft. Belvoir, Virginia Engineering Proving Grounds, durchgeführt, insbesondere zur Messung von Wärmeaufbau, Abriebfestigkeit, Haftwiderstand, Abplatzungen und Ausbrüche und der Gesamtbodenmobilität. Die Versuche mit dem M-60-Panzer wurden auf dem Gelände der Yuma, Arizona Proving Grounds durchgeführt und insbesondere auf den Betrieb auf gepflasterten Straßen, hügeligem Querfeldeingelände und verschiedenen Gesamtgeländekombinationstests gerichtet.
Beispiel
• Eine Gummizusammensetzung wurde hergestellt und gemäß der vorliegenden Erfindung durch Mischen in einer grundsätzlich herkömmlichen Weise von 100,0 Teilen hochgesättigtem Nitrilpolymer (HSN), 2,0 Teilen Zinkoxid, 0,5 Teilen 1,2-Dihydro- 2,2,4-Trimethylchinolin (TMQ), 20,0 Teilen Ruß, 30,0 Teilen Zink-Methylmethacrylatharz und 1,3 Teilen Dicumylperoxid zusammengesetzt. Die unvulkanisierte gummiartige Zusammensetzung wurde dann durch einen Gummiextruder vorgeformt, der auf 82ºC (180ºF) vorgeheizt war, in die gewünschte Form eingelegt und bei etwa 165ºC (330ºF) während 80 Minuten vulkanisiert. Der HSN-Polymer wurde kommerziell von Goldsmith Eggleton, Akron, Ohio unter dem Handelsnamen "ZETPOL 2020" bezogen. Das TMQ-Antioxidationsmittel wurde kommerziell von R.T. Vanderbilt in Norwalk, CT. unter der Bezeichnung "AGERITE RESIN D" bezogen. Der Ruß wurde kommerziell von Summit Chemical Co. unter der Handelsbezeichnung "MPC BLACK" beschafft. Das Zink-Methylmethacrylatharz wurde kommerziell von Yardley Ball Corp. in Yardley, Pa. unter dem Handelsnamen "Z-MAX MA" erhalten. Das Dicumylperoxid-Aushärtemittel wurde kommerziell von der Hercules Co. in Akron, Ohio, unter der Handelsbezeichnung "DI CUP R" bezogen. Zur Bildung der Ver-Suchskettenlaufpolster wurde der extrudierte vorgeheizte Gummi mit entsprechenden Metalleinsätzen und einem wärmeaktivierten Klebstoff in einer Form zusammengesetzt, in welcher die Vulkanisierung in einer beheizten Presse durchgeführt wurde. Die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen neuen Laufpolster wurden gemessen und sind in der unten stehenden Tafel 1 dargestellt und mit denjenigen der getesteten kommerziellen Standardlaufpolstern verglichen. Die mit STD T-107 und STD T-142 bezeichneten getesteten Kettenlaufpolster waren lagermäßige Standardlaufpolster für das Versuchs-Hindernisräumfahrzeug (COV) der Armee bzw. den M-60- Panzer, die aus Styrol-Butadien-Gummi (SBR) hergestellt waren und der gegenwärtig bei militärischen Kettenfahrzeugen eingesetzten Bauart angehören. Die spezifische Zusammensetzung der Standardlaufpolster liegt beim Hersteller und ist den Erfindern nicht bekannt, kann aber als übliche Art eines Styrol-Butadien-Vulkanisats charakterisiert werden. Tafel 1 Eigenschaften von elastomerischen Laufpolsterzusamensetzungen Eigenschaften unsere neue Zusammensetzung COV Standard T-107 M-60 Standard T-142 Ursprüngliche Zugfestigkeit, (psi) bar 200% Modul, (psi) bar Längung, % Shore-A-Härte, pts Bashore-Rückfederung % Spezifisches Gewicht 40%-Kompressibilität (psi) bar Reißfestigkeit DIE C Ungealtert (Pfund/Zoll) kg(cm) Gealtert bei 121ºC (250º F) (Pfund/Zoll) kg/cm Abrieb Taber g/1000 Zyklen Pico-Bewertung Schnitt- und Zerspanungsfestigkeit nach Goodrich Durchmesserverlust (Zoll) cm Gewichtsverlust g Dynamische Eigenschaften Goodrich-Biegeversuch Temperaturanstieg Innen ºC 84 Außen ºC 58 Ausblaszeit min. Demattia-Biegeversuch Rißwachstum Ungealtert, Millizoll/Minute Nach 20 h bei (259ºF) 121ºC, Millizoll/Minute Beginnende Rißbildung Zyklen x 10³ Nach Ofenalterung von 70 h bei 250ºF) 121ºC Beibehaltung der Längung % Beibehaltung der Zugfestigkeit %
• Die obigen Versuche wurden durchgeführt entsprechend anerkannter Industriestandards, wie sie in der nachstehenden Tafel 2 aufgelistet sind:
Tafel 2 Eigenschaftstest
• 1. Mooney Viskosität und- Kurve ASTM D 1646
• 2. Rhemeter-Daten und- Kurve ASTM D 2084
• 3. Eigenschaften des vulkanisierten Gumis bei Raumtemperatur
• A. Spezifisches Gewicht ASTM D 792; Para 15
• B. Zugfestigkeit ASTM D 412
• C. Längung ASTM D 412
• D. 100, 200, und 300 % - Modul ASTM D 412
• E. Härte nach IRHD und Shore - A ASTM D 1415
