DD219201A1 - METHOD FOR REDUCING THE ANVULCANIZATION TILT OF RUBBER MIXTURES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Anvulkanisationsneigung und zur Verbesserung des Verarbeitungsverhaltens von Kautschukmischungen aus Natur- oder Synthesekautschuk bzw. von Verschnitten derselben durch Zusatz von niedermolekularen Polybutadiendicarbonsaeuren. Die niedermolekularen Polybutadiendicarbonsaeuren wirken in den Mischungen und Vulkanisaten in mehrfacher Weise: die Carbonsaeuregruppe vermindert die Gefahr der Anvulkanisation im Verlauf des Herstellungs- und Verarbeitungsprozesses der Kautschukmischungen, das niedermolekulare Polybutadien wirkt bei der Mischungsherstellung und Verarbeitung als temporaerer Weichmacher, der durch die Senkung der Prozesstemperaturen zusaetzlich die Anvulkanisationsneigung vermindert und als arteigener Weichmacher waehrend des Vulkanisationsvorganges in das Netzwerk eingebaut wird. Dadurch ist dieser Weichmacher nicht extrahierbar und migriert nicht waehrend des Gebrauchs der Gummiartikel. Das ist besonders bei mehrlagigen Artikeln von Bedeutung. Da die Polybutadiendicarbonsaeuren nicht fluechtig sind, verursachen sie keine Porenbildung waehrend des Vulkanisationsvorganges und sind deshalb auch fuer die Hochtemperaturvulkanisation geeignet.The invention relates to a method for reducing the scorching tendency and for improving the processing behavior of rubber mixtures of natural or synthetic rubber or of blends thereof by addition of low molecular weight polybutadiene dicarboxylic acids. The low molecular weight polybutadienedicarboxylic acids have a multiple effect in the mixtures and vulcanizates: the carboxylic acid group reduces the risk of scorching in the course of the preparation and processing of the rubber mixtures; the low molecular weight polybutadiene acts as a temporary plasticizer during compounding and processing, which is additionally reduced by lowering the process temperatures the scorch tendency is reduced and incorporated into the network as a type of plasticizer during the vulcanization process. As a result, this plasticizer is not extractable and does not migrate during use of the rubber article. This is especially important for multi-layered articles. Since the polybutadienedicarboxylic acids are not volatile, they do not cause pore formation during the vulcanization process and are therefore also suitable for high-temperature vulcanization.
Description
Verfahren zur Verminderung der Anvulkanisations« neigung von Kautschukmischungen.Process for reducing the scorching tendency of rubber compounds.
Die Erfindung, betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Anvulkanisationsneigung und zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit von Kautschukmischungen aus Naturbzw, Synthesekautschuk oder Verschnitten beider durch Zusatz geeigneter Stoffe.The invention relates to a method for reducing the scorching tendency and for improving the processability of natural rubber or synthetic rubber blends or blends of both by addition of suitable substances.
1-5. NGY19-3 3*12 9 52^1-5. NGY19-3 3 * 12 9 52 ^
Es ist bekannt, daß zur Erzielung der heute in der Gummiindustrie üblichen hohen Arbeitsgeschwindigkeiten auch bei Verwendung von Vulkanisationsbeschleunigern mit verzögertem Einsatz den Mischungen Stoffe > zugesetzt werden müssen, die zur Verminderung der Anvulkanisationsneigung und damit zur Senkung von Mischungsabfällen durch vorzeitige Vulkanisation führen. Zu diesen Stoffen gehören z. B. N-Nitrosodiphenylämin, N-Cyclohexylthiophthalimid und bestimmte Carbonsäuren, wie ζ. Β. Salicyl- und Benzoesäure. Die in bezug auf die Verzögerung der Anvulkanisation wirksame Komponente der Carbonsäuren ist die Carboxylgruppe· Neben der gewünschten verzögernden ( Wirkung verändern die Carbonsäuren einige Vulkanisateigenschaften, ζ. B. die Härte, in unerwünschter Weise. ' ' - - ' ' , . .. Eine weitere Möglichkeit zur Erzielung höherer Arbeitsgeschwindigkeiten bei der Herstellung und Verarbeitung von Gummimischungen ist der Zusatz geeigneter Weichmacher. Gleichzeitig wird dadurch die Füllstoffverteilung verbessert. Bestimmte Vulkanisateigenschaften werden jedoch durch den Weichmacherzusatz negativ beeinflußt, ζ. B. Modul 300 und Abriebverhalten. Ein weiterer Nachteil der handelsüblichen Weichmacher besteht in der Neigung derselben, in Gummiartikeln, die aus verschiedenen Mischungen mit unterschiedlichem Weichmacheranteil aufgebaut sind, aus den Mischungen mit höherer Weichmacherkonzentration in angrenzende mit niedrigerer Weichmacherkonzentration zu diffundieren und dort unerwünschte Eigenschaftsveränderungen hervorzurufen. Im Zusammenhang mit der Diffusion ist auch die Migration der Weichmacher an die Mischungsoberfläche zuIt is known that in order to achieve the usual in the rubber industry today high operating speeds even with the use of vulcanization accelerators with delayed use of the mixtures substances must be added>, leading to the reduction of scorch tendency and thus to reduce mixing waste by premature vulcanization. These substances include z. As N-nitrosodiphenyl, N-cyclohexylthiophthalimide and certain carboxylic acids, such as ζ. Β. Salicylic and benzoic acid. The effective with respect to the delay in the scorching component of the carboxylic acids, the carboxyl · In addition to the desired delayed (effect the carboxylic acids alter some vulcanizate, as ζ hardness, undesirably '..' - - '' .. A. Another possibility for achieving higher working speeds in the production and processing of rubber compounds is the addition of suitable plasticizers, at the same time improving the filler distribution, but certain vulcanizate properties are adversely affected by the plasticizer addition, modulus 300 and abrasion behavior Plasticizer is the tendency of the latter to diffuse from the higher plasticizer-concentration blends into adjacent lower-plasticizer blends in rubber articles made up of different blends having different plasticizer levels and to be undesirable there hte to cause property changes. In the context of diffusion, the migration of the plasticizers to the mixing surface is too
sehen, die häufig zu Verschweißstörungen führt. Weiterhin sind die meisten Weichmacher bei höherer Temperatur flüchtig, so daß sie während des Vulkanisationsvorganges Porenbildung im Vulkanisat verursachen.see, which often leads to Verschweißstörungen. Furthermore, most of the plasticizers are volatile at higher temperature so that they cause pore formation in the vulcanizate during the vulcanization process.
Zur Wirkung von Vulkahisationsverzögerern und Weichmachern in Gummimischungen siehe bei Kleemann "Mischungen für die,Elastverarbeitung", VEB Deutscher Verlag für die Grundstoffindustrie, Leipzig, 1982, Kapitel 11 bzw. 5.For the effect of Vulkahisationsverzögerern and plasticizers in rubber compounds see Kleemann "mixtures for the, Elastverarbeitung", VEB German publishing house for the basic industry, Leipzig, 1982, chapter 11 and 5 respectively.
Ziel der Erfindung ist es, die Anvulkanisationsneigung von Mischungen aus Natur- oder Synthesekautschuk bzw. Verschnitten derselben zu vermindern und das Verarbeituhgsverhalten der Kautschukmischungen zu verbessern, ohne die Vulkanisateigenschaften in unerwünschter Weise zu verändern.The aim of the invention is to reduce the scorch tendency of blends of natural or synthetic rubber or blends thereof and to improve the processing behavior of the rubber blends without undesirably altering the vulcanizate properties.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verminderung der Anvulkanisationsneigung und zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit von Mischungen auf Basis von Natur- und Synthesekautschuk bzw. Verschnitten derselben zu.entwickeln, wobei die Kautschukmischungen Schwefel und übliche Vulkanisationsaktivatoren sowie Füll- und Hilfsstoffe enthalten und bei Temperaturen von 373 K bis 453 K innerhalb von 10 bis 240 min vulkanisiert werden.The invention has for its object to zu.entwickeln a process for reducing the scorch tendency and improving the processability of mixtures based on natural and synthetic rubber or blends thereof, wherein the rubber mixtures sulfur and conventional vulcanization and fillers and auxiliaries and in Temperatures of 373 K to 453 K can be vulcanized within 10 to 240 min.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein niedermolekulares Dienpolymeres mit Carboxylgruppen den Kautschukmischungen zugesetzt wird.'Das erfindungsgemäß zugesetzte niedermolekulare Dienpolymer mit CarboxyIgruppen enthält als Dienkomponente Homopolymerisate des Butadiens oder Isoprens oder Copolymerisate derselben mit Styrol oder Acrylnitril mit Molmassen von 500 bis 5000 g/mol. Die Carboxylgruppen befinden sich entweder an den Enden der Polymerkette oder sind statistisch über diese verteilt· Das erfindungsgeraäß eingesetzte Produkt stellt eine viskose Flüssigkeit mit hellgelber Farbe dar, die sich in einfacher Weise dosieren und leicht auf den bekannten Mischeinrichtungen der Gummiindustrie in die Kautschukmischungen einarbeiten läßt. Zur Erzielung der gewünschten Effekte ist ein Zusatz von 5 bis 20 phr erforderlich» Die physikalischmechanischen Eigenschaften der Vulkanisa te werden dadurch vorwiegend positiv beeinflußt. Durch die Verminderung der Anvulkanisationsneigung entstehen weniger Verluste durch vorzeitig anvulkanisierte Mischungen und es läßt sich die Produktionsgeschwindigkeit an den Verarbeitungsaggregaten wie Extruder und Kalander merklich erhöhen. Die weichmachende Wirkung der erfindungsgemäß eingesetzten Dienpolymere reduziert die Verarbeitungstemperaturen und erlaubt damit ebenfalls höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten. Da die Dienpolymere während des Vulkanisationsvorganges im Gegensatz zu den üblichen Weichmachern durch die vorhandenen Doppelbindungen mit dem Schwefel reagieren und dadurch fest in das entstehende Netzwerk eingebaut werden, ist ihre Weichmacherwirkung nur temporär.The object is achieved according to the invention by adding a low molecular weight diene polymer having carboxyl groups to the rubber mixtures. The low molecular weight diene polymer having carboxy groups added as the diene component contains homopolymers of butadiene or isoprene or copolymers thereof with styrene or acrylonitrile having molecular weights of 500 to 5000 g / mol , The carboxyl groups are either at the ends of the polymer chain or are randomly distributed over them. The product used according to the invention is a viscous liquid of light yellow color which can be easily metered and easily incorporated into the rubber mixtures on the known mixing equipment of the rubber industry. In order to achieve the desired effects, an addition of 5 to 20 phr is required. "The physico-mechanical properties of the vulcanizates are thereby influenced predominantly positively. By reducing the scorching tendency, fewer losses occur due to premixed, vulcanized mixtures, and the production rate on the processing units, such as extruders and calenders, can be markedly increased. The softening effect of the diene polymers used according to the invention reduces the processing temperatures and thus also allows higher processing speeds. Since the diene polymers react with the sulfur during the vulcanization process in contrast to the usual plasticizers by the double bonds present and are thus firmly incorporated into the resulting network, their plasticizing effect is only temporary.
Die bei Einsatz üblicher Weichmacher nachteilige Be« einflussung der Vulkanisateigenschaften wird dadurch weitgehend vermieden.The adversely influencing the vulcanizate properties when using customary plasticizers is thus largely avoided.
Durch den Einbau der erfindungsgemäß eingesetzten Polybutadiendicarbonsäuren in das Netzwerk ist eine Extraktion aus dem Vulkanisat nicht möglich· Außerdem wird die Migration vermieden, was insbesondere für mehr^ schichtige Gummiartikel von Bedeutung ist. Da die erfindungsgemäß eingesetzte Substanz nicht flüchtig ist, kann eine Vulkanisation auch bei hohen Temperaturen durchgeführt werden, ohne daß im Artikel Poren entstehen.By incorporating the polybutadienedicarboxylic acids used according to the invention into the network, extraction from the vulcanizate is not possible. In addition, migration is avoided, which is of importance in particular for more layered rubber articles. Since the substance used according to the invention is not volatile, vulcanization can also be carried out at high temperatures without pores forming in the article.
Durch die geschilderten Vorteile werden bessere Gebrauchswerteigenschaften der Gummiartikel erhalten. Die Erfindung wird nachstehend durch Ausführungsbeispiele näher erläutert.By the described advantages better utility properties of the rubber products are obtained. The invention will be explained in more detail by embodiments.
Ausführungsbeispiele Seispiel 1Exemplary embodiments Example 1
Der Einfluß von Polybutadiendicarbonsäuren auf das Vulkanisationsverhalten von Synthesekautschukmischungen wurde an füllstofffreien Mischungen, die diesen Effekt besonders deutlich erkennen lassen, untersucht. Die Schwefelmenge wurde variiert, um festzustellen, ob der Anteil der in das Netzwerk eingebauten Polybutadiendicarbonsäuren dadurch verändert wird. Die Mischungen wurden auf einem Laborwalzwerk entsprechend den nachfolgend aufgeführten Rezepturen hergestellt und die Vulkanisation von Prüfklappen in einer hydraulischen Presse unter den angegebenen Bedingungen durchgeführt.The influence of polybutadiene dicarboxylic acids on the vulcanization behavior of synthetic rubber mixtures was investigated on filler-free mixtures, which show this effect particularly clearly. The amount of sulfur was varied to determine if the proportion of polybutadiene dicarboxylic acids incorporated into the network is altered thereby. The mixtures were prepared on a laboratory roll mill according to the recipes listed below and the vulcanization of test flaps in a hydraulic press under the specified conditions.
Alle Angaben in GewichtsteilenAll information in parts by weight
Vulkahisationsbedingungen: 60 min Heizzeit bei 145 C. Vulkahisationsbedingungen: 60 min heating time at 145 C.
Der Einfluß des Polybutadiendicarbonsäurezusatzes auf das Anvulkanisationsverhalten (t^-Zeit) ist deutlich zu erkennen, die t2-Zeit wird von 2,5 min auf 4,9 min verlängert. Daraus resultiert eine wesentliche Verbesserung der Verarbeitungssicherheit. Der steigende Schwefelzusatz bedingt eine nur geringfügig verkürzteThe influence of Polybutadiendicarbonsäurezusatzes on the Anvulkanisationsverhalten (t ^ time) can be clearly seen, the t 2 time is extended from 2.5 min to 4.9 min. This results in a significant improvement in processing safety. The increasing addition of sulfur causes only a slightly shortened
Anvulkanisationszeit (von 4,9 auf 4,4 min). Die V -Werte, zeigen, daß gegenüber der Grundmischung bei Zusatz von Polybutadiendicarbonsäuren ein Abfall eintritt, der durch den steigenden Schwefelzusatz teilweise kompensiert wird. Der Anteil an extrahierbarem Material wird gegenüber der Grundmischung größer, wenn ein Zusatz der erfindungsgemäßen Substanz erfolgt· Bei einer Schwefeldosierung von 2,8 % wird fast wieder der Solanteil der Grundmischung erreicht. Damit ist bewiesen, daß die Polybutadiendicarbonsäure nahezu vollständig in das 'Netzwerk eingebaut wird.Scorch time (from 4.9 to 4.4 min). The V values show that with the addition of polybutadienedicarboxylic acids, a drop occurs compared with the base mixture, which is partially compensated by the increasing sulfur addition. The proportion of extractable material is greater than that of the basic mixture when an addition of the substance according to the invention takes place. At a sulfur dosage of 2.8 % , the sol proportion of the basic mixture is almost reached again. This proves that the polybutadienedicarboxylic acid is almost completely incorporated into the network.
Seispiel 2Example 2
In diesem Beispiel wird untersucht* wie sich der Zusatz steigender Mengen an Polybutadiendicarbonsäure auf das Anvulkanisationsverhalten und die Verarbeitbarkeit rußhaltiger Synthesekautschukmischungen auswirkt. Die Mischungen wurden entsprechend den nachfolgend aufgeführten Rezepturen hergestellt und die Vulkanisation gemäß Beispiel 1 durchgeführt.In this example, it is examined * how the addition of increasing amounts of polybutadienedicarboxylic acid has an effect on the scorching behavior and the processability of soot-containing synthetic rubber mixtures. The mixtures were prepared according to the formulations listed below and the vulcanization was carried out according to Example 1.
Alle Angaben in Gewichtsteilen.All information in parts by weight.
Mischungseigenechaften: Monsanto 750 (Vulkameter) Anvulkanisationszeit t9, min bei 145 0C · Mix properties: Monsanto 750 (Vulkameter) Scorch time t 9 , min at 145 ° C.
11,511.5
14,014.0
15.015.0
17,517.5
Vulkanisateigenechaften Mischungs-Nr» . Vulcanizate properties Mixing No. ».
Zugfestigkeit, MPa Bruchdehnung, % Härte Shore A Stoßelastizität, % Tensile strength, MPa Elongation at break, % Hardness Shore A Impact resilience, %
Solanteil, % Modul 300, MPaSol fraction, % modulus 300, MPa
MiQchungsdefo DH/DE, N/mm*10Mixture deficit DH / DE, N / mm * 10
Mischungsmooney, ME Sprit ztetnperatur ,0CMix Mooney, ME Fuel Oil Temperature, 0 C
Auch in diesem Beispiel ist der Einfluß der PoIybutadiendicarbonsäure auf das Anvulkanisationsverhalten deutlich zu erkennen. Gegenüber der Grundmischung wird bei Zusatz von 20 phr fast eine Verdoppelung der t2-Zeit erreicht. Der vr-Wert fällt mit steigender Polybutadiendicarbonsäuremenge ab und der Solanteil wird größer· Wie in Beispiel 1 gezeigt wurde, kann durch Erhöhung der Schwefelmenge die Vernetzungsdichte erhöht werden, wodurch der Vernetzungszustand der Ausgangsmischung erreichbar ist.In this example too, the influence of the polybutadienedicarboxylic acid on the scorching behavior is clearly recognizable. Compared with the basic mixture, the addition of 20 phr almost doubles the t 2 time. The v r value decreases with increasing polybutadienedicarboxylic acid amount and the sol fraction becomes larger. As shown in Example 1, by increasing the amount of sulfur, the crosslinking density can be increased, whereby the crosslinking state of the starting mixture can be achieved.
Die Weichmacherwirkung der Polybutadiendicarbonsäure ist deutlich an den kleiner werdenden Defohärten und den niedrigeren Mooneey-Werten mit steigender Dosierung zu erkennen. Die niedrigeren Defoelastizitäten deuten auf eine bessere Verarbeitbarkeit der Mischungen hin. Diese wird durch die geringeren Spritztemperaturen bestätigt. -The softening effect of the polybutadienedicarboxylic acid can be clearly recognized by the decreasing defoaming and the lower Mooneey values with increasing metering. The lower defoelasticities indicate a better processability of the mixtures. This is confirmed by the lower spraying temperatures. -
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EP0192930A1 (en) * | 1985-01-28 | 1986-09-03 | The Firestone Tire & Rubber Company | Natural rubber containing compositions with increased tear strength |
EP0588287A2 (en) * | 1992-09-18 | 1994-03-23 | Kuraray Co., Ltd. | Rubber composition |
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1983
- 1983-11-15 DD DD25670683A patent/DD219201A1/en not_active IP Right Cessation
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EP0588287A3 (en) * | 1992-09-18 | 1994-06-22 | Kuraray Co | Rubber composition |
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