DE69032399T2

DE69032399T2 - Ethylen-propylen-dienkautschuk, elastomermischung und daraus hergestellter vulkanisierter kautschuk

Info

Publication number: DE69032399T2
Application number: DE69032399T
Authority: DE
Inventors: Takashi Mitsui Petrochemical Ind. Ltd. Ichihara-Shi Chiba 299-01 Mishima; Hidenari Mitsui Petrochemical Ind. Ltd Ichihara-Shi Chiba 299-01 Nakahama
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 1989-10-05
Filing date: 1990-10-05
Publication date: 1998-12-17
Anticipated expiration: 2010-10-06
Also published as: ATE167216T1; KR950001637B1; EP0446380B1; DE69032399D1; EP0446380A1; WO1991005010A1; KR920701345A; EP0446380A4; CA2042607C; CA2042607A1

Description

Die Erfindung betrifft Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk, daraus hergestellte Elastomermassen und vulkanisierte Kautschukarten.
Die EP-A-0 246 745 beschreibt Massen, umfassend eine Komponente (A), die ein hochmolekulares Elastomer ist, und eine Komponente (B), die ein nieder-molekulares Ethylen/α-Olefin/nicht-konjugiertes Polyen-Terpolymer ist.
Die EP-A-227 206 betrifft ein Polymer, bestehend aus zwei Fraktionen, von denen eine ein Molekulargewicht von 10&sup4; bis 5 x 10&sup5; aufweist und die andere ein höheres Molekulargewicht von 2 x 10&sup5; bis 10&sup7; aufweist.
Die US-A-3 884 993 beschreibt eine synthetische Kautschukinasse, umfassend einen Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk (EPDM) und ein nieder-molekulares EPDM.
Die EP-A-264 653 lehrt die Herstellung einer Kautschukniasse, umfassend Ethylen/- Propylen-Copolymerkautschuk oder Ethylen/Propylen/nicht-konjugiertes Dien-Copolymerkautschuk durch Vermischen aller Komponenten der Masse in einer Stufe.
Da Ethylen/Propylen/Dien-Kautschukarten (EPDM) eine solche molekulare Struktur aufweisen, daß die Hauptkette davon keine Doppelbindung besitzt, sind sie ausgezeichnet in der Witterungsbeständigkeit, Ozonbeständigkeit und thermischen Alterungsbeständigkeit und werden verbreitet angewandt für die statischen Bereiche von Kraftfahrzeugteilen, wie Türabdichtungen, Abdichtungen für bewegliche Fenster, Radiatorgehäuse usw., die Warmebeständigkeit erfordern.
Andererseits werden die meisten Teile, wie Reifen, Kautschuk-Vibrationsisolatoren usw., die mechanische Festigkeit gegen eine dynamische Ermüdung erfordern, hergestellt unter Verwendung von konjugiertem Dien-Kautschuk, wie NR, SBR und BR, oder Gemischen davon.
Mit den höheren Anforderungen an Kraftfahrzeuge in den jüngsten Jahren wird erwartet, daß EDPM für Kraftfahrzeugteile angewandt wird, von denen üblicherweise angenommen wird, daß sie nur aus konjugiertem Dien-Kautschuk, wie NR, SBR und BR, oder Gemischen davon hergestellt werden können, die ausgezeichnet sind in der dynamischen Ermüdungsbeständigkeit.
Obwohl EPDM ausgezeichnet ist in der Witterungsbeständigkeit, Ozonbeständigkeit und thermischen Alterungsbeständigkeit, sind daraus hergestellte Produkte mangelhaft in der Zuverlässigkeit und dynamischen Ermüdungsbeständigkeit. Das ist der Grund, warum EPDM allein nicht zur Herstellung von Reifen und Motoraufhängungen verwendet werden kann und nicht praktisch für Automobilteile verwendet werden kann, die eine dynamische Ermüdungsbeständigkeit erfordern.
Beispiele für dynamische Anwendungen von EPDM sind in der JP-A-3058211976 und 777/1977 angegeben. In diesen Erfindungen müssen, wie in den Beschreibungen dieser Patentschriften angegeben, Schwefel und ein Schwefelinitiator verwendet werden, und die Erfindungen sind darauf gerichtet, EPDM zu liefern, das ausgezeichnet ist in der gemeinsamen Vulkanisierbarkeit mit stark ungesättigten Kautschukarten. Ferner wird die gemeinsame Vulkanisierbarkeit davon nur durch die Zugfestigkeit (Tb) der daraus hergestellten Gemische mit ungesattigten Kautschukarten bewertet. Andererseits kann nur nach Ermüdungstests festgestellt werden, ob dem EPDM dynamische Ermüdungsbeständigkeit verliehen ist. In diesem Sinne legen diese Patentveröffentlichungen nichts über EPDM nahe, das selbst ausgezeichnet in der dynamischen Ermüdungsbeständigkeit ist.
Die in den oben angegebenen Patentveröffentlichungen beschriebenen Erfindungen betreffen Verfahren zur Herstellung der gemeinsam vulkanisierten Materialien aus gering ungesättigten Kautschukarten und hoch ungesättigten Kautschukarten und sind nicht darauf gerichtet, EPDM dynamische Ermüdungsbeständigkeit zu verleihen, sondern Wärmebeständigkeit und Ozonbeständigkeit zu verleihen, während die ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit beibehalten bleibt, die konjugierte Dien-Kautschukarten besitzen.
Die JP-A-22551/1978 beschreibt eine vulkanisierte Masse für Kautschuk-Vibrationsisolatoren als eine Kautschuk-Vibrationsisolatormasse, umfassend einen Ethylen/Propylen-Kautschuk mit verbesserter Lebensdauer bis zum Versagen durch Ermüdung, der erhalten worden ist durch Zusatz von 5 bis 90 Gew.-Teilen Ruß, 0,1 bis 2 Gew.-Teilen Schwefel, wobei sich jeweils die Mengen an Ruß und Schwefel auf 100 Gew.-Teile der folgenden Kautschukkomponente beziehen, sowie gegebenenfalls Verfahrensöl zu einem mit Öl gestreckten Kautschuk, bestehend aus einem Gemisch, umfassend 10 bis 50 Gew.-% eines Ethylen/Propylen/Ethylidennorbornen-Terpolymers mit einer Gründviskosität [η] von nicht mehr als 1,0, gemessen bei 70ºC in Xylol- Lösung, 90 bis 50 Gew.-% eines Ethylen/Propylen/Ethylidennorbornen-Terpolymers mit einer Grundviskosität [η] von nicht weniger als 3,0, gemessen auf die gleiche Weise wie oben angegeben, und 20 bis 80 Gew.-Teile Strecköl, bezogen auf 100 Gew.-Teile Kautschuk.
Die dynamische Ermüdungsbeständigkeit von üblichem EPDM kann jedoch nicht stark verbessert werden durch bloßes Zugeben eines hoch-molekularen Ethylen/Propylen/Ethylidennorbornen-Terpolymers zu einem nieder-molekularen Ethylen/Propylen/Ethylidennorbornen- Terpolymer.
Als ein Beispiel, bei dem dynamische Ermüdungsbeständigkeit am stärksten erforderlich ist, ist in Rubber Chemistry Technology, Bd. 44, S.1043 (Oktober 1971) angegeben, daß die erwünschten Charakteristika erhalten werden können durch Verwendung von EPDM mit einer hohen Mooney-Viskosität für Ganz-EPDM-Kautschuk-Vibrationsisolatoren.
Die Verwendung von EPDM mit hohem Molekulargewicht wird jedoch als etwas angesehen, daß von einem Fachmann erreicht werden kann. Der wesentlichste Punkt der Untersuchungen und Entwicklungen von EPDM ist es, die physikalischen Eigenschaften von EPDM zu verbessern, ohne Verschlechterung der Bearbeitbarkeit. Die Bearbeitbarkeit von BPDM ist ein Faktor, der im Gegensatz steht zu einer Erhöhung des Molekulargewichts. Eine Möglichkeit, EPDM mit hohem Molekulargewicht mit ausgezeichneter Bearbeitbarkeit zu erhalten, ist bis jetzt nicht angegeben worden.