• F. Elastizität, Bashore-Rückfederung ASTM D 2632
• G. Reißfestigkeit, DIE B und ASTM D 624, DIES DIE C B und C
• H. Hosenreißversuch mit Gewebeeinlage
• I. Abrieb nach Taber ASTM D 3389
• J. Abrieb nach Pico ASTM D 2228
• K. Kompressibilität
• L. Streuwert, beobachtet unter 60-facher Vergrößerung und Dunkelfeld-Reflexlichtmikroskop
• M. Einstechwiderstand
• N. Schnitt- und Zerspanungswiderstand
• 4. Eigenschaften ausgehärteter Materialien bei (250ºF, 300ºF) 121ºC, 149ºC
• A. Reißfestigkeit DIE B und ASTM D 624, DIES DIE C B und C
• B. Hosenreißversuch mit Gewebeeinlage
• C. Kompressibilität
• D. Einstichwiderstand
• E. Zugfestigkeit, Längung und Modul A (160ºF, 212ºF und 250ºF) 71ºC, 100ºC, 121ºC ASTM D 412
• 5. Biegeermüdungsversuche:
• A. Rißwachstum nach Demattia und Ross Ungealtert, nach Alterung von 70 h bei 100ºC (212ºF) und nach Alterung ASTM D 813 von 20 h bei (250ºF) 121ºC (Betrieb ASTM D 430 bei 121ºC (250ºF))
• B. Rißentstehung nach Demattia
• C. Goodrich-Biegeversuch bei (122ºF) 50ºC ASTM D 623 Methode A
• Unter Verwendung eines (0,175 Zoll) 0,44 cm-Hubs und 9,766 bar (141,6 psi) zur Bestimmung des Wärmeaufbaus, und unter Verwendung eines 0,76 cm (0,30 Zoll)-hubs mit einem Druck von (141,6) 9,766 bzw. (265, psi) 18,3 bar für den Ausblaßversuch.
• D. Ross-Biegerißwachstum ungealtert, nach Alterung bei (212ºF) 100ºC und Betrieb bei (250ºF) 121ºC ASTM D 1052
• 6. Ozonbeständigkeit ASTM D 1149 und D518 Methode B
• 7. Sprödigkeit bei (-40ºF)-40ºC ASTM D 21137
• 8. Abschälhaftung ursprünglich und bei (250ºF) 121ºC ASTM D 429, Methode B und MIL-T-1189 ID,PARA 4.6.7.3
• 9. DSC und DTA von ungealterten und gealterten Proben
• Einige der wichtigeren Eigenschaften für die Anwendung bei Kettenlaufpolstern sind:
• 1. Schnitt- und Ausbruchfestigkeit;
• 2. Reißfestigkeit (bei Umgebungstemperatur und hoher Temperatur)
• 3. Rißausbreitungswiderstand (bei Umgebungstemperatur und hoher Temperatur);
• 4. Ermüdungsfestigkeit unter Druckbeanspruchungen;
• 5. Geringer Wärmeaufbau und hohe Abriebfestigkeit.
• Die oben in Tafel 1 dargestellten Angaben zeigen die Überlegenheit der Eigenschaften unserer verbesserten elastomerischen Verbindung über diejenigen, die bei den Standardlaufpolstern verwendet wird. Die in Tafel 1 dargestellten Daten sind das Ergebnis von im Labor durchgeführten Versuchen mit formgefertigten T-107 und T-142-Panzerkettenlaufpolstern, bzw. COV-und M-60-Laufpolstern. Die Geometrie der beiden Laufpolsterarten ist verschieden. Deshalb können Aushärtecharakteristiken und Polymerfliesmuster während der Vulkanisierung kleine Differenzen in den physikalischen Eigenschaften zwischen den beiden Laufpolsterarten hervorrufen.
• Die Analyse der in den Tafeln 1 und 2 angegebenen Daten zeigt, daß die Zugfestigkeit unserer verbesserten elastomerischen Zusammensetzung um 32% höher bei Verwendung als T-107-Laufpolster und 40% höher bei den T-142-Laufpolstern ist. Die Beibehaltung der Zugfestigkeit nach Wärmealterung betrug 100% für die T-107- und T-142-Laufpolster. Die Laufpolster aus der Standardproduktion für den T-107 behielten nur 45% der Zugfestigkeit und für den T-142 nur 57%. Die Rückfederung und Längung war bei unserem verbesserten Laufpolster und bei den Standardverbindungen etwa gleich. Die Härte des verbesserten Materials ist bei unserer verbesserten Zusammensetzung bei den T-107-Laufpolstern um 22% höher und bei den T-142-Laufpolstern um 13 % höher. Die Steigerung der Härte ergab eine Verbesserung der Belastbarkeit der Laufpolster aus unserer verbesserten Zusammensetzung um 95%. Eine weitere wesentliche Verbesserung wurde bei der Reißfestigkeit erreicht, nämlich mit einer Verbesserung um 69% für unsere verbesserte Zusammensetzung bei den T-107-Laufpolstern und um 45 % für die T-142-Laufpolster bei Umgebungstemperatur. Die Reißfestigkeit bei höherer Temperatur erreichte eine Verbesserung von 45% bei unseren verbesserten T-107-Laufpolstern und die doppelte Reißfestigkeit bei unseren verbesserten T- 142-Laufpolstern.
• Die Abriebfestigkeit ist eine sehr wichtige Eigenschaft und wurde nach 2 Verfahren gemessen, nämlich Taber-Abrieb bzw. Pico-Index. Beide Prüfverfahren zeigten eine Verbesserung, und zwar von 24 mal besser bei dem Taber-Verfahren und 9 mal besser bei dem Pico-Verfahren für die T-142-Laufpolster mit unserer verbesserten Zusammensetzung, während sich für unsere verbesserten T-107-Laufpolster ein Taber-Wert von 20 mal besser ergab, jedoch das Pico-Verfahren eine Abnahme von 12,5% anzeigte. Die beobachtete Verschleißart für Panzerlaufpolster beim Querfeldeinfahren umfaßt Abplatzungen und Ausbrüche. Diese Eigenschaft wurde mit der B.F. Goodrich Schneid- und Raspelmaschine gemessen, und sowohl Durchmesser- wie auch Gewichtsverlust der Proben wurden aufgezeichnet. Die Testergebnisse für Durchmesser- und Gewichtsverlust waren in ausgezeichneter Übereinstimmung miteinander und ergaben das gleiche Maß an Verbesserung für beiden Typen unserer Versuchspolster mit verbesserter Zusammensetzung. Die Laufpolster mit unserer verbesserten Zusammensetzung zeigten eine Verbesserung von 76% für die T-107-Laufpolster und von 34% für die T-142-Laufpolster.
• Die verbesserten elastomerischen Panzerlaufpolster zeigten sowohl beim Testen auf Wärmeaufbau wie auch beim Testen im Gelände eine höhere Innentemperatur. Die einzigartige Kombination des hochgesättigten Nitrilgummis und des Zink-Methylmethacrylats mit der Peroxid-Aushärtung ergibt jedoch eine unerreichte Wärmebeständigkeit, die vorzeitigen Verschleiß verhindert.
• Der Rißausbreitungswiderstand bezieht sich auf die Fähigkeit einer Gummiverbindung, die Rißausbreitung zu verzögern, wenn der Gummi einmal eingeschnitten worden ist, was beim Querfeldeinfahren passieren kann. Eine Rißausbreitung verschlimmert sich zum Aufreißen und gegebenenfalls Ausbrechen und Abbröckeln. Die Rißausbreitung wurde unter Verwendung eines Ross-Prüfgeräts gemessen. Die Proben wurden bei Umgebungstemperatur sowie nach Wärmealterung bei 121ºC (250ºF) getestet. Zusätzlich wurde der Widerstand gegen Rißbildung gemessen. Der Widerstand gegen Rißwachstum war bei Umgebungstemperaturen sowohl für die T-107- wie auch die T-142-Elastomerlaufpolster aus unserer verbesserten Zusammensetzung um 400% besser. Bei hoher Temperatur war der Rißausbreitungswiderstand bei unseren T-107-Laufpolstern auf das 22-fache verbessert, während sie für die T-142-Laufpolster auf das 36- fache gegenüber den Zusammensetzungen aus der Standardproduktion verbessert war.
• Zwei Leistungstestprogramme wurden unter Verwendung entsprechend geformter Panzerlaufpolster durchgeführt, um die Leistung von Laufpolstern aus der Standard-Styrol-Butadien-Zusammensetzung gegenüber der erfindungsgemäßen Nitrilgummizusammensetzung auf echten Kettenfahrzeugen zu vergleichen. Zwei Fahrzeugtypen wurden benutzt, um die Geländeversuche auszuführen, nämlich ein Hindernisräumfahrzeug (COV), also ein Pionier-Kettenfahrzeug mit einem Gewicht von etwa 72 Tonnen, und ein M-60-Kampfpanzer mit einem Gewicht von etwa 40 Tonnen. Das Testen der COV-Laufpolster (T-107-Laufpolster) wurde über einem schwierigen Kurs durchgeführt, der so ausgelegt war, daß er alle möglichen betrieblichen und geländemäßigen Faktoren kombiniert, die für den Einsatz relevant erscheinen. Der Testplan für den M-60-Geländetest wurde so ausgelegt, daß er 3 Phasen umfaßte, die aus einer (2000 Meilen) 3200 km langen gepflasterten Strecke, (900 Meilen) 1440 km hügeliger Querfeldeinstrecke und einer (1000 Meilen) 1600km Kombinationsstrecke bestanden. Alle diese Tests wurden mit Panzerlaufpolstern erfolgreich durchgeführt, die aus unserer verbesserten Zusammensetzung hergestellt waren, die Gegenstand dieser Erfindung ist.
• Vollständige Ergebnisse des COV-T-107-Kettenlaufpolstergeländetests und Ergebnisse vom Geländetest mit den T-142- Panzerlaufpolstern auf dem M-60-Panzer bestätigen, daß ein deutlicher technologischer Durchbruch bei der Leistungfähigkeit von Kettenfahrzeuglaufpolstern gelungen ist. Das COV wurde ursprünglich auf insgesamt (1600 Meilen) 2560 km einschließlich Abschnitten auf hartem Untergrund und allen Geländearten getestet. Der Verschleiß der Laufpolster mit unserer neuen Gummizusammensetzung war beträchtlich geringer als bei dem für Panzerlaufpolster verwendeten herkömmlichen Gummi. Weitere Tests haben die stark verbesserte Leistungsfähigkeit über (3.000 Meilen) 4800 km mit immer noch keinen Ausfallerscheinungen bestätigt, obwohl ein gewisser Abriebverschleiß evident ist. Die ausgewerteten Ergebnisse zeigen, daß die Laufpolster mit unserer neuen Zusammensetzung eine Betriebsstandzeit oberhalb von etwa 3500 Meilen haben, während die Laufpolster aus der Standardproduktion eine mittlere Betriebsstandzeit von (1200 Meilen) 1920 km unter ähnlichen Testbedingungen haben.
• Während des Abschnitts des M-60-Geländetests mit gepflasterter Strecke fielen Laufpolster aus der Standardproduktion im Mittel nach (1200 Meilen) 1920 km aus. Die Laufpolster mit unserer beschriebenen verbesserten Gummizusammensetzung wurden über (2000 Meilen) 3200 km getestet, also über die maximale im Testplan für die gepflasterte Strecke vorgesehene Dauer. Am Ende des Tests zeigte der begrenzte Verschleiß der Laufpolster mit der neuen Zusammensetzung eine zu erwartende Betriebsstandzeit von (3400 Meilen) 5440 km an, eine bisher bei irgendwelchen herkömmlichen Gummilaufpolstern niemals erreichte Lebensdauer. Anschließende tatsächliche Geländeversuche haben fortgesetzte gute Einsatzfähigkeit bei über (3000 Meilen) 4800 km der gleichen gepflasterten Strecke bewiesen.
• Die obigen Ergebnisse zeigen die überragende Standzeit unserer verbesserten elastomerischen Zusammensetzung über diejenige, die bei den Standardlaufpolstern verwendet wird. Die Standzeit der Laufpolster mit unserer verbesserten Zusammensetzung auf gepflasteter Straße ist 3 mal besser als die der Standardlaufpolster. Bei den strengeren Querfeldeinmanövern zeigen die verbesserten Laufpolster eine Standzeit, die 2,5 mal länger als die der Standardlaufpolster ist.
• Es ist zu betonen, daß zwischen dem M-60 und dem COV ein beträchtlicher Gewichtsunterschied vorliegt; der M-60 wiegt 10 etwa 45 Tonnen gegenüber den 72 des COV. Dieser Gewichtsunterschied an sich kann für die Differenz der Laufpolsterleistungsfähigkeit zwischen den beiden Fahrzeugen eine Rolle spielen, aber es verbleibt die Tatsache, daß für beide Fahrzeuge unsere verbesserte Zusammensetzung bis zu mehr als der doppelten Standzeit eines Standardproduktions-Panzerlaufpolsters führt.
• Es versteht sich, daß, weil das hochgesättigte Nitril besondere Eigenschaften im Hinblick auf Ozon-, Wärme- und Witterungbeständigkeit zeigt, die sowohl im Gelände wie auch im abgestellten Zustand einer Verschlechterung vorbeugt, keine Notwendigkeit zum Einbezug eines gesonderten Antiozonmittels zur Verhinderung eines Ozonangriffs bestand. Die Zugabe eines solchen Bestandteils wäre eine nutzlose Verschwendung. Außerdem zeigte die verbesserte Gummizusammensetzung Selbstverlöschungseigenschaften, wenn sie einer offenen Flamme ausgesetzt wurde. Sie zeigte auch Beständigkeit gegen Mittel zur Dekontaminierung chemischer Kampfstoffe, nämlich eine Beibehaltung der Zugfestigkeit von über 90% nach Eintauchen in eine DS-2-Flüssigkeit während 24 Stunden. DS-2 ist das Allzweck-Dekontaminierungsmittel der US-Army gegen chemische Kampfstoffe.
• Aus der vorstehenden detaillierten Beschreibung geht hervor, daß eine stark verbesserte elastomerische Zusammensetzung entwickelt worden ist, welche alle Zielsetzungen erfüllt und die oben beschriebenen Vorteile aufweist. Während einige spezifische Testbeispiele mehr im einzelnen für Panzergleiskettenlaufpolster-Anwendungen beschrieben worden sind, versteht es sich, daß auch andere Variationen der Zusammensetzung und andere mögliche Einsatzbereiche wie beispielsweise Widerlager oder Anschläge für Geschütze großen Kalibers, und flexible elastomerische Schürzen für Luftkissenfahrzeuge im Bereich der Erfindung liegen. Demgemäß wird auf die anliegenden Patentansprüche zur Bestimmung des Schutzbereichs insoweit verwiesen, als der Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen und andere Anwendungen ohne Abweichen von Erfindungsgedanken und Schutzbereich diese Erfindung wählen kann.

Claims (26)

1. Vulkanisierbare elastomerische Zusammensetzung, bestehend aus einer einzigartigen Kombination von jeweiligen Polymer-, Füllstoff-, Vulkanisations- und Antiabbausystemen, wobei

A) das Polymersystem aus einer Gruppe ausgewählt ist, die umfaßt

a) etwa 100 Gewichtsteile hochgesättigten Nitrilpolymer,

b) ein Gemisch aus 80 bis 90 Gewichtsteilen des hochgesättigten Nitrilpolymers und 10 bis 20 Gewichtsteilen carboxyliertem Nitril, und

c) ein Gemisch aus 45 bis 90 Teilen des hochgesättigten Nitrilpolymers und 1 bis maximal 5 Teilen carboxyliertem Polymer sowie 5 bis 50 Teilen Nitrilgummi, und

B) das Vulkanisationssystem besteht aus

a) 1,5 bis 30 Gewichtsteilen eines Metalloxids, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die mindestens Zinkoxid und Magnesiumoxid enthält

b) 25 bis 50 Gewichtsteilen eines Metall-Methylmethacrylatharzes, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, das mindestens aus einem Zink-Methylmethacrylatharz und einem Zink-Dimethylmethacrylatharz besteht,

c) einer Vulkanisationsverbindung aus 0,25 bis 3 Teilen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die umfaßt

i) Dicumylperoxid

ii) Derivate von Dicumylperoxid,

iii) Schwefel, und

iv) Schwefeldonatorchemikalien,

C) das Füllstoffsystem 15 bis 25 Gewichtsteile eines hochverstärkenden Füllstoffmaterials aufweist, wobei das Fullstoffmaterial aus der Gruppe auswählbar ist, die umfaßt

a) mittelverarbeiteter Kanalruß, und

b) Rußteilchen des Typs, der aus einer Untergruppe ausgewählt ist, der N-110, N-121, N-220 und N-330 nach den Bezeichnungen gemäß ASTM D-1765 enthält.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Antiabbausystem 0,25 bis 2,0 Gewichtsteile eines Antioxidationsmittels aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die mindestens die Antioxidationsmittel aus den jeweiligen Familien der

a) Chinoline,

b) substituierten Para-Phenylendiamine (PPD), und

c) gestörten Bisphenole enthält.

3. Vulkanisierbare elastomerische Zusammensetzung, enthaltend eine Kombination aus jeweiligen Polymer-, Füllstoff-, Vulkanisations- und Antiabbausystemen, wobei

A) das Polymersystem aus einer Gruppe ausgewählt ist, die enthält

a) etwa 100 Gewichtsteile hochgesättigten Nitrilpolymer,

b) ein Gemisch aus 80 bis 90 Gewichtsteilen hochgesättigtem Nitrilpolymer und 10 bis 20 Gewichtsteilen carboxyliertem Nitril, und

c) ein Gemisch aus 45 bis 90 Teilen hochgesättigtem Nitrilpolymer, 1 bis maximal 5 Teilen carboxyliertem Nitrilpolymer, und 5 bis 50 Teilen Nitrilgummi,

B) das Füllstoffsystem 15 bis 25 Gewichtsteile eines hochverstärkenden Füllstoffmaterials aufweist,

C) das Vulkanisationssystem aufweist

a) 1,5 bis 30 Gewichtsteile eines Metalloxids, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die mindestens Zinkoxid und Magnesiumoxid enthält,

b) 25 bis 50 Gewichtsteile eines Metall-Methylmethacrylatharzes, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die mindestens ein Zink-Methylmethacrylatharz und ein Zink-Dimethylmethacrylatharz enthält,

c) eine Vulkanisationsverbindung aus 0,25 bis 3 Teilen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die besteht aus

i) Dicumylperoxid

ii) Derivaten von Dicumylperoxid

iii) Schwefel, und

iv) Schwefeldonatorchemikalien, und

D) das Antiabbausystem 0,25 bis 2,0 Gewichtsteile eines Antioxidationsmittels aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Antioxidationsmitteln aus den jeweiligen Familien der

a) Chinoline,

b) substituierten Para-Phenylendiamine (PPD), und

c) gestörten Bisphenolen besteht.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Füllstoffsystem so modifiziert ist, daß es ein Gemisch aus den Kohlenstoffteilchen zusammen mit 1 bis 15 Teilen geräuchertem Siliziumoxid enthält, das zu den insgesamt 15 bis 25 Gewichtsteilen des hochverstärkenden Füllstoffs beiträgt.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das Antiabbausystem aus 0,25 bis 2 Gewichtsteilen polymerisiertem 1,2-Dihydro- 2,2,4-Trimethyl-Chinoline-Antioxidationsmittel (TMQ) besteht.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das Antiabbausystem aus 0,25 bis 2 Gewichtsteilen eines substituierten Para- Phenylendiamins (PPD) besteht.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das Antiabbausystem ein substituiertes Para-Phenylendiamin (PPD) aufweist, das N- Isopropylphenyl-p-Phenylendiamin ist.

8. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei der hochgesättigte Nitrilpolymer nach Absatz A einen Ungesättigtheitsgrad im Bereich zwischen 2,5 % und 5 % hat, und wobei die Vulkanisationsverbindung aus einem Tetra- Methylthiuram-Disulfid besteht.

9. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, die hochgesättigten Nitrilgummi enthält, der einen Ungesättigtheitsgrad im Bereich zwischen 1 % und 20 % hat und bei welchem die Vulkanisationsverbindung aus Dicumylperoxid besteht.

10. Vulkanisierbare elastomere Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polymersystem aus etwa 100 Gewichtsteilen eines hochgesättigten Nitrilpolymers besteht.

11. Verfahren zur Zubereitung einer vulkanisierbaren elastomerischen Zusammensetzung, mit Herstellung eines Gemisches aus

A) etwa 100 Gewichtsteilen hochgesättigtem Nitrilpolymer,

B) 15 bis 25 Gewichtsteilen eines hochverstärkenden Füllstoffs,

C) einem Vulkanisationsgemisch, das enthält

a) 1,5 bis 30 Gewichtsteile eines Metalloxids, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die mindestens Zinkoxid und Magnesiumoxid enthält,

b) 20 bis 50 Gewichtsteile eines Metall-Methylmethacrylatharzes, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die mindestens ein Zink-Methylmethacrylatharz und ein Zink-Dimethylmethacrylatharz enthält,

c) eine Vulkanisationsverbindung aus 0,25 bis 3 Teilen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die enthält

i) Dicumylperoxid,

ii) Derivate von Dicumylperoxid

iii) Schwefel, und

iv) Schwefeldonatorchemikalien, und

D) einem Antiabbaugemisch, das 0,25 bis 2 Gewichtsteile eines Antioxidationsmittels aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die mindestens die Antioxidationsmittel aus den jeweiligen Familien der

a) Chinoline,

b) substituierten Para-Phenylendiamine (PPD), und

c) gestörten Bisphenole enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Mischen des unter A) genannten Polymers alternativ das Mischen aus 80 bis 90 Teilen des hochgesättigten Nitrils mit 10 bis 20 Teilen carboxyliertem Nitril umfaßt.

13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Mischen des unter A) genannten Polymers als alternativ das Mischen von 45 bis 90 Teilen des hochgesättigtem Nitrils mit 1 bis maximal 5 Teilen eines carboxylierten Nitrils und außerdem mit 5 bis 50 Teilen eines Nitrilgummis umfaßt.

14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Mischen des Füllstoffmaterials nach B) das Auswählen der angegebenen Füllstoffmengen aus einer Gruppe umfaßt, die enthält

a) mittelverarbeiteten Kanalruß, und

b) Rußteilchen, die aus einer Untergruppe ausgewählt sind, die aus N-110, N-121, N-220 und N-330 nach den Bezeichnungen ASTM D-1765 besteht.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Füllstoffmaterial so modifiziert oder weiter verschnitten ist, daß dies ein Gemisch aus den Kohlenstoffteilchen zusammen mit 1 bis 15 Teilen geräuchertem Siliziumoxid enthält, das zu den insgesamt 15 bis 25 Gewichtsteilen des hochverstärkenden Materials beiträgt.

16. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Antioxidationsmittel polymerisiertes 1,2-Dihydro-2,2,4-Trimethyl-Chinolin- Antioxidationsmittel (TMQ) ist.

17. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Antioxidationsmittel Para-Phenylendiamin (PPD) ist.

18. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Antioxidationsmittel als N-Isopropylphenyl-p-Phenylendiamin bekannt ist.

19. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Mischen mit dem unter A) genannten Polymer die Verwendung eines Polymers mit einem Ungesättigtheitsgrad im Bereich von 2,5 % und 5 % und außerdem das Verwenden einer Vulkanisationsverbindung umfaßt, die aus einem Schwefeldonator-N-Cyclohexyl-2-Benzothiazol- Sulfenamid besteht.

20. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Mischen mit dem unter A) genannten Polymer die Verwendung eines Polymers mit einem Ungesättigtheitsgrad im Bereich zwischen 2,5 % und 5 % und außerdem die Verwendung einer Vulkanisationsverbindung umfaßt, die aus Tetra-Methylthiuram-Disulfid besteht.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei das Polymermaterial nach A) alle Sorten hochgesättigtes Nitril enthält, und wobei die gewählte Vulkanisationsverbindung nach C)c) gemäß Anspruch 11 Dicumylperoxid ist.

22. Verfahren zur Herstellung eines formgepreßten Raupengliedprodukts, das einen Zusammenbau mit metallenen Montageplatten in Kombination mit dem aus einer der in den Ansprüchen 1 bis 10 definierten Zusammensetzungen erhaltenen Vulkanisat aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

a) Herstellen eines Vorformblocks vorgegebener Größe aus der vulkanisierbaren Zusammensetzung,

B) Beschichten der metallenen Montageplatten mit einem geeigneten wärmeaktivierten Klebstoff,

C) Vorheizen des Vorformblocks auf etwa 82º C (180º F),

B) Vorheizen der metallenen Montageplatten ebenfalls auf etwa 82º C (180º F),

E> Zusammensetzen der Montageplatten und des Vorformblocks in einer Form, die auf etwa 165º C (330º F) vorgeheizt worden ist, was einer Voreinstelltemperatur einer Druckpresse entspricht,

F) Schließen der Form und der Druckpresse, während die Preßtemperatur von etwa 177º C (350º F) aufrechterhalten wird,

G) Gleichzeitiges Aufrechterhalten eines Minimaldrucks von etwa 13,8 bar (200 p.s.i.) innerhalb der Form während einer Dauer von etwa 80 Minuten, und

H) Anschließendes Herausnehmen des Produkts aus der Druckpresse und der Form.

23. Vulkanisatprodukt, das durch Erwärmen und Formpressen der in einem der Ansprüche 1 bis 10 definierten Zusammensetzungen unter Verwendung anwendbarer Formen und bedarfsgemäßer Produkteinsetze, mit welchem das Vulkanisat verbunden wird, hergestellt wird, wobei das Vulkanisatprodukt von vorgegebener Größe und Form ist, um ein bestimmtes elastomerisches Bauteilfamilienmitglied einer Gruppe von elastomerischen Bauteilfamiliengmitgliedern darzustellen, zu denen Raupenglieder, Laufräder und Buchsen gehören, die alle im Zusammenhang mit einem Panzerkettensystem einsetzbar sind.

24. Vulkanisierbares Produkt, das nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 21 hergestellt ist, wobei das Produkt irgendeines von verschiedenen elastomerhaltigen Bauteilfamilienmitgliedern von verschiedenden ausgewählten jeweiligen Familiengruppen darstellen kann, die umfassen

a) Panzerkettenbauteile, die mindestens Raupenglieder, Laufräder und damit zusammenhängende Buchsen enthalten, die alle bei Panzerkettensystemen einsetzbar sind,

b) verschiedene elastomerische Anschlag- und Stopper- oder Begrenzerbauteile, die wiederholt durch sich bewegende Mechanismen anschlagbar sind, und

c) verschiedene mindestens halbflexible Mitglieder der Familie Ablenkplatten und Schürzen, die bei verschiedenen Luftkissenfahrzeugen einsetzbar sind,

wobei die Produktherstellung unter Verwendung bekannter Preßformausrüstung und Baugruppenverfahren im Zusammenhang mit zugeordneten verbindbaren metallischen und nichtmetallischen Produktkomponenten erfolgt, und

wobei für mindestens gewisse Familienmitglieder die elastomerische Zusammensetzung beispielsweise durch Extrudieren und Formen in Blöcke vorgegebener Größe geeignet vorgeformt wird, welche anschließend jeweils vorerwärmt und mit den betreffenden zuordnungsfähigen verbindbaren Produktkomponenten wie beispielsweise Gliedmontageplatten, Radnabenbauteile und Lagerhülsen in einer bedarfsgerecht gestalteten vorgeheizten Form zusammengesetzt werden,

wobei das Vulkanisat-Endprodukt durch bedarfsweise Heiz- und Formpreßverfahren hergestellt wird.

25. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polymersystem aus der Gruppe ausgewählt ist, das besteht aus:

a) etwa 100 Gewichtsteilen hochgesättigtem Nitrilpolymer mit einem Ungesättigtheitsgrad im Bereich zwischen 1 % und 5 %,

b) einem Gemisch aus 80 bis 90 Gewichtsteilen hochgesättigtem Nitrilpolymer mit einem Ungesättigtheitsgrad im Bereich zwischen 1 % und 5 % und aus 10 bis 20 Gewichtsteilen carboxyliertem Nitril, und

c) einem Gemisch aus 45 bis 90 Teilen hochgesättigtem Nitrilpolymer mit einem Ungesättigtheitsgrad im Bereich zwischen 1 % und 5 % und 1 bis maximal 5 Teilen carboxyliertem Nitrilpolymer sowie 5 bis 50 Teilen Nitrilgummi.

26. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Polymersystem aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus:

a) etwa 100 Gewichtsteilen hochgesättigtem Nitrilpolymer mit einem Ungesättigtheitsgrad im Bereich zwischen 1 % und 5 %,

b) einem Gemisch aus 80 bis 90 Gewichtsteilen hochgesättigtem Nitrilpolymer mit einem Ungesättigtheitsgrad zwischen 1 % und 5 % und 10 bis 20 Gewichtsteilen carboxyliertem Nitril, und

c) einem Gemisch aus 45 bis 90 Teilen hochgesättigtem Nitrilpolymer mit einem Ungesättigtheitsgrad im Bereich zwischen 1 % und 5 % und 1 bis maximal 5 Teilen carboxyliertem Nitrilpolymer, sowie 5 bis 50 Teilen Nitrilgummi.