DE69706854T2

DE69706854T2 - Verwendung einer chemischen verbindung zur erhöhung des uhf aufnahmevermögens

Info

Publication number: DE69706854T2
Application number: DE69706854T
Authority: DE
Inventors: Theo Al; Michel Longuet; Michael Smith; S Whitehouse
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 2002-06-13
Anticipated expiration: 2017-07-10
Also published as: JP2008007787A; HUP9904332A2; CA2260252A1; BR9710260A; SK2999A3; WO1998001503A1; NO990087L; AR007844A1; EP0909289B1; CZ297708B6; ID18852A; CN1228795A; DE69706854D1; CN1158344C; CZ5999A3; MY119083A; AU3730497A; NO990087D0; TW492990B; EP0909289A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die ein Füllmaterial, eine chemische Verbindung und ein Polymer umfasst. Ein bevorzugtes Füllmaterial umfasst Ruß und bevorzugte Polymere umfassen Ethylen-haltige Polymere wie Ethylen-Propylen-Copolymer oder Ethylen-Propylen-Terpolymere. Die vorliegende Erfindung betrifft auch Erzeugnisse, die diese Zusammensetzungen enthalten.

Hintergrund der Erfindung

Polymerzusammensetzungen werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, auch als sogenannter "industrieller Kautschuk". Industrieller Kautschuk wird für Schläuche, Gurte, elektrische Kabelisolierungen, Abdichtungen für Automobile und in der Industrie, Profile und Formteile verwendet. Viele Erzeugnisse, bei denen industrieller Kautschuk verwendet wird, werden mittels Extrusionstechniken hergestellt, d. h. die Polymerzusammensetzung wird durch eine Düse extrudiert, dann abgekühlt oder chemisch gehärtet.
Füllstoffe werden in Polymerzusammensetzungen oftmals verwendet, um den Polymerzusammensetzungen erwünschte Eigenschaften, wie Verstärkung, Pigmentierung und/oder Leitfähigkeit zu verleihen. Ruße sind in großem Umfang als Füllstoffe und verstärkende Pigmente beim Kompundieren und Herstellen von Polymerzusammensetzungen eingesetzt worden. Ruße werden im allgemeinen auf der Basis einer oder mehrerer ihrer Eigenschaften charakterisiert, die ihre Oberfläche, Oberflächenchemie, Aggregatgröße und Partikelgröße umfassen. Die Eigenschaften von Rußen werden durch Tests, die in der Technik bekannt sind, analytisch bestimmt, einschließlich Iodzahl (I&sub2;-Zahl) und Dibutylphthalatadsorption (DBP).
Die Dispersionseigenschaften (Dispergierbarkeit) eines Füllstoffs sind für die Verwendung von Füllstoffen in Polymerzusammensetzungen relevant. Im allgemeinen sind Füllstoffe vorteilhaft, die in Polymerzusammensetzungen leicht dispergierbar sind.
Viele Typen von Polymerzusammensetzungen werden mittels eines UHF- Mikrowellenhärtungsverfahrens gehärtet. Das Härten mittels UHF-Mikrowellen gewinnt aufgrund seiner hohen Härtungseffizienz und anderer erwünschter Eigenschaften zunehmend an Bedeutung. Auf diesem Gebiet versteht man unter UHF-Mikrowellenhärten ein Härtungsverfahren, bei dem Ultrahochfrequenz-MikroweUen (von 300 bis 3000 Megahertz (megacycles per second oder "MHz")) eingesetzt werden. Polymerzusammensetzungen, die für UHF-Mikrowellenhärten empfänglicher sind, weisen eine raschere Erwärmungsrate auf und sind daher für das Verarbeiten des Materials vorteilhaft.
Im allgemeinen sind Polymerzusammensetzungen, die Ruße mit einer großen Oberfläche aufweisen, für das Härten mit UHF-Mikrowellen empfänglicher. Ruße mit einer großen Oberfläche sind jedoch häufig in Polymerzusammensetzungen schwierig zu dispergieren. Es wäre daher vorteilhaft, eine Rußzusammensetzung zu besitzen, die in Polymerzusammensetzungen leicht dispergierbar ist und/oder die der Polymerzusammensetzung eine erhöhte UHF-Empfänglichkeit verleiht.
Die internationale Patentveröffentlichung Nr. WO 96/21698 von Cabot Corporation weist ein früheres Prioritätsdatum auf als die vorliegende Erfindung, wurde jedoch nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Erfindung veröffentlicht, wodurch sie aufgrund Artikel 54(3) EPÜ gemäß Artikel 158 EPÜ relevant wird. Das Dokument beschreibt Rußzusammensetzungen, die ethoxylierte Ester oder Polyether und Ruß umfassen. Die erhaltene Zusammensetzung ist ein freifließendes, wenig staubendes, abriebfestes Rußpellet. Die Rußzusammensetzungen können in die meisten polymeren Systeme eingearbeitet werden und die polymeren Systeme sind besonders brauchbar als Halbleiterzusammensetzungen oder als Masterbatchzusammensetzungen.
In der internationalen Patentveröffentlichung Nr. WO 96110601 von Cabot Corporation werden schäumbare EPDM-Zusammensetzungen beschrieben, die EPDM und Ruß mit einem CTAB von etwa 50-60 m²/g und einem DBP von 90-115 cm³/100 g und ein Blähmittel umfassen. Die Zusammensetzungen sind brauchbar, wenn UH F-Mikrowellenhärten eingesetzt wird.
Die internationale Patentveröffentlichung Nr. WO 94/05725 von Cabot Corporation beschreibt Zusammensetzungen, die EPDM und spezifizierte Ruße in einer Menge von 100 bis 300 Gewichtsteilen EPDM umfassen. Wenn sie geformt oder extrudiert werden, zeigen die Zusammensetzungen entweder eine hochglänzende oder eine texturierte matte Oberfläche.
In der internationalen Patentveröffentlichung Nr. WO 93/10195 von Cabot Corporation werden Ruße beschrieben, die eine I&sub2;-Zahl von 48-58 mg/g, einen CTAB von 45-55 m²/g, eine Tönung von 68-75%, einen CDBP von 90-100 cm³/100 g und einen DBP von 122-132 cm³/100 g aufweisen. Die Zusammensetzungen sind besonders gut für die Herstellung von Kautschukzusammensetzungen geeignet, die beim Extrudieren eine verminderte Schrumpfung zeigen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt Zusammensetzungen und Erzeugnisse bereit, die die zuvor dargelegten Vorteile sowie andere Vorteile erreichen.
Die vorliegende Erfindung stellt die Verwendung einer chemischen Verbindung zur Erhöhung der UHF-Empfänglichkeit einer polymeren Zusammensetzung bereit, die umfasst:
ein Ethylen-haltiges Polymer;
50 bis 250 Gewichtsteile eines Füllmaterials pro 100 Gewichtsteile Ethylenhaltiges Polymer (50 bis 250 phr); und
0,05 bis 50 Gewichtsteile einer chemischen Verbindung pro 100 Gewichtsteile Ethylen-haltiges Polymer (0,05 bis 50 phr), wobei die chemische Verbindung die Struktur A-B-[(C)y]X D aufweist, in der:
A einen oder mehrere der folgenden Reste umfasst: Wasserstoff, eine Alkylgruppe, eine Arylgruppe oder eine Alkylarylgruppe;
B eine brückenbildende Gruppe zwischen A und C ist, die eine oder mehrere der folgenden Gruppen umfasst: Ether, eine Carbonsäure, eine 1,2-Dicarbonsäure, die von einem Anhydrid abgeleitet ist, ein Amin, ein Amid, ein Sulfat, ein Sulfonat, ein Phosphat oder einen Carbonsäureester eines mehrwertigen Alkohols, der 2 bis 6 Hydroxylgruppen enthält;
C eine Ethylenoxidstruktureinheit umfasst;
D einen oder mehrere der folgenden Reste umfasst: Wasserstoff, eine Alkylgruppe, ein Alkali- oder ein Erdalkalimetall;
y gleich 0 bis 200 ist; und
x = 1, 2, 3,4 oder 5 ist.
Die Zusammensetzung kann darüber hinaus umfassen: 0 bis 200 Gewichtsteile eines Öls pro 100 Gewichtsteile Ethylen-haltiges Polymer (0 bis 200 phr).
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hergestelltes Erzeugnis. Das Erzeugnis kann einen extrudierten Gegenstand, einschließlich eines Profils, eines Rohrs, eines Bands oder eines Films; eines Schlauchs, eines Gurts oder eines Formteils umfassen.
Gemäß einem Aspekt der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist die Zusammensetzung empfänglich für UHF-Mikrowellenhärten.
Gemäß einem anderen Aspekt der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann das Füllmaterial während seiner Herstellung in der Zusammensetzung leicht dispergiert werden.
Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse sind aus ähnlichen Gründen vorteilhaft.
Weitere Details und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in der folgenden ausführlicheren Beschreibung dargelegt.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung einer chemischen Verbindung bereitgestellt, die die UHF-Empfänglichkeit bzw. das UHF-Aufnahmevermögen einer polymeren Zusammensetzung erhöht, die
ein Ethylen-haltiges Polymer;
50 bis 250 Gewichtsteile eines Füllmaterials pro 100 Gewichtsteile Ethylenhaltiges Polymer (50 bis 250 phr) und
0,05 bis 50 Gewichtsteile einer chemischen Verbindung pro 100 Gewichtsteile Ethylen-haltiges Polymer (0,05 bis 50 phr) umfasst, wobei die chemische Verbindung die Struktur A-B-[(C)y]x-D aufweist, in der:
A einen oder mehrere der folgenden Reste umfasst: Wasserstoff, eine Alkylgruppe, eine Arylgruppe; oder eine Alkylarylgruppe, vorzugsweise eine Alkylgruppe, bevorzugter eine Alkylgruppe mit 8 bis 65 Kohlenstoffatomen;
2 eine Brücken-bildende Gruppe zwischen A und C ist, die eine oder mehrere der folgenden Gruppen umfasst: Ether, eine Carbonsäure, eine 1,2-Dicarbonsäure, die von einem Anhydrid abgeleitet ist, ein Amin, ein Amid, ein Sulfat, ein Sulphonat, ein Phosphat oder einen Carbonsäureester eines mehrwertigen Alkohols, der 2 bis 6 Hydroxylgruppen enthält;
C eine Ethylenoxid-Struktureinheit umfasst;
D einen oder mehreren der folgenden Reste umfasst: Wasserstoff, eine Alkylgruppe, ein Alkali- oder ein Erdalkalimetall; vorzugsweise Wasserstoff oder im Falle einer Alkylgruppe vorzugsweise Methyl oder im Falle eines Alkali- oder Erdalkalimetalls vorzugsweise Natrium oder Kalium;
y gleich 0 bis 200, vorzugsweise 5 bis 40 ist und
x = 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei vorzugsweise
wenn B einen Ether, eine Carbonsäure, ein Sulphat oder ein Sulphonat umfasst, dann x = 1;
wenn B ein Amin, Amid oder ein Phosphat umfasst, dann x = 2;
wenn B eine 1,2-Dicarbonsäure umfasst, dann x = 1 oder 2;
wenn B einen Ester eines mehrwertigen Alkohols mit 2 bis 6 Hydroxylgruppen umfasst
x = 1, 2, 3,4 oder 5.