Folglich bestand Bedarf, einen Ethylen/Propylenldien-Kautschuk, eine diesen Ethylen/- Propylen/Dien-Kautschuk enthaltende Elastomermasse und einen vulkanisierten Kautschuk daraus zu entwickeln, wobei der Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk in der Lage ist, der Anwendung unter harten Bedingungen zu widerstehen, unter denen eine dynamisch-mechanische Beständigkeit erforderlich ist und nur Naturkautschuk und Gemische davon üblicherweise zur Zeit als geeignet angesehen werden, wobei der Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk in der Lage ist, ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, Witterungsbeständigkeit und dynamische Ermüdungsbeständigkeit zu ergeben.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat es sich gezeigt, daß eine Elastomermasse mit überraschend guter dynamischer Ermüdungsbeständigkeit erhalten werden kann, wenn vorher Schwefel in einem speziellen Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk dispergiert und dann entsprechende Mengen an Ruß, einem Weichmacher und einem anderen Füllstoff damit vermischt und verknetet werden.
Die vorliegende Erfindung liefert eine Ethylen/Propylen/Dien-Kautschukmasse, umfassend einen Ethylenlpropylen/Dien-Kautschuk, enthaltend Schwefel in dispergierter Form, Ruß, einen Weichmacher, einen Füllstoff und gegebenenfalls einen Vulkanisatinsbeschleuniger, wobei der Ethylen/Propylenldien-Kautschuk eine Mooney-Viskosität ML1+4 (100ºC) von 60 bis 120 hat und besteht aus einem Gemisch aus:
(A) 90 bis 40 Gew.-% eines Ethylen/Propylen/Dien-Copolymerkautschuks mit hohem Molekulargewicht mit einem Ethylengehalt von 60 bis 82 mol-%, einer Grundviskosität [η] von 2,5 bis 5,0 dl/g, gemessen bei 135ºC in Decalin, bei einer Iodzahl von 8 bis 35 und
(B) 10 bis 60 Gew.-% eines Ethylenlpropylen/Dien-Copolymerkautschuks mit niedrigem Molekulargewicht mit einem Ethylengehalt von 60 bis 82 mol-%, einer Grundviskosität [η] von 0,15 bis 0,8 dl/g, gemessen bei 135ºC in Decalin, und einer Iodzahl von 8 bis 35, wobei die Masse erhältlich ist nach einem Verfahren, umfassend das Dispergieren von Schwefel in dem Ethylenlpropylen/Dien-Kautschuk vor der Zugabe von Ruß, Weichmacher, Füllstoff und gegebenenfalls Vulkanisationsbeschleuniger.
Die Erfindung liefert auch eine vulkanisierte Kautschukmasse, die erhältlich ist durch Vulkanisieren der Ethylenlpropylenldien-Kautschukmasse nach der Erfindung, wie oben definiert.
Die Ethylen/Propylen/Dien-Kautschukmassen nach der Erfindung sind in der Lage, der Anwendung unter harten Bedingungen zu widerstehen, unter denen eine dynamisch-mechanische Beständigkeit erforderlich ist, und daher nur Naturkautschuk und Gemische davon üblicherweise als geeignet angesehen werden. Gleichzeitig sind sie in der Lage, ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, Witterungsbeständigkeit und dynamische Ermüdungsbeständigkeit zu ergeben.
Die Ethylen/Propylen/Dien-Copolymerkautschukarten mit hohem Molekulargewicht (A) umfassen Ethylen, Propylen und ein nicht-konjugiertes Dien.
Beispiele für das nicht-konjugierte Dien umfassen nicht-konjugierte Diene, wie 1,4-Hexadien und cyclische nicht-konjugierte Diene, wie Ethylidennorbornen (ENB), Norbornadien, Methylnorbornen, Dicyclopentadien, 2-Methylnorbornadien und 5-Vinyl-2-norbornen. Von diesen Verbindungen ist ENB besonders bevorzugt.
Die in den erfindungsgemäßen Massen verwendeten Copolymerkautschukarten (A) haben eine Iodzahl von 8 bis 35, vorzugsweise 10 bis 30, wobei diese Iodzahl ein Index für den Gehalt an konjugiertem Dien ist.
Die Copolymerkautschuks (A) haben eine Grundviskosität [η] von 2,5 bis 5,0 dl/g, vorzugsweise 3,0 bis 4,3 dl/g, gemessen bei 135ºC in Decalin. Ihr Ethylengehalt beträgt 60 bis 82 mol-%. Es ist bevorzugt, daß der Ethylengehalt im Bereich von 60 bis 72 mol-% liegt, wenn er (der Kautschuk) in Produkten, wie Motoraufhängungen, verwendet wird, für die geringere Veränderungen in den Dämpfüngseigenschatten über einen weiten Temperaturbereich erforderlich sind. Im Gegensatz dazu ist ein EPDM mit hohem Ethylengehalt, mit einem Ethylengehalt von 70 bis 80 mol-%, und somit einer hohen mechanischen Festigkeit bevorzugt für Produkte, die bei einer Temperatur angewandt werden, die nicht niedriger ist als Raumtemperatur.
Der Ethylen/Propylen/Dien-Copolymerkautschuk mit niedrigem Molekulargewicht (B), der in den erfindungsgemaßen Massen verwendet wird, umfaßt Ethylen, Propylen und ein nichtkonjugiertes Dien. Das nicht-konjugierte Dien wird ausgewählt aus den oben für den Copolymerkautschuk (A) angegebenen. ENB ist besonders bevorzugt.
Die Iodzahl des Copolymerkautschuks (B) liegt wie bei dem Copolymerkautschuk (A) im Bereich von 8 bis 35, vorzugsweise 10 bis 30.
Gemäß der Erfindung wird mit einer Zunahme des Unterschiedes des Gehaltes an nichtkonjugiertem Dien, d.h. der Iodzahl zwischen dem Copolymerkautschuk (A) und (B), die Vulkanisationsgeschwindigkeit ungleichfbrmig und Eigenschaften, wie Festigkeit, und Verfestigungswerte, wie Kompressionsverfestigung (CS), sind dazu geeignet, eine negative Wirkung auf den vulkanisierten Kautschuk auszuüben. Daher ist es bevorzugt, daß die Kautschuks so gewählt werden, daß die Iodzahl des Copolymerkautschuks (B) gleich ist derjenigen des Copolymerkautschuks (A).
Die erfindungsgemäß verwendeten Copolymerkautschuks (B) haben eine Grundviskosität von 0,15 bis 0,8 dllg, vorzugsweise 0,2 bis 0,4 dl/g, gemessen bei 135ºC in Decalin. Ihr Ethylengehalt beträgt 60 bis 82 mol-%. Es ist bevorzugt, daß der Ethylengehalt im Bereich von 60 bis 72 mol-% liegt, wenn er (der Kautschuk) in Produkten verwendet wird, wie Motoraufhängungen, für die eine geringe Veränderungen der Dämpfüngseigenschaften über einen weiten Temperaturbereich erforderlich ist. Im Gegensatz dazu ist ein EPDM mit hohem Ethylengehalt, mit einem Ethylengehalt von 70 bis 80 mol-%, und somit einer hohen mechanischen Festigkeit bevorzugt für Produkte, die bei einer Temperatur angewandt werden, die nicht unter Raumtemperatur liegt.
Wenn die Grundviskosität [η] des Copolymerkautschuks (B) niedriger ist als 0,15 dl/g, werden die Eigenschaften davon gleich denjenigen von paraffinischen oder naphthenischen Weichmachem, und damit kann keine Verbesserung der mechanischen Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit erwartet werden.
Wenn die erfindungsgemäßen Massen in unvulkanisiertem Zustand vorliegen, spielt der Copolymerkautschuk (B) eine Rolle zur Verbreiterung der Molekulargewichtsverteilung des Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuks und dient als Weichmacher, so daß die Elastomermassen nach der Erfindung die hohe Festigkeit und ausgezeichnete dynamische Ermüdungsbeständigkeit beibehalten können, die der Copolymerkautschuk (A) besitzt.
Wenn die Elastomermassen in vulkanisiertem Zustand vorliegen, hat der Copolymerkautschuk (B) die Wirkung der Verbesserung der Kautschukfestigkeit und Erhöhung der dynamischen Ermüdungsbeständigkeit des erhaltenen vulkanisierten Kautschuks durch eine Entspannungswirkung, da der Copolymerkautschuk (B) selbst an der Vulkanisation teilnimmt.
In den erfindungsgemäßen Massen wird der Copolymerkautschuk (A) in einer Menge von 90 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 85 bis 60 Gew,-%, bezogen auf 100 Gew.-% der gesamten Menge des Copolymerkautschuks (A) und (B), verwendet. Der Copolymerkautschuk (B) wird in einer Menge von 10 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 40 Gew.%, bezogen auf 100 Gew.-% der kombinierten Menge des Copolymerkautschuks (A) und (B), verwendet.
Das Ethylenlpropylenldien-Kautschuk - Gemisch aus den Copolymerkautschuks (A) und (B) - hat eine Mooney-Viskosität ML1+4 (100ºC) von 60 bis 120, vorzugsweise 80 bis 100.
Ethylenlpropylen/Dien-Kautschuks mit einer Mooney-Viskosität ML1+4 (100ºC) innerhalb des oben angegebenen Bereichs besitzen gute Verknetbarkeit in einem Banbury-Mischer.
Um die dynamische Ermüdungsbeständigkeit des EPDM zu bewerten, ist im Rahmen der Erfindung ein dynamischer Viskoelastizitätstest (Verdrehungsfaktor: 10 %, Temperatur: 190ºC, Probenstand: parallele Platte, Frequenz: 1,58 x 10&supmin;² Rad/s bis 5 x 10² Rad/s) durchgeführt worden, wobei die Abszisse die Frequenz angibt, die Ordinate den komplexen Schermodul G* angibt, ω&sub2; eine Frequenz entsprechend G* = 1E6 und ω&sub1; eine Frequenz entsprechend G* = 1E5 entspricht und den Zustand der Bearbeitbarkeit und die physikalischen Eigenschaften von EPDM durch einen Index ωr angibt, definiert durch ωr = ω&sub2;/ω&sub1;. Der Index ωr ist eine Variable entsprechend der Zahl der Seitenketten von EPDM, dem gegenseitigen Verdrehungsverhäitnis, der Verteilung der Zusammensetzung und der Molekulargewichtsverteilung davon. Daher können der Zustand der Verarbeitbarkeit und die physikalischen Eigenschaften gut unter Verwendung des Index ωr angegeben werden. Von den Ethylen/propylen/Dien-Kautschuks nach der Erfindung sind Ethylen/- Propylen/Dien-Kautschuks mit ωr von 50 bis 150 besonders gut im Gleichgewicht zwischen Verknetbarkeit und physikalischen Eigenschaften. Die Ethylenlpropylen/Dien-Kautschuks mit ωr in dem oben beschriebenen Bereich können für dynamische Anwendungsgebiete verwendet werden, da sie ausgezeichnet sind in der Verknetbarkeit sowie in der Beständigkeit gegen ein Rißwachstum und thermischen Alterungsbeständigkeit.
Bei den erfindungsgemaßen Massen ist Schwefel in dispergierter Form in dem Ethylen/- Propylen/Dien-Kautschuk vorhanden, der einen Bestandteil darstellt. Elastomere Massen mit ausgezeichneter dynamischer Ermüdungsbeständigkeit können nicht erhalten werden unter Verwendung eines Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuks (EPDM), umfassend lediglich eine Kombination der oben erwähnten Copolymerkautschuksarten (A) und (B), obwohl eine Wirkung der Verbesserung der dynamischen Ermüdungsbeständigkeit erreicht werden kann unter Verwendung des Kautschuks, umfassend nur die Kombination, im Vergleich mit Öl-gestrecktem hoch-molekularem Ethylen/Propylen/Dien-Copolymerkautschuk. Die Elastomermassen, enthaltend EPDM, umfassend nur diese Kombination, sind jedoch deutlich schlechter in der dynamischen Ermüdungsbestandigkeit im Vergleich mit Dien-Kautschuken, wie natürlicher Kautschuk (NR).
Die erfindungsgemaßen Elastomermassen mit überraschend guter dynamischer Ermüdungsbeständigkeit werden erhalten durch vorheriges Dispergieren von Schwefel in dem Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk, der die Copolymerkautschuks (A) und (B) ausmacht, und anschließendes Zumischen entsprechender Mengen an Ruß, einem Weichmacher und anderen Füllstoffen und gegebenenfalls einem Vulkanisationsbeschleuniger und Verkneten des erhaltenen Gemisches.
Methoden zum Dispergieren von Schwefel in dem Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk (EPDM) umfassen die folgenden Methoden:
(1) Eine Lösungsmittelmethode, umfassend die Zugabe von Schwefel zu dem Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk in Form einer Lösung, und anschließendes Entfernen des Lösungsmittels, um den Schwefel zu dispergieren.
Bei dieser Dispersionsmethode kann ein Lösungsmittel, das nicht in der Lage ist, Schwefel zu lösen, wie Hexan, verwendet werden, aber für die Vulkanisation erforderlicher Schwefel muß gleichförmig in dem Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk dispergiert werden. In diesem Sinne ist es erwünscht, ein Lösungsmittel zu verwenden, das Schwefel sowie den Ethylen/Propylen/Dien- Kautschuk lösen kann.
(2) Eine Knetmethode, umfassend das Einarbeiten von Schwefel in den Ethylen/Propylen/- Dien-Kautschuk, in fester Form mit Hilfe eines Kneters oder eines Innenmischers.
Die Temperatur, bei der der Schwefel dispergiert wird, liegt im Bereich von vorzugsweise 90 bis 160ºC, insbesondere 110 bis 150ºC.
EPDM besitzt ursprünglich eine geringe Affinität zu Schwefel im Vergleich mit Dien- Kautschuk, und Schwefel wird nach üblichen Knetverfahren gering in EPDM dispergiert. Es wird angenommen, daß, wenn Schwefel vorher in EPDM nach der oben erwähnten Lösungsmittelmethode (1) oder Knetmethode (2) dispergiert wird, Schwefel, der an der Vernetzung teilnimmt, gut in der Nähe der Hauptketten der Moleküle von EPDM angeordnet ist, und wenn ein ubliches Kneten in diesem Zustand durchgeführt wird, Schwefel durch die Wärme des Verknetens aktiviert wird, wobei die Moleküle von EPDM wirksam miteinander in Netzform verbunden werden und Schwefel selbst Polyschwefelbindungen bildet, die eine Wirkung auf die Entspannung äußerer Spannung ausüben, wodurch die Wirkung der vorliegenden Erfindung erzielt werden kann, d.h. die dynamische Ermüdungsbeständigkeit verbessert werden kann. So ist es der wichtigste Faktor, um die Wirkung der vorliegenden Erfindung zu erzielen, daß Schwefel in dispergierter Form in EPDM vorliegt.
Bei der erfindungsgemaßen Masse wird Schwefel typischerweise in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-Teilen, vorzugsweise 0,3 bis 3,0 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuks, verwendet.

Herstellung von vulkanisiertem Kautschuk

Der in der Masse vorhandene Ruß kann z.B. SRF, GPF, FEF, HAF, ISAF, SAF, FT oder MT sein.
Vulkanisierter Kautschuk kann aus der Elastomermasse nach der vorliegenden Erfindung erhalten werden durch ein Verfahren, umfassend das Vulkanisieren der Masse. Das Verfahren umfaßt typischerweise das Herstellen eines unvulkanisierten Kautschukgemisches (Elastomermasse), Formen des Kautschukgemisches zu der gewünschten Form und anschließendes Vulkanisieren in einer Weise, wie sie für Kautschuk für allgemeine Anwendungen üblich ist.
Bei der Herstellung des vulkanisierten Kautschuks werden die Arten und Mengen an Weichmachern und Füllstoffen, wie anorganischen Füllstoffen, und Arten und Mengen an Vulkanisationsbeschleunigem und Stufen zur Herstellung von vulkanisiertem Kautschuk, neben den oben beschriebenen schwefelhaltigen Ethylen/Propylen/Dien-Kautschukarten, ausgewählt, entsprechend der Verwendung von vulkanisiertem Kautschuk und den erforderlichen Eigenschaften davon.
Als Weichmacher werden solche verwendet, wie sie allgemein für Kautschuk verwendet werden. Beispiele für Weichmacher umfassen Erdöl-Weichmacher, wie Verfahrensöl, Schmieröl, Paraffin, flüssiges Paraffin, Erdölasphalt und Vaseline; Kohlenteer-Weichmacher, wie Kohlenteer und Kohlenteerpech; fettige Öl-Weichmacher, wie Castoröl, Leinsamenöl, Colzaöl und Kokosnußöl; Tallöl; Faktis; Wachs, wie Bienenwachs, Carnaubawachs und Lanolin; Fettsäuren und Salze davon, wie Rizinoleinsäure, Palmitinsäure, Bariumstearat, Calciumstearat und Zinklaurat; und synthetische hoch-molekulare Materialien, wie Erdölharz, ataktisches Polypropylen und Cumaronindenharz. Von diesen sind Erdöl-Weichmacher bevorzugt, und Verfahrensöl ist besonders bevorzugt.
Beispiele für anorganische Füllstoffe, die in den erfindungsgemaßen Massen verwendet werden können, umfassen neben Ruß feines Kieselsäurepulver, ausgefalltes Calciumcarbonat, schweres Calciumcarbonat, Talkum und Ton. Nach der vorliegenden Erfindung kann der anorganische Füllstoff in einer Menge von 20 bis 150 Gew.-Teilen, vorzugsweise 30 bis 100 Gew.- Teilen, insbesondere 40 bis 80 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Ethylen/Propylen/- Dien-Kautschuks, enthaltend Schwefel, verwendet werden. Wenn die anorganischen Füllstoffe in einer Menge in dem oben beschriebenen Bereich verwendet werden, können Elastomermassen und vulkanisierte Kautschuks erhalten werden, die ausgezeichnet sind in der Verschleißfestigkeit und dynamischen Ermüdungsbeständigkeit.
Es ist bevorzugt, daß Vulkanisationsbeschleuniger gemaß der Erfindung verwendet werden. Beispiele für die Vulkanisationsbeschleuniger umfassen Thiazol-Verbindungen, wie N-Cyclohexyl-2-benzothiazolsulfenamid, N-Oxydiethylen-2-benzothiazolsulfenamid, N,N-Diisopropyl-2- benzothiazolsulfenamid, 2-Mercaptobenzothiazol, 2-(2,4-Dinitrophenyl)mercaptobenzothiazol, 2- (2,6-Diethyl-4-morpholinothio)benzothiazol und Dibenzothiazyldisulfid; Guanidin-Verbindunge, wie Diphenylguanidin, Triphenylguanidin, Di-o-tolylguanidin, o-Tolylbiguanid und Diphenylguanidinphthalat; Aldehyd/Amin- oder Aldehyd/Ammoniak-Verbindungen, wie Acetaldehyd/Anilin- Reaktionsprodukt, Butylaldehyd/Anilin-Kondensat, Hexamethylentetramin und Acetaldehyd/- Ammoniak-Reaktionsprodukt; Imidazolin-Verbindungen, wie 2-Mercaptoimidazolin; Thioharnstoff-Verbindungen, wie Thiocarbanilid, Diethylthioharnstoff, Dibutylthiohamstoff, Trimethylthioharnstoff und Di-o-tolylthioharnstoff; Thiuram-Verbindungen, wie Tetramethylthiurammonosulfid, Tetramethylthiuramdisulfid, Tetraethylthiuramdisulfid, Tetrabutylthiuramdisulfid und Pentamethylenthiuramtetrasulfid; Dithiosäuresalze, wie Zinkdimethyldithiocarbamat, Zinkdiethyldithiocarbamat, Zink-di-n-butyldithiocarbamat, Zinkethylphenyldithiocarbamat, Zinkbutylphenyldithiocarbamat, Natriumdimethyldithiocarbamat, Selendimethyldithiocarbamat und Tellurdiethyldithiocarbamat; Xanthat-Verbindungen, wie Zinkdibutylxanthat, und andere Verbindungen, wie Zinkoxid.
Die Vulkanisationsbeschleuniger können in einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.-Teilen, vorzugsweise 0,2 bis 10 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuks, der keinen Schwefel enthalt, verwendet werden.
Unvulkanisierte Kautschukgemische werden auf die folgende Weise hergestellt. Der oben beschriebene Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk nach der vorliegenden Erfindung, der Weichmacher und der Füllstoff, wie anorganischer Füllstoff, werden bei einer Temperatur von 80 bis 170ºC während 3 bis 10 min in einem Mischer, wie einem Banbury-Mischer, verknetet. Gegebenenfalls wird der Vulkanisationsbeschleuniger dazu zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wird auf einem Walzenstuhl bei einer Temperatur von 40 bis 80ºC während 5 bis 30 min verknetet unter Anwendung von Walzen, wie offenen Walzen, und das verknetete Material wird extrudiert, um ein bandförmiges oder bahnförmiges Kautschukgemisch herzustellen.
Das so hergestellte Kautschukgemisch wird zu der gewunschten Form geformt durch Extrudieren, Kalanderrollen oder Pressen. Der Formkörper wird gleichzeitig mit dem Formen oder nach dem Formen in einen Vulkanisator eingebracht und auf eine Temperatur von 150 bis 270ºC während 1 bis 30 min erhitzt, um vulkanisierten Kautschuk zu erhalten. Bei Durchführung einer solchen Vulkanisation kann eine Form verwendet werden oder nicht. Wenn die Form nicht verwendet wird, werden die Form- und Vulkanisierstufen im allgemeinen kontinuierlich durchgeführt.
Als Heizmittel in dem Vulkanisierbehälter können heiße Luft, ein Glasperlen-Fluidbett, UHF (ultrakurzwellige elektromagnetische Wellen) und Dampf angewandt werden.
Die aus den Elastomermassen nach der vorliegenden Erfindung erhaltenen vulkanisierten Kautschuks besitzen nur geringe Ungleichmaßigkeiten in der Zugfestigkeit und Zugdehnung und eine geringere Variabilität der Ergebnisse des Ermüdungstests, so daß sie eine Wirkung auf die Stabilisierung der Qualität ausüben, wobei die Stabilisierung der Qualität erforderlich ist, wenn Produkte hergestellt werden. Sie können daher verbreitet angewandt werden auf Gebieten von Reifen, Kraftfahrzeugteilen, allgemeinen industriellen Komponenten und Hoch-und Tiefbau- Komponenten. Besonders sind diese vulkanisierten Kautschukarten geeignet zur Verwendung auf Gebieten von Produkten, wie Auspuffaufhängungen, Riemen, Kautschuk-Vibrationsisolatoren, Motoraufhängungen, Reifenlaufflächen für Luftreifen, Seitenwände für Luftreifen und weiße Seitenwände, die eine dynamische Ermüdungsbeständigkeit erfordern, wobei üblicherweise angenommen wurde, daß für diese Materialien nur Dien-Kautschukarten, insbesondere Naturkautschuk, oder Gemische davon geeignet wären.
Die vorliegende Erfindung wird weiter in den folgenden Beispielen erläutert.
Die Bewertungstests für vulkanisierte Bahnen in den Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden nach den unten angegebenen Methoden durchgeführt.

(1) Zugfestigkeitstest

Hantelförmige Probenstücke vom Typ Nr.3, wie in JIS K 6301 angegeben, wurden aus vulkanisierten Kautschukbahnen ausgestanzt. Die Proben wurden einem Zugfestigkeitstest unter den Bedingungen der Meßtemperatur von 25ºC und der Zuggeschwindigkeit von 500 mm/min nach dem in JIS K 6301, Punkt 3 angegebenen Verfahren unterworfen. Die Zugbruchspannung (TB) und die Zugbruchdehhung (EB) wurden gemessen.

(2) Thermische Alterungsbeständigkeit

Die thermische Alterungsbeständigkeit wurde durch Veränderungen des folgenden Erhalts der Bruchspannung, des folgenden Erhalts der Bruchdehnung und der JIS-Härte nach JIS K 6301- 1975, 6.5 durchgeführt.
(i) Hantelförmige Probestücke vom Typ Nr.1 nach JIS K 6301 wurden aus Bahnen in der Längsrichtung davon ausgestanzt. Die Proben wurden 72 h bei 120ºC liegen gelassen und dann auf Raumtemperatur gebracht. Die Proben wurden einem Zugfestigkeitstest mit einer Geschwindigkeit von 200 mm/min unterworfen. Die Bruchspannung (TB gealtert) und die Bruchdehnung (EB gealtert) wurden gemessen. Proben vor dem thermischen Alterungstest wurden vorher untersucht, um die Bruchspannung (TB orig.) und die Bruchdehnung (EB orig.) zu messen, und der Erhalt der Bruchspannung und der Erhalt der Bruchdehnung wurden berechnet.
Erhalt (%) der Bruchspannung = (TB gealtert/ TB orig.) x 100
Erhalt (%) der Bruchdehnung = (EB gealtert/ EB orig.) x 100
(ii) Veränderung der JIS A-Härte (315 K 6301)
AH=H&sub2;-H&sub1;
In der obigen Formel bedeutet AH die Veränderung der JIS A-Härte, H&sub1; bedeutet die Härte vor dem Vulkanisieren und H&sub2; bedeutet die Härte nach dem Vulkanisieren.

(3) Rißwachstum beim Biegen (Biegetest)

Das Rißwachstum beim Biegen wurde untersucht unter Anwendung einer Vorrichtung vom Mattia-Typ (Anzahl der Drehungen: 300 UpM). Jede der drei Proben wurde wiederholt den Biegungen unterworfen bei einer Meßtemperatur von 40ºC, bis die vulkanisierte Kautschukbahn gebrochen war. Die Bewertung wurde durch Ermittlung des Mittelwerts der Anzahl der Biegungen zum Zeitpunkt des Bruchs durchgeführt.

(4) Beständigkeitstest (Monsanto-Ermüdungstest)

Hantelförmige Probenstücke vom Typ Nr.3, wie in 315 K 6301 angegeben, wurden aus vulkanisierten Kautschukbahnen ausgestannt. Jedes von 20 Probenstücken wurde zur Ermüdung gebracht durch Dehnung unter den Bedingungen einer Dehnung von 200 bzw. 150 %, einer Meßtemperatur von 40ºC und einer Anzahl der Umdrehungen von 300 UpM. Der Mittelwert der Anzahl zum Zeitpunkt des Bruchs des Probenstücks wurde als Index für die Beständigkeit gewertet.

(5) Wärmeentwicklungstest

Der Wärmeentwicklungstest wurde durchgeführt unter Anwendung eines Flexometers (Goodrich) unter den Bedingungen, daß die angewandte Last 15 lb und der Ausschlag 6,9 mm nach ASTM D 623 betrug. Eine erhöhte Temperatur (Temperaturänderung, T&sub2; - T&sub1; = ΔT) wurde gemessen. Die Anzahl der Proben, die dem Test unterworfen wurden, betrug 2. Die Temperatur, bei der der Versuch begonnen wurde, betrug 37ºC.

Beispiel 1

Während Wärme angewandt wird, werden 100 Gew.-Teile eines Ethylen/Propylen/Dien Kautschuks (im folgenden abgekürzt als EPDM-1) mit einer Mooney-Viskosität ML1+4 (100ºC) von 82 und Wr von 80 mit 70 Gew.-% eines hoch-molekularen Ethylen/Propylen/5-Ethyliden-2- norbomen-Copolymerkautschuks mit einem Ethylengehalt von 70 mol-%, einer Grundviskosität [η] von 3,6 dl/g, gemessen bei 135ºC in Decalin, und einer Iodzahl von 20 und 30 Gew.-% eines nieder-molekularen Ethylenlpropylen/5-Ethyliden-2-norbomen-Copolymerkautschuks mit einem Ethylengehalt von 70 mol-%, einer Grundviskosität [η] von 0,24 dl/g, gemessen bei 135ºC in Decalin, und einer Iodzahl von 20 sowie 0,75 Gew.-Teile Schwefel durch ansatzweise Zugabe 3 min bei 130ºC unter Anwendung eines Kneters, um Schwefel in dem Kautschuk zu dispergieren, verknetet.
In einem 4,3 1 Banbury-Mischer (hergestellt von Kobe Steel, Ltd.) wurden der erhaltene Ethylenlpropylen-Kautschuk mit darin dispergiertem Schwefel, 1 Gew.-Teil Stearinsäure, 5 Gew.- Teile Zinkoxid Nr.1, 60 Gew.-Teile FEF-HS-Ruß (Niteron #10 von Shin Nittetsu Kagaku KK) und 10 Gew.-Teile Öl (P-300 von Fuji Kosan KK) verknetet.
Zu dem erhaltenen verkneteten Produkt wurden 1,5 Gew.-Teile Vulkanisationsbeschleuniger (Handelsname: NOCCELER M von Ouchi Shinko Kagaku Kogyo KK), 1,5 Gew.-Teile Vulkanisationsbeschleuniger (Handelsname: NOCCELER DM von Ouchi Shinko Kagaku Kogyo KK) und 0,5 Gew.-Teile Vulkanisationsbeschleuniger (Handelsname: NOCCELER TT von Ouchi Shiriko Kagaku Kogyo KK) zugegeben. Das Gemisch wurde mit Hilfe von 14 inch Walzen unter solchen Bedingungen verknetet, daß die Mischzeit mit den Walzen 4 min betrug, die Oberflächentemperaturen der offenen Walze 50ºC an der vorderen Walze und 60ºC an der hinteren Walze betrugen, und die Anzahl der Umdrehungen der vorderen Walze 16 UpM und die Anzahl der Umdrehungen der hinteren Walze 18 UpM betrugen. Das verknetete Produkt wurde zu einer Bahn verarbeitet und 30 min bei 150ºC verpreßt, um eine vulkanisierte Bahn mit einer Dicke von 2 mm zu erhalten. Die vulkanisierte Bahn wurde Zugfestigkeitstests, Tests zur Bestimmung der thermischen Alterungsbeständigkeit, Biegetests, Dauerhaftigkeitstests und Wärmeentwicklungstests unterworfen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.

Vergleichsbeispiel 1

In einem 4,3 1 Banbury-Mischer (hergestellt von Kobe Steel, Ltd.) wurden 70 Gew.-Teile Naturkautschuk (NR) [RSS Nr. 1], 30 Gew.-Teile Styrollbutadien-Kautschuk (SBR) (Handelsname: Tafuden 1530 von Asahi Chemical Industry Co., Ltd.), 1 Gew.-Teil Steannsaure, 5 Gew.- Teile Zinkoxid Nr.1, 50 Gew.-Teile FEF-HS-Ruß (Niteron #10 von Shin Nittetsu Kagaku KK) und 40 Gew.-Teile Öl (P-300 von Fuji Kosan KK) verknetet.
Zu dem verkneteten Produkt wurden 1 Gew.-Teil Schwefel und 3 Gew.-Teile Vulkanisationsbeschleuniger (NOCCELER CZ von Ouchi Shinko Kagaku Kogyo KK) zugegeben. Das Gemisch wurde unter Anwendung eines Walzenstuhls verknetet, zu einer Bahn geformt und 30 min bei 150ºC verpreßt, um eine vulkanisierte Bahn mit einer Dicke von 2 mm zu erhalten. Die vulkanisierte Bahn wurde untersucht.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.

Vergleichsbeispiel 2

In einem 4,3 1 Banbury-Mischer (hergestellt von Kobe Steel, Ltd.) wurden 100 Gew.-Teile EPDM- 1 nach Beispiel 1, 1 Gew.-Teil Stearinsäure, 5 Gew.-Teile Zinkoxid Nr.1, 50 Gew.-Teile FEF-HS-Ruß (Niteron #10 von Shin Nittetsu Kagaku KK) und 10 Gew.-Teile Öl (P-300 von Fuji Kosan KK) verknetet.
Zu dem erhaltenen verkneteten Produkt wurden 0,75 Gew.-Teile Schwefel, 1,5 Gew.- Teile Vulkanisationsbeschleuniger (NOCCELER M von Ouchi Shinko Kagaku Kogyo KK), 1,5 Gew.-Teile Vulkanisationsbeschleuniger (NOCCELER DM von Ouchi Shinko Kagaku Kogyo KK) und 0,5 Gew.-Teile Vulkanisationsbeschleuniger (NOCCELER TT von Ouchi Shinko Kagaku Kogyo KK) zugegeben. Das Gemisch wurde verknetet unter Anwendung eines 14 inch Walzenstuhls unter solchen Bedingungen, daß die Mischzeit mit den Walzen 4 min betrug, die Oberflächentemperaturen der offenen Walze 50ºC an der vorderen Walze und 60ºC an der hinteren Walze betrugen, und die Anzahl der Umdrehungen der vorderen Walze 16 UpM und die Anzahl der Umdrehungen der hinteren Walze 18 UpM betrugen. Das verknetete Produkt wurde zu einer Bahn verarbeitet und 30 min bei 150ºC verpreßt, um eine vulkanisierte Bahn mit einer Dicke von 2 mm zu erhalten. Die vulkanisierte Bahn wurde untersucht.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.

Vergleichsbeispiel 3

Das Verfahren des Vergleichsbeispiels 2 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß der hochmolekulare Ethylenlpropylen/5-Ethyliden-2-norbomen-Copolymerkautschuk (ωr: nicht weniger als 200), der eine Komponente zur Bildung des EPDM-1 war, anstelle des EPDM-1 nach Beispiel 1 verwendet wurde und die Menge an Öl 60 Gew.-Teile betrug, um eine vulkanisierte Bahn mit einer Dicke von 2 mm zu erhalten. Die vulkanisierte Bahn wurde untersucht.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
AR (TB) : Beibehaltung der Bruchspannung
AR (EB) : Beibehaltung der Bruchdehnung
AH (JIS A) : Veranderung der JIS A-Härte, bestimmt nach JIS K 6301

Vergleichsbeispiel 4

Ein Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk (Mitsui EPT 3091 von Mitsui Petrochemical Industries, Ltd.) wurde 2 min mastifiziert unter solchen Bedingungen, daß die Oberflächentemperaturen der offenen Walzen 50ºC an der vorderen Walze und 50ºC an der hinteren Walze betrugen, und die Anzahl der Umdrehungen der vorderen Walze 16 UpM und die Anzahl der Umdrehungen der hinteren Walze 18 UpM betrugen.
Zu 100 Gew.-Teilen des mastifizierten Ethylenlpropylen/Dien-Kautschuks wurden 1 Gew.-Teil Stearinsäure und 5 Gew.-Teile Zinkblüten Nr.1 zugegeben und das Gemisch verknetet. Zu dem erhaltenen verkneteten Produkt wurden 60 Gew.-Teile FEF-HS-Ruß (Niteron #10 von Shin Nittetsu Kagaku KK) und 60 Gew.-Teile Öl (P-300 von Fuji Kosan KK) zugegeben und das Gemisch verknetet.
Zu dem erhaltenen verkneteten Produkt wurden 0,75 Gew.-Teile Schwefel (ein Produkt von Hosoi Kagaku Kogyo KK), 1,5 Gew.-Teile Vulkanisationsbeschleuniger (NOCCELER PZ, ein Produkt von Ouchi Shinko Kagaku Kogyo KK), 1,5 Gew.-Teile Vulkanisationsbeschleuniger (NOCCELER TT, ein Produkt von Ouchi Shinko Kagaku Kogyo KK) und 0,5 Gew.-Teile Vulkanisationsbeschleuniger (NOCCELBR M, ein Produkt von Ouchi Shinko Kagaku Kogyo KK) zugegeben. Das Gemisch wurde zu einer Bahn verarbeitet und 18 min bei 160ºC verpreßt, um eine vulkanisierte Bahn mit einer Dicke von 2 mm zu erhalten. Die vulkanisierte Bahn wurde Zugfestigkeitstests, thermischen Alterungstests, Beständigkeitstests und Wärmeentwicklungstests unterworfen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.

Beispiel 2

Eine Lösung des Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuks nach Vergleichsbeispiel 4, gelöst in einer Lösung von Hexan/Benzol = 50/50 (Volumen), wurde hergestellt. Ferner wurde eine Lösung von Schwefel in Benzol vorher hergestellt, bei der Schwefel in einer solchen Menge verwendet wurde, um 0,75 Gew.-Teile Schwefel auf 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente zu ergeben. Diese Lösung des Ethylen/Propylenldien-Kautschuks wurde mit der Schwefellösung vermischt. Die Lösungsmittel wurden von der gemischten Lösung entfernt, um den Ethylen/Propylenldien-Kautschuk mit darin dispergiertem Schwefel zu erhalten.
Das Verfahren des Vergleichsbeispiels 4 wurde dann wiederholt mit der Ausnahme, daß der oben erhaltene Ethylenlpropylenldien-Kautschuk verwendet wurde, die Oberflächentemperatur sowohl der vorderen als auch der hinteren Walze 120ºC betrug und in der letzten Knetstufe kein Schwefel verwendet wurde, um eine vulkanisierte Bahn von 2 mm Dicke zu erhalten. Die vulkanisierte Bahn wurde untersucht.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.

Beispiel 3

Das Verfahren des Beispiels 2 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß der Ethylen/- Propylenldien-Kautschuk verwendet wurde, enthaltend darin dispergierten Schwefel, der erhalten worden war durch Verkneten des Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuks nach Vergleichsbeispiel 4 mit 0,75 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Kautschukkomponente, Schwefel während 2 min bei einer Temperatur von 120ºC unter Anwendung eines Kneters, um eine vulkanisierte Bahn mit einer Dicke von 2 mm zu erhalten. Die vulkanisierte Bahn wurde untersucht.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
AR (TB) : Beibehaltung der Bruchspannung
AR (EB) : Beibehaltung der Bruchdehnung
AH (JIS A) : Veränderung der JIS A-Härte, bestimmt nach JIS K 6301
Aus den Ergebnissen des Monsanto-Ermüdungstests der Tabelle 2 geht hervor, daß der unter Verwendung EPDM, enthaltend vorher darin dispergierten Schwefel, erhaltene vulkanisierte Kautschuk ausgezeichnete dynamische Ermüdungsbeständigkeit besitzt, im Vergleich mit vulkanisiertem Kautschuk, der erhalten worden ist unter Verwendung von EPDM, zu dem Schwefel in der letzten Knetstufe zugesetzt wurde. Es wird erwartet, daß die vulkanisierten Kautschuks nach den Beispielen 2 und 3 ausgezeichnet sind in der Ermüdungsbeständigkeit unter Last, wie in Reifen, und Kautschuk-Vibrationsisolatoren, da sie nicht zum Ausbluten führen.

Vergleichsbeispiel 5

Während Wärme angewandt wurde, wurden 100 Gew.-Teile eines Ethylen/Propylenldien Kautschuks, umfassend 70 Gew.-% eines hoch-molekularen Ethylen/Propylen/5-Ethyliden-2- norbornen-Copolymerkautschuks mit einem Ethylengehalt von 70 mol-%, einer Grundviskosität [η] von 2,5 dl/g, gemessen bei 135ºC in Decalin, und einer Iodzahl von 20 und 30 Gew.-% eines nieder-molekularen Ethylen/Propylen/5-Ethyliden-2-norbomen-Copolymerkautschuks mit einem Ethylengehalt von 70 mol-%, einer Grundviskosität [η] von 0,3 dl/g, gemessen bei 135ºC in Decalin, und einer Iodzahl von 20 sowie 2,0 Gew.-Teile Schwefel durch ansatzweise Zugabe 3 min bei 130ºC unter Anwendung eines Kneters, um Schwefel zu dispergieren, verknetet.
In einem 4,3 1 Banbury-Mischer (hergestellt von Kobe Steel, Ltd.) wurden der erhaltene Ethylen/Propylen-Kautschuk, enthaltend darin dispergierten Schwefel, 1 Gew.-Teil Stearinsaure, 5 Gew.-Teile Zinkblüten Nr.1, 60 Gew.-Telle FEF-HS-Ruß (60 HG von Asahi Carbon KK) und 60 Gew.-Teile Öl (P-300 von Fuji Kosan KK) verknetet.
Zu dem so erhaltenen verkneteten Produkt wurden 0,5 Gew.-Teile Vulkanisationsbeschleuniger (Handelsname: NOCCELER M, ein Produkt von Ouchi Shinko Kagaku Kogyo KK) und 1,5 Gew.-Teile Vulkanisationsbeschleuniger (Handelsname: NOCCELER TT, ein Produkt von Ouchi Shinko Kagaku Kogyo KK) zugegeben. Das Gemisch wurde mit Hilfe eines 14 inch Walzenstuhls unter solchen Bedingungen verknetet, daß die Mischzeit mit den Walzen 4 min betrug, die Oberflächentemperaturen der offenen Walze 50ºC an der vorderen Walze und 60ºC an der hinteren Walze betrugen, und die Anzahl der Umdrehungen der vorderen Walze 16 UpM und die Anzahl der Umdrehungen der hinteren Walze 18 UpM betrugen. Das verknetete Material wurde zu einer Bahn verarbeitet und 20 min bei 150ºC verpreßt, um eine vulkanisierte Bahn mit einer Dicke von 2 mm zu erhalten. Die vulkanisierte Bahn wurde Zugfestigkeitstests, Härtetests (JIS A-Härte), Beständigkeitstests und Wärmeentwicklungstests unterworfen.
Jedes der oben angegebenen Gemische wurde in einen unter Druck stehenden Kneter (Typ: TDI-5 von Toshin Sangyo KK) eingebracht und weiter unter Hitze mit Dampf vermischt. Das erhaltene Gemisch wurde um die Vorderwalze (Walze von Terekawa Seisakusho, 8 "Durchmesser x 20" Länge Dampferhitzen durch wassergekuhlte automatische Temperaturkontrolle) gewickelt und 4 Schnitte von der rechten und linken Seite angebracht. Nach 1 min wurde die Walzbarkeit des Gemisches bewertet. Der Abstand zwischen der vorderen Walze und der hinteren Walze betrug 0,6 mm.

Bezeichnung des Grads der Bearbeitbarkeit mit der Walze

E : ausgezeichnet
G: gut
F angemessen
P schlecht
VP: sehr schlecht

Kriterium der Bezeichnung

(1) Nach dem ersten Schnitt wurde das um die Walze gewickelte Material bewertet.
Untere Grenze von E: Es fand sich kein Loch von Beginn an.
Untere Grenze von G: Es fanden sich etwa 10 oder weniger kleine Löcher mit Durchmesser von 2 bis 5 mm und einige Löcher mit Durchmesser etwa 10 mm.
Untere Grenze von F: Zusammenhängende Teile auf der Walzenoberfläche machten mindestens 50 % des verkneteten Materials aus.
Untere Grenze von P: Das meiste verknetete Material hing durch und nur ein Teil davon war um die Walze gewickelt.
Obere Grenze von VP: Das verknetete Material löste sich von der Walze, sobald es nicht mit der Hand gehalten wurde.
(2) Nach jedem von dem zweiten, dritten und vierten Schnitt wurde das verknetete, um die Rolle gewickelte, Material untersucht.
Untere Grenze von E: Es fand sich keine Neigung zum Durchhängen, und das verknetete Material war vollständig in losem Kontakt mit der Walze.
Untere Grenze von F: Das verknetete Material war offensichtlicht in engem Kontakt mit der Walze und löste sich nicht davon ab, aber es bildeten sich zum Teil Wellen auf dem oberen Teil der Walze. Selbst wenn ein Durchhängen durch Gleiten usw. verursacht wurde, konnte das verknetete Material durch Korrektur mit menschlicher Kraft wieder hergestellt werden, obwohl es sich auch selbst wieder herstellen konnte.
Untere Grenze von G: Das Material befand sich in engem Kontakt mit der äußeren Peripherie der unteren Hälfte der vorderen Walze, aber wenn das verknetete Material hindurchgeführt wurde, war es in schlechtem Kontakt mit dem oberen Teil der Walze, und es entstanden teilweise Wellen.
Untere Grenze von P: Es trat ein Durchhängen auf, aber das verknetete Material konnte an einem Abreißen von der Walze gehindert werden, wenn in Intervallen eine Korrektur durchgeführt wurde.
Obere Grenze von VP. Es trat ein Durchhängen auf und das verknetete Material riß von der Walze ab, soweit nicht kontinuierlich korrigiert wurde.
Die obigen Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.

Beispiele 4 und 5

Das Verfahren des Vergleichsbeispiels 5 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß ein hoch-molekularer Ethylewpropylen/5-Ethyliden-2-norbomen-Copolymerkautschuk mit einem Ethylengehalt von 70 mol-%, einer Grundviskosität [η] von 3,0 dl/g, gemessen bei 135ºC in Decalin, und einer Iodzahl von 20 und ein hoch-molekularer Ethylen/Propylen/5-Ethyliden/2-Norbornen-Copolymerkautschuk mit einem Ethylengehalt von 70 mol-%, einer Grundviskosität [η] von 4,6 dl/g, gemessen bei 135ºC in Decalin, und einer Iodzahl von 20 in Beispiel 4 bzw. Beispiel 5 anstelle des hoch-molekularen Ethylen/Propylen/5-Ethyliden-2-norbornen-Copolymerkautschuks nach Vergleