DD148635A1 - Verfahren zur modifizierung der vernetzung von polymermaterialien - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Cyclohexanon-Formaldehyd-Kondensationsprodukt I zur Modifizierung der Vulkanisation von Kautschukmischungen der basischen Beschleuniger und/oder Beschleuniger der Sulfenamidtyps allein oder im Gemisch zugrunde liegen und zur Vernetzung von Kautschuktypen, die Doppelbindungen enthalten, verwendet werden. Der Einsatz von I ist besonders geeignet, die Produktivitaet und Effektivitaet der Gummiherstellung zu erhoehen.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Modifizierung der Vernetzung von Polymermaterialien . 5

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Cydohexanon-Formaldehyd-Kdndensationsprodukt (I) zur Modifizierung von VuI-kanisationsmitteln zur Vernetzung von Kautschukmolekülen bei der Produktion von Gummi und technischen Gunmiartikeln

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Produktion von Gummi und technischen Gummiartikeln werden in immer größerem Maße effektivere, kontinuierlich arbeitende Vulkanisationsverfahren angewandt, die die alten vergleichsweisen uneffektiveren, diskontinuierlichen Vulkanisationsverfahren ablösen. Diese neuen Vulkanisationstechnologien erfordern besonders empfindlich eingestellte Vulkanisationssysteme, bei denen eine Kombination von verschiedenen Vulkanisationsbeschleunigern in z. T. geringen Konzentrationen zum Einsatz kommen. Dabei treten Schwierigkeiten bei der Verteilung und Homogenisierung der Beschleuniger auf, die nur durch intensives, zeitaufwendiges Mischen und Homogenisieren auf Mischaggregaten beseitigt werden können, wobei eine sehr genaue Kontrolle der Mischtemperatur und ständige Kühlung der Mischaggregate notwendig ist. Langes Mischen und damit verbundene mechanische Beanspruchung erhöhen die Temperatur des zu mischenden Materials stark, wobei unter bestimmten Umständen die Mischungstemperatür soweit erhöht wird, daß bereits das Vulkanisationssystem aktiviert wird und die Vernetzung der Kautschukmolekül a eintritt, eine Weiterverarbeitung unmöglich ist

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und das Material verworfen werden muß.

Außerdem müssen in der Gummiindust.rie alle Kautschukmischungen aus produktionstechnischen und technologischen Gründen mindestens 48 Stunden zwischengelagert werden· Sind die Mischungen nicht genügend homogenisiert und die Beschleuniger nicht richtig verteilt und/oder einer oder mehrere Bestandteile im Kautschuk nicht oder schv/er löslich, kommt es zu Auskristallisationen an der Oberfläche bei der Zwischenlagerung und damit zur Herabsetzung der technologisch notwendigen Kontaktklebrigkeit des Materials* Dies bedingt bei der Weiterverarbeitung ein erneutes Durchmischen und eine Herabsetzung der Produktivität der Gummiherstellung. Kautschukmischungen, die Kieselsäure als verstärkenden Füllstoff enthalten, reagieren auf Vulkanisiermittel in den normalerweise angewandten Konzentrationen unzureichend hinsichtlich Vulkanißationsgeschwindigkeit und Vernetzungsausbeute. Üblicherweise wird versucht das Problem mit einer Überdosierung, was im allgemeinen zu einer starken Auskristallisation an der Oberfläche der Kautschukmischungen bei Lagerung mit dem bekannten negativen Auswirkungen führt, zu beseitigen

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Ziel der Erfindung .

Aufgabe ist es, ein Verfahren zu finden, wodurch es ermöglicht wird, die Vernetzung von Kautschukmischungen effektiver hinsichtlich der Anvulkanisation und der Vernetzungsausbeute zu gestalten und gleichzeitig eine gleichmäßigere Verteilung der Modifizierungskomponente als die bisher eingesetzten Komponenten zu erreichen. Durch Beseitigung der Auskristallisation während der Lagerung und bisher störende Paktoren bei der Konfektionierung zu vermeiden und die Sigenklebrigkeit der Kautschukini schungeii zu erhöhen.

Die Modifizierungskomponente muß die negative Einwirkung von Kieselsäure auf die Vulkanisationsgeschwindigkeit und Vernetzungsausbeute beseitigen.

Wesen der Erfindung

Untersuchungen haben gezeigt, daß man Beschleunigungssysteme für die Vulkanisation von Kautschukmischungen, deren Elastomerkomponenten reaktions- und vernetzungsfähige Doppelbindungen enthalten, mittels einer Zusatzkomponente so einstellen kann, daß die Reaktionsgeschwindigkeit größer, die Anvulkanisationszeit kurzer, die Vernetzungsausbeute größer und das Vulkanisationsoptimum früher erreicht wird. Damit erhöht sich folgerichtig die Produktivität und Effektivität des Vulkanisationsprozesses. Als Zusatzkomponente zum Einstellen des Vulkanisationssystems wurde (I) verwendet.

Es wurde gefunden, daß man 0,5 bis 10 Teile (I) bezogen auf 100 Teile Kautschuk verwenden kann, wobei die günstigste Dosierung zwischen 3 bis 5 Teilen liegt. Man kann durch (I)-Zusatz sowohl Ein-, als auch Mehrkomponentenbeschleunigersysteme einstellen.

(I) wirkt vor allem auf Beschleunigersysteme des Sulfenamidtyps wie N-Cyclohe:ryl-2-mercaptobeuzothiazylsulfenamid und auf basische Beschleuniger des Guanidintyps wie Diphenylguanidin und o-TolylbigBanid. Wichtig für die Wirkung von (I) auf Beschleunigersysteme ist das Vorhandensein reaktionsfähigen Wasserstoffs an den Stickstoffatomen der Beschleuniger.

Auf Beschleunigersysteme, die außer Sulfenamiden bzw. Guanidinbeschleuniger auch noch Zusatzbeschleuniger wie Mercapto-, Thiuram- bzw. Dithiokarbonatbeschleuniger enthalten, wirkt (I) ebenfalls beschleunigungseinsteilend.

Die beschleunigungseinstellende Wirkung des (I) ist bei allen verwendeten Beschleunigerdosierungen, die bei der Herstellung von Gummi eingesetzt werden, zu beobachten.

An den Mischungsaufbau der Kautschukmischungen stellen die mit (I) modifizierten Beschleunigersysteme keine Ansprüche. Es können sowohl Ruß-, als auch kieselsäurehaltigen Kautschukmischungen vernetzt werden, wobei trotz der beschleunigerabsorbierenden

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Wirkung der Kieselsäure durch (I) eine Einstellung des Beschleunigersystems möglich ist. (I) übt keinen negativen Einfluß auf das physikalisch - mechanische Eigenschaftsbild der Kautschukmischungen aus. Ss kann deshalb eingesetzt werden, ohne eine Veränderung des Mischungsaufbaus notwendig zu machen.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird nachstehend anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

	Beispiel 1	Teile
	An nachfolgender Testrezeptur	100
15		5
	Bestandteil	1
	SBR 1500	40
	Zinkoxid	5
20	Stearinsäure	2,5
	FEF - Ruß
	naphthenischer Weichmacher	1,5
	Schwefel	0; 0,8
	lJ-Cyclohexyl-2-mercapto-	Oi 3
25	benzothiazylsulfenamid
	Diphenylguanidin
	(D

wird die Wirkung von (I) bei 3 Teilen/100 Teilen Elastomer und gleichzeitiger Anwesenheit von Diphenylguanidin als Zusatzbeschleuniger an Hand von Rheometerkurven bei 150 ⁰C im Vergleich zur Abwesenheit von (I) dargestellt.

Figur 1

Beispiel 2

An nachfolgender Testrezeptur

Bestandteil	VJl	SBR 1500	Teile
Zinkoxid
Stearinsäure	.100
F EP-Ruß	5
10 naphtheniseher	1
Weichmacher	40
Schwefel
N-Cydohexyl-2-benzothiazyl-	VJl
ßulfenamid	2,5
15 o-Tolylbiguanid
(I)	Oj 1,5
0,8
Oj 3

wird die Wirkung von (I) bei 3 Teilen (I)/100 Teilen Elastomer sowohl bei reiner o-Tolybiguanid als auch Kombination von diesen mit H-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamid an Hand von Vernetzungskurven bei 150⁰C dargestellt.

Figur 2

Beispiel 3

An nachfolgender Testrezeptur

Bestandteil Teile

SBR 1500 - 100

Zinkoxid . 5

Stearinsäure 1

Kieselsäure 40

naphthenischer

Weichmacher 5

Schwefel 2,5

benzothiazylsulfenamid 1,5

(I) 0; 3; 5i 10

wird die Wirkung von (I) an Hand von Vernetzungskurven bei 15O⁰C bei einer kieselsäurehaltigen Slastomermischung in den Konzentrationsschritten 0, 3, 5, 10 Teile (I)/1OO Teile Elastomer dargestellt« 0

Figur 3

Beispiel 4*

An einer Betriebsrezeptur auf der Basis eines Naturkautschuk/ SBR-Verschnittes und einem Anteil von 53 Teilen aktiver Püllßtoff/100 Teile Gesamtelastomer und einem Vulkanisationssystem auf der Basis von lI-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamid wird an Hand von Vernetzungskurven bei 150⁰C die Wirkung von (I) bei gleichzeitigem Ersatz von Kolophonium dargestellt.

Figur 4

Bezugszeichenaufstellung - verwendete Symbole

S Schwefel

N-Cyclohe:<yl-2~benzothiazylsulfen-

' ' amid

Dphenyl guanidin

o-Toylbiguanid

2,2'-I>ibenzothiazyldisulfid

Kolophonium Cyclohexanon-Pormaldehyd-Eonden-

sationsOrodukt

Claims (5)

1. Erfindungsanspruch

   1. Verfahren zur Modifizierung des Vulkanisationsverlaufes von Polymermischungen dadurch gekennzeichnet, daß einem mit Verstärkungsmaterial versetztem Polymermaterial "bestehend aus einem oder mehreren Polymertypen, wobei mindestens eine Type vernetzbare Doppelbindungen aufweist, welches ein Vulkanisationssystem auf der Basis von SuIfenamiden und/oder Gua- nidinbeschleuniger, die mindestens einen reaktionsfähigen Wasserstoff am Heteroatom besitzen, enthält, wird ein Kbndensationsprodukt des Cyclohexanon mit Formaldehyd in Mengen von 0,5 - 10 Teile vorzugsweise 3-5 Teile pro 100 Teile Polymermaterial zugegeben.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß dem System weitere Zusatzbeschleuniger insbesondere der Dithiocarbamat-klasse zugesetzt werden.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß dem System anvulkanisationshemmende Substanzen zugesetzt werden.
4. 4. Verfahren nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Pclymermaterial vulkanisationshemmende Kieselsäure und/oder kieselsäurehaltige Materialien enthält.
5. 5. Verfahren nach Punkt 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß die das Vulkanisationsniveau beeinflussenden (negativ) KLebrigmacher durch das Cyclohexanon-Pormaldehyd-Kondensat ersetzt werden.

   iLSeiien Zeichnungen