Die Zusammensetzung kann darüber hinaus umfassen: 0 bis 200 Gewichtsteile eines Öls pro 100 Gewichtsteile Ethylen-haltiges Polymer (0 bis 200 phr).
Bevorzugte chemische Verbindungen umfassen: Fettalkoholethoxylate, Fettsäureethoxylate, Fettsäureaminethoxylate, Fettsäureamidethoxylate, Glyzerin und Sorbitanesterethoxylate.
Beispiele für Ethylen-haltige Polymere, die zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung geeignet sind, umfassen: Homo-, Co-oder Terpolymere und Pfropfpolymere von Ethylen, wobei die Comonomere ausgewählt sind aus Buten, Hexen, Propen, Okten, Vinylacetat, Acrylsäure, Methacrylsäure, Estern von Acrylsäure, Esstern von Methacrylsäure, Maleinanhydrid, Halbestern von Maleinanhydrid und Kohlenmonoxid. Vorzugsweise umfasst das Ethylen-haltige Polymer: ein Ethylen- Propylen-Copolymer oder ein Ethylen-Propylen-Terpolymer. Bevorzugter umfasst das Ethylen-haltige Polymer Ethylen-Propylendienmonomer (EPDM).
Zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung geeignete Füllmaterialien umfassen Kohlenstoff-artige Füllmaterialien wie Ruß und Graphit, Komposite, die Ruß und Metalloxid (z. B. Silika) umfassen und Mischungen, die solche Kohlenstoff-artigen Füllmaterialien enthalten.
Geeignete Öle umfassen aromatische Öle, naphthenische Öle, hydrierte naphthenische Öle, paraffinische Öle und Pflanzenöle.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann andere herkömmliche Additive enthalten, wie beispielsweise Coagenzien, zusätzliche Füllmaterialien, Verarbeitungszusätze, Kohlenwasserstofföle, Stabilisatoren, Beschleuniger, Antioxidationsmittel, Härtungsmittel, Vinylsilan und deren Gemische.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Zusammensetzung härtbar.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können hergestellt werden, indem das Polymer, der Füllstoff und die chemische Verbindung auf eine beliebige Weise, die in der Technik zum Kombinieren von Polymeren und teilchenförmigen Komponenten bekannt ist, physikalisch vermischt werden. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ist das Kompundieren unter Verwendung eines Batch- oder kontinuierlichen Mischers wie beispielsweise eines Banbury-Mischers, eines Doppelschrauben-Extruders oder eines Busskneters. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen könne auf in der Technik übliche Weise gehärtet werden.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können auch durch Vorbehandeln des Füllmaterials mit der chemischen Verbindung und anschließendes physikalisches Mischen des behandelten Füllmaterials und des Polymers hergestellt werden. Ein hier als behandeltes Füllstoffmaterial bezeichnetes Material umfasst ein Füllmaterial und eine chemische Verbindung.
Wie zuvor dargelegt, ist ein zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignetes Füllmaterial ein Kohlenstoffartiges Material. Ein bevorzugtes Kohlenstoffartiges Material ist Ruß. Der Ruß kann ein beliebiger Ruß sein, wie beispielsweise ein Furnace-Ruß, ein Thermalruß, ein Acetylenruß und ein durch ein Vergasungsverfahren hergestellter Ruß. Obwohl jeder Ruß in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendet werden kann, weist die Rußkomponente des behandelten Füllmaterials eine Iodzahl (I&sub2;-Zahl) von 10 bis 70 mg/g, vorzugsweise 10 bis 40 mg/g und einen Flocken-Dibutylphthalatabsorptionswert (DBP) von 30-150 cm³/100 g, vorzugsweise 80-130 cm³/100 g auf.
Ein bevorzugtes behandeltes Füllmaterial ist ein Ruß, der mit 0,1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-% einer chemischen Verbindung, bezogen auf das Gewicht des behandelten Füllmaterials, behandelt ist, wobei die chemische Verbindung die Struktur A-B-[(C)y]x-D aufweist, in der:
A umfasst: Wasserstoff, eine Alkylgruppe, eine Arylgruppe; eine Alkylarylgruppe, vorzugsweise eine Alkylgruppe, bevorzugter eine Alkylgruppe mit 8 bis 65 Kohlenstoffatomen; oder Gemische davon;
B eine Brücken-bildende Gruppe zwischen A und C ist, die umfasst: Ether, eine Carbonsäure, eine 1,2-Dicarbonsäure, die von einem Anhydrid abgeleitet ist, ein Amin, ein Amid, ein Sulfat, ein Sulfonat, ein Phosphat, einen Carbonsäureester eines mehrwertigen Alkohols mit 2 bis 6 Hydroxylgruppen;
C eine Ethylenoxidstruktureinheit umfasst;
D Wasserstoff, eine Alkylgruppe, ein Alkali-, ein Erdalkalimetall oder Gemische davon; vorzugsweise Wasserstoff oder, im Falle einer Alkylgruppe, vorzugsweise Methyl oder im Falle eines Alkali- oder Erdalkalimetalls vorzugsweise Natrium oder Kalium umfasst;
y = 0 bis 200, vorzugsweise 5 bis 40 und
x = 1, 2, 3, 4, oder 5, vorzugsweise
falls B einen Ether, eine Carbonsäure, ein Sulfat oder ein Sulfonat umfasst, dann x = 1;
falls B ein Amin, Amid oder ein Phosphat umfasst, dann x = 2;
falls B eine 1,2-Dicarbonsäure umfasst, dann x = 1 oder 2;
falls B einen Ester eines mehrwertigen Alkohols mit 2 bis 6 Hydroxylgruppen Umfasst, x = 1, 2, 3, 4 oder 5.
Das behandelte Füllmaterial kann darüber hinaus 0 bis 50 Gew.-% eines Öles umfassen. Geeignete Öle umfassen herkömmliche Pelletisieröle und aromatische Öle, naphthenische Öle, hydrierte naphthenische Öle, paraffinische Öle, Pflanzenöle und/oder Gemische davon.
Ein behandeltes Füllmaterial, das zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen geeignet ist, kann auf beliebige in der Technik bekannte Art und Weise hergestellt werden, beispielsweise durch physikalisches Vermischen der Komponenten, Schmelzmischen der Komponenten oder Vereinigen der Komponenten während der Füllstoff pelletisiert wird. Das behandelte Füllmaterial kann in trockener Form durch ein herkömmliches Pelletisierverfahren hergestellt werden. Behandeltes Füllmaterial zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen kann beispielsweise hergestellt werden, indem ein Füllstoff, z. B. ein flockiger Ruß, in einem Nadelpelletisierer mit einer Dispersion in Kontakt gebracht wird, die eine chemische Verbindung enthält, wobei nasse Pellets gebildet werden und die nassen Pellets dann unter kontrollierten Temperatur- und Zeitparametern erwärmt werden, so dass die flüchtigen Stoffe von den Pellets entfernt werden, ohne dass die chemische Verbindung eine wesentlich Zersetzung erleidet.
Nadelpelletisierer, die zur Herstellung eines behandelten Füllmaterials zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendet werden können, sind in der Technik bekannt und umfassen den im US-Patent Nr. 3,528,785 beschriebenen Nadelpelletisierer. Im US-Patent Nr. 3,528,785 wird auch ein herkömmliches Pelletisierverfahren beschrieben, das zum Herstellen eines behandelten Füllmaterials zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eingesetzt werden kann.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Erzeugnis, das unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hergestellt wird. Das Erzeugnis kann ein extrudiertes Erzeugnis, wie beispielsweise ein Profil, Rohr, Band oder Film umfassen. Das Erzeugnis kann auch einen Schlauch, einen Gurt oder ein Formteil umfassen. Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse können unter Verwendung herkömmlicher, vom Durchschnittsfachmann verwendeter Techniken, hergestellt werden.
Die Effektivität und die Vorteile der verschiedenen Aspekte und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht, in denen die folgenden Testverfahren verwendet wurden.
Es wurden folgende Testverfahren bei der Bestimmung und Bewertung der analytischen Eigenschaften der in den folgenden Beispielen verwendeten Ruße eingesetzt. Der DBP (Dibutylphthalatadsorptionswert) der in den Beispielen verwendeten Ruße, angegeben in Kubikzentimeter DBP pro 100 Gramm Ruß (cm³/100g), wurde gemäß der in ASTM D2414 dargelegten Vorgehensweise bestimmt. Die Iodzahl (I&sub2;- Zahl) der in den Beispielen verwendeten Ruße, angegeben in Milligramm pro Gramm (mg/g), wurde gemäß dem ASTM-Testverfahren D1510 bestimmt.
Für die in den folgenden Beispielen beschriebenen Polymerzusammensetzungen wurden die Erwärmungsrate und die Erwärmungszeit, um 180ºC zu erreichen, bestimmt, wobei die folgenden Testverfahren verwendet wurden. Ein Teststück der Polymerzusammensetzung mit 6 mm (Millimeter) Durchmesser auf 40 mm Länge wurde einer Mikrowellenquelle von 60 Watt ausgesetzt. Die Temperaturveränderung in dem Teststück während der Exposition wurde unter Verwendung einer Temperatursonde gemessen und die Expositionszeit wurde mit einer Stoppuhr gemessen. Die Expositionszeit, die das Teststück benötigte, um 180ºC zu erreichen, wurde gemessen und die Erwärmungsgeschwindigkeit in ºC pro Sekunde wurde aus der Expositionszeit berechnet.
Bei den in der Beschreibung für die in den Beispielen verwendeten chemischen Verbindungen verwendeten Werten bezieht sich der HLB-Wert auf den hydrolipophilen Gleichgewichtswert, der durch das in Non-Ionic Surfactants Volume 23, herausgegeben von Martin Schick (Marcel Dekker Inc. (New York) 1987; ISBN 0- 8247-7530-9), Seite 440 beschrieben ist. Non-Ionic Surfactants Volume 23 gibt Gleichungen an, welche die Struktur des Surfactant-Moleküls zu dem HLB-Wert in Beziehung setzen. Der HLB-Wert wird auch in den folgenden Zeitungsartikeln diskutiert: Griffin W. C., J. Soc. Cosmetic Chemist, Band 1, Seiten 311 ff. (1949) und Band 5, Seiten 249 ff. (1954). Aus Daten, die sich auf die Gewichtsprozent Ethylenoxid in dem Molekül, die Verseifungszahl der Esterverknüpfung und den Säurewert der "Fett"- Säure beziehen, kann der HLB-Wert direkt aus einer der folgenden Gleichungen berechnet werden:
Für mehrwertige Fettsäureester:
HLB = 20 (1-S/A), wobei S = Verseifungszahl des Esters und A = Säurezahl der Säure; und
für ethoxylierte mehrwertige Alkohole:
HLB = (E + P)/5, wobei E = Gew.-% Ethylenoxid und P = Gew.-% des mehrwertigen Alkohols.

Beispiel 1

Beispiel 1 veranschaulicht die Vorteile der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen hinsichtlich der Empfänglichkeit für UHF-Mikrowellen.
Fünfzehn Zusammensetzungen, 1-15, wurden hergestellt, wobei die in Tabelle 1 angegebene Basisformulierung verwendet wurde.

Tabelle 1 - Formulierung der Zusammensetzung

Bestandteile / Gewichtsteile

VISTALON® 7500 EPDM 100
Zinkoxid 7,5
Sunpar®2280 Öl 75
Schwefel 1,0
Ruß, CB-1 115
Kezandol GR 5
Chemische Zusatzverbindung Polymerzusammensetzung 1 (Kontrolle) = 0 Gewichtsteile Polymerzusammensetzung 2-15 = 3 Gewichtsteile insgesamt
VISTALON® 7500 ist ein EPDM, der von EXXON Corporation, Wilmington, Delaware hergestellt und vertrieben wird.
Sunpar® 2280 Öl ist ein Öl, das von Sun Oil Company hergestellt und vertrieben wird.
Kezandol GR ist ein beschichtetes Kalziumoxid (ein Feuchtigkeitsfänger), der von Kettlitz GmbH hergestellt und vertrieben wird.
Der Ruß CB-1 ist ein Ruß mit einer Iodzahl von 43 mg/g und einem DBP von 125 cm³/100 g. Zusammensetzung 1 ist eine Kontrollzusammensetzung, die ohne eine chemische Zusatzverbindung hergestellt wurde. Zusammensetzung 2 ist ebenfalls eine Kontrollzusammensetzung, die mit einer chemischen Verbindung hergestellt wurde, die nicht zu der Erfindung gehört. Zusammensetzungen 3-15 sind Beispiele für erfindungsgemäße Zusammensetzungen.
Die in den Zusammensetzungen 2-15 verwendete chemische Zusatzverbindung ist in der folgenden Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2 - Chemische Zusatzverbindung
Gew.-Teile = Gewichtsteile (siehe Tabelle 1)
Die in den vorhergehenden Tabellen 1 und 2 angegebenen Bestandteile der Zusammensetzung wurden in einem Banbury-Mischer miteinander kompundiert, wobei das Kühlwasser bei 40ºC eingestellt war, die Rotorgeschwindigkeit bei 50 UpM und der Kolben bei 100.000 Pa (1 Bar) Druck. Der Mischzyklus war 4 Minuten nachdem die Verbindung auf eine rotierende kalte Zweiwalzenmühle (Kühlwassertemperatur 4000) übertragen wurde.
Nachdem ein kontinuierliches Band der Verbindung auf einer der Rotationswalzen gebildet worden ist, wurden die Härtungsmittel MBT (Mercaptobenzylthiazol) und TMTD (Tetramethylthiuramdisulfid), die beide eine Aktivität von 75% aufweisen, beide in einer Menge von 1,07 Gewichtsteilen, bezogen auf die zuvor genannte Zusammensetzung, zugegeben. Man ließ die Härtungsmittel sich 8 Minuten lang innig vermischen und entfernte dann die Verbindung in Form eines Blattes aus der Mühle und ließ es abkühlen.
Das Blatt wurde in kleine Teile von etwa 50 mm · 50 mm geschnitten und in einen Einschneckenextruder eingespeist, der bei einer Schneckengeschwindigkeit von 50 UpM und bei einem auf 80ºC erhitzten Gehäuse betrieben wurde. Eine Düse wurde am Ende des Extrudergehäuses positioniert, um einen Strang mit einem Durchmesser von 5 mm zu erhalten. Teile des extrudierten Strangs, 6 mm Durchmesser auf 40 mm Länge, wurden einer Mikrowellenquelle von 60 W ausgesetzt und die Rate der Temperaturänderung gemäß den zuvor im Detail beschriebenen Vorgehensweisen aufgezeichnet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3
Diese Ergebnisse veranschaulichen, dass die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen 3-15 im Vergleich zu den Kontrollzusammensetzungen 1 und 2 höhere Erwärmungsraten aufwiesen. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen 3- 15 weisen im Vergleich zu den Kontrollzusammensetzungen 1 und 2 eine verbesserte Empfänglichkeit für UHF-Mikrowellen auf.
Die in den vorhergehenden Tabellen beschriebenen Zusammensetzungen zeigen eine Verbesserung der UHF-Empfänglichkeit der Verbindungen. Dies erlaubt raschere Erwärmungsraten, die zu kürzeren Härtungszyklen führen. Die Reduktion der Härtungszeit kann beträchtliche Einsparungen bezüglich der Herstellungseffizienz bewirken.

Beispiel 2

Dieses Beispiel veranschaulicht ebenfalls die Vorteile der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hinsichtlich der Empfänglichkeit für UHF-Mikrowellen.
29 Zusammensetzungen, 16-44, wurden unter Verwendung der in der folgenden Tabelle 4 angegebenen Basisformulierung hergestellt.

Tabelle 4 - Formulierung der Zusammensetzung

Bestandteile / Gew.-Teile

VISTALON® 7500 EPDM 100
Zinkoxid 7,5
Sunpar® 2280 Öl 75
Schwefel 1,0
Ruß, CB-2 160
Kezandol GR 5
Chemische Zusatzverbindung Polymerzusammensetzung 16 (Kontrolle) = 0 Gew.-Teile Polymerzusammensetzung 17-44 = 5 Gew.- Teile insgesamt
VISTALON® 7500 ist ein EPDM, der von EXXON Corporation, Wilmington, Delaware hergestellt und vertrieben wird
Sunpar® 2280 Öl ist ein Öl, das von Sun Oil Company hergestellt und vertrieben wird.
Kezandol GR ist ein beschichtetes Calciumoxid (ein Feuchtigkeitsfänger), der von Kettlitz GmbH hergestellt und vertrieben wird
Der Ruß CB-2 ist ein Ruß mit einer I&sub2;-Zahl von 18 mg/g und einem DBP von 123 cm³/100 g. Die Polymerzusammensetzung 16 ist eine Kontrollzusammensetzung, die ohne eine chemische Zusatzverbindung hergestellt worden ist. Die Polymerzusammensetzung 17 ist ebenfalls eine Kontrollzusammensetzung, die mit einer chemischen Verbindung hergestellt worden ist, die nicht zur Erfindung gehört. Die Polymerzusammensetzungen 18-44 sind Beispiele für erfindungsgemäße Zusammensetzungen,
Die chemischen Zusatzverbindungen, die in den Zusammensetzungen 17-44 verwendet wurden, sind in der folgenden Tabelle 5 angegeben. Tabelle 5 - Chemische Zusatzverbindung
Gew.-Teile = Gewichtsteile (siehe Tabelle 4)
Die Bestandteile der Zusammensetzungen, die in den vorherigen Tabellen 4 und 5 angegeben sind, wurden unter Verwendung eines Banbury-Mischers zusammen kompundiert, wobei das Kühlwasser bei 40ºC, die Rotorgeschwindigkeit auf 50 UpM und der Kolben bei einem Druck von 100.000 Pa (1 Bar) eingestellt war. Der Mischzyklus war 4 Minuten, nachdem die Verbindung auf eine rotierende kalte Zweiwalzenmühle (Kühlwassertemperatur 40ºC) übertragen wurde.
Nachdem ein kontinuierliches Band der Verbindung auf einer der Rotationswalzen gebildet worden war, wurden die Härtungsmittel MBT (Mercaptobenzylthiazol) und TMTD (Tetramethylthiuramdisulfid), beide mit einer Aktivität von 75% in einer Menge von 1,07 Gewichtsteilen, bezogen auf die vorherige Zusammensetzung, zugegeben. Man ließ die Härtungsmittel sich für einen Zeitraum von 8 Minuten sorgfältig vermischen, dann wurde die Verbindung aus der Mühle in Form eines Blattes entfernt und man ließ abkühlen.
Das Blatt wurde in kleine Stücke einer Größe von etwa 50 mm · 50 mm geschnitten und in einen Einschneckenextruder eingespeist, der bei einer Schneckengeschwindigkeit von 50 UpM und einem auf 80ºC erhitzten Gehäuse betrieben wurde. Eine Düse wurde am Ende des Extrudergehäuses positioniert, um einen Strang mit 5 mm Durchmesser bereitzustellen. Teile des extrudierten Strangs, 6 mm Durchmesser auf 40 mm Länge, wurden einer Mikrowellenquelle von 60 W ausgesetzt und es wurde die Rate der Temperaturänderung aufgezeichnet, die auf die zuvor ausführlich beschriebene Vorgehensweise folgte. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 6 angegeben. Tabelle 6
Diese Ergebnisse veranschaulichen, dass die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen 18-45 im Vergleich zu den Kontrollzusammensetzungen 16 und 17 raschere Erwärmungsraten aufwiesen. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen 18-45 weisen somit im Vergleich zu den Kontrollzusammensetzungen 16 und 17 eine verbesserte Empfänglichkeit für UHF-Mikrowellen auf.
Die in den vorherigen Tabellen beschriebenen Zusammensetzungen zeigen eine Verbesserung der UHF-Empfänglichkeit der Verbindungen. Dies erlaubt raschere Erwärmungsraten, die wiederum zu kürzeren Härtungszyklen führen. Die Reduktion in der Härtungszeit kann bedeutende Ersparnisse bei der Herstellungseffizienz bedeuten.

Beispiel 3

Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung von erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, wobei Ruß mit der chemischen Zusatzverbindung vorbehandelt ist, um ein behandeltes Füllmaterial zu bilden, das mit einem Polymer vereinigt wird, um eine erfindungsgemäße Zusammensetzung herzustellen. Dieses Beispiel veranschaulicht darüber hinaus die Vorteile der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen.
Der Ruß CB-3, der eine I&sub2;-Zahl von 22 mg/g und einen DBP von 95 cm³/100 g aufweist, wurde mit zwei verschiedenen Mengen der chemischen Zusatzverbindung A3 (Sorbitanmono-oleat + 20 Mole Ethylenoxid, HLB 15,0) vereinigt, um eine mit A3 behandelte Rußzusammensetzung herzustellen, die 0,7 Gew.-% A3 umfasste, und um eine mit A3 behandelte Rußzusammensetzung herzustellen, die 1,5 Gew.-% A3 umfasste. Die behandelten Rußzusammensetzungen wurden hergestellt, indem der CB-3 Ruß, die chemische Zusatzverbindung (A3) und Wasser in einem Nadelpelletisierer des im US-Patent Nr. 3,528,785 beschriebenen Typs unter Bildung nasser Pellets vereinigt wurden. Die nassen Pellets wurden in einem Drehtrommeltrockner getrocknet, bis der Feuchtigkeitsgehalt der Pellets unterhalb 0,3 Gew.-% für die Herstellung lag.
Eine Kontrollzusammensetzung 46, die unbehandelten CB-3 Ruß als eine Rußkomponente enthielt, und zwei erfindungsgemäße Zusammensetzungen 47 und 48, die den behandelten Ruß enthielten, wurden hergestellt, wobei die in Tabelle 7 angegebene Formulierung verwendet wurde. Zusammensetzung 47 enthielt die A3 behandelte Rußzusammensetzung, die 0,7 Gew.-% A3 umfasste, als eine Rußkomponente, und Zusammensetzung 48 enthielt die mit A3 behandelte Rußzusammensetzung, die 1,5 Gew.-% A3 umfasste, als eine Rußkomponente.

Tabelle 7 - Formulierung der Zusammensetzung

Bestandteile / Gewichtsteile

VISTALON®7500 EPDM 100
Zinkoxid 7,5
Sunpar®2280 Öl 80
Schwefel 1,0
Kezandol GR 5
Rußkomponente 175
VISTALON®7500 ist ein EPDM, der von EXXON Corporation, Wilmington, Delaware hergestellt und vertrieben wird.
Sunpar®2280 Öl ist ein Öl, das von Sun Oil Company hergestellt und vertrieben wird.
Kezandol GR ist ein beschichtetes Calciumoxid (ein Feuchtigkeitsfänger), der von Kettlitz GmbH hergestellt und vertrieben wird.
Die in der vorhergehenden Tabelle 7 angegebenen Bestandteile der Zusammensetzungen wurden unter Verwendung eines Banbury-Mischers zusammen kompundiert, wobei das Kühlwasser bei 40ºC, die Rotorgeschwindigkeit auf 50 UpM und der Kolben bei 100.000 Pa (1 Bar) Druck eingestellt war. Der Mischzyklus betrug 4 Minuten, wonach die Verbindung auf eine rotierende kalte Zweirollenmühle (Kühlwassertemperatur 40ºC) übertragen wurde.
Nachdem auf einer der Rotationswalzen ein kontinuierliches Band der Verbindung gebildet worden war, wurden die Härtungsmittel MBT (Mercaptobenzylthiazol) und TMTD (Tetramethylthiuramdisulfid), beide mit einer Aktivität von 75%, beiden in einer Menge von 0,1 Gew.-Teilen, bezogen auf die vorherige Zusammensetzung, zugegeben. Man ließ die Härtungsmittel sich für einen Zeitraum von 8 Minuten sorgfältig mischen, dann wurde die Verbindung in Form eines Blattes aus der Mühle entfernt und man ließ abkühlen.
Das Blatt wurde in kleine Stücke einer Größe von etwa 50 mm · 50 mm geschnitten und in einen Einschneckenextruder eingespeist, der bei einer Schneckengeschwindigkeit von 50 UpM und einem auf 80ºC erhitzten Gehäuse betrieben wurde. Eine Düse wurde am Ende des Extrudergehäuses positioniert, um einen Strang mit einem Durchmesser von 5 mm bereitzustellen. Teile des extrudierten Stranges, 6 mm Durchmesser auf 40 mm Länge, wurden einer Mikrowellenquelle von 60 W ausgesetzt und es wurde die Geschwindigkeit der Temperaturveränderung aufgezeichnet, die auf die zuvor ausführlich beschriebenen Vorgehensweise folgte. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 8 dargestellt. Tabelle 8
Diese Ergebnisse veranschaulichen, dass die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen 47 und 48 im Vergleich zur Kontrollzusammensetzung 46 raschere Erwärmungsraten aufwiesen. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen 47 und 48 weisen somit im Vergleich zur Kontrollzusammensetzung 46 eine verbesserte UHF-Mikrowellenempfänglichkeit auf. Diese Ergebnisse veranschaulichen daher, dass die Vorteile der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen erreicht werden können, wenn die chemische Zusatzverbindung vorher mit dem Ruß kombiniert wird.

Claims

1. Verwendung einer chemischen Verbindung zur Erhöhung der UHF-Empfänglichkeit einer polymeren Verbindung, umfassend:

ein Ethylen-haltiges Polymer, und

50 bis 250 Gewichtsteile eines Füllmaterials pro 100 Gewichtsteile Ethylenhaltiges Polymer (50 bis 250 phr);

wobei die chemische Verbindung in der Zusammensetzung in einer Menge von 0,05 bis 50 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Ethylen-haltiges Polymer (0,05 bis 50 phr) enthalten ist und die chemische Verbindung die Struktur A-B-[(C)y]x-D aufweist, in der:

A einen oder mehrere der folgenden Reste umfasst: Wasserstoff, eine Alkylgruppe, eine Arylgruppe oder eine Alkylarylgruppe;

B eine brückenbildende Gruppe zwischen A und C ist, die eine oder mehrere der folgenden Gruppen umfasst: Ether, eine Carbonsäure, eine 1,2-Dicarbonsäure, die von einem Anhydrid abgeleitet ist, ein Amin, ein Amid, ein Sulfat, ein Sulfonat, ein Phosphat oder einen Carbonsäureester eines mehrwertigen Alkohols, der 2 bis 6 Hydroxylgruppen enthält;

C eine Ethylenoxidstruktureinheit umfasst;

D einen oder mehrere der folgenden Reste umfasst: Wasserstoff, eine Alkylgruppe, ein Alkali- oder ein Erdalkalimetall;

y gleich 0 bis 200 ist; und

x = 1, 2, 3, 4 oder 5 ist.

2. Verwendung einer chemischen Verbindung nach Anspruch 1, wobei das Ethylen-haltige Polymer ein Ethylenpropylen-Copolymer oder ein Ethylenpropylenterpolymer umfasst.

3. Verwendung einer chemischen Verbindung nach Anspruch 1, wobei das Ethylen-haltige Polymer Ethylenpropylendienmonomer (EPDM) ist.

4. Verwendung einer chemischen Verbindung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Füllmaterial Ruß, Graphit oder ein Metalloxid umfasst.

5. Verwendung einer chemischen Verbindung nach Anspruch 4, wobei das Füllmaterial Ruß umfasst.

6. Verwendung einer chemischen Verbindung nach Anspruch 5, wobei die chemische Verbindung ein Fettsäurealkoholethoxylat, ein Fettsäureethoxylat, ein Fettsäureamineahoxylat, ein Fettsäureamidethoxylat, ein Glycerin- und ein Sorbitanesterethoxylat umfasst.

7. Verwendung einer chemischen Verbindung nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei der Ruß eine Iodzahl (I&sub2;-Zahl) von 10-70 mg/g und einen Dibutylphthalatadsorptionswert (DBP) von 30-150 cm³/100 g aufweist.

8. Verwendung einer chemischen Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die polymere Zusammensetzung darüber hinaus ein Coagens, ein Verarbeitungsadditiv, ein Kohlenwasserstofföl, einen Stabilisator, einen Beschleuniger, ein Antioxidationsmittel, Vinylsilan, ein Härtungsmittel oder Gemische davon umfasst.

9. Verwendung einer chemischen Verbindung zur Erhöhung der UHF-Empfänglichkeit eines Gegenstands, der eine polymere Zusammensetzung umfasst, die die chemische Verbindung enthält, wobei der Gegenstand eine polymere Zusammensetzung umfasst, die umfasst:

ein Ethylen-haltiges Polymer; und

wobei die chemische Verbindung zu der polymeren Zusammensetzung in einer Menge von 0,05 bis 50 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen Ethylen-haltiges Polymer (0,05 bis

50 phr) zugefügt ist und wobei die chemische Verbindung die Struktur A-B-[(C)y]x-D aufweist, in der:

E3 eine brückenbildende Gruppe zwischen A und C ist, die eine oder mehrere der folgenden Gruppen umfasst: Ether, eine Carbonsäure, eine 1,2-Dicarbonsäure, die von einem Anhydrid abgeleitet ist, ein Amin, ein Amid, ein Sulfat, ein Sulfonat, ein Phosphat oder einen Carbonsäureester eines mehrwertigen Alkohols, der 2 bis 6 Hydroxylgruppen enthält;

C eine Ethylenoxidstruktureinheit umfasst;

y gleich 0 bis 200 ist; und

x = 1, 2, 3, 4 oder 5 ist.

10. Verwendung einer chemischen Verbindung nach Anspruch 9, wobei das Ethylen-haltige Polymer Ethylenpropylendienmonomer (EPDM) ist.

11. Verwendung einer chemischen Verbindung nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Gegenstand einen Schlauch umfasst.

12. Verwendung einer chemischen Verbindung nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Gegenstand einen extrudierten Gegenstand umfasst, der ein Profil, ein Rohr, ein Band oder eine Folie umfasst.

13. Verwendung einer chemischen Verbindung nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Gegenstand einen geformten Gegenstand umfasst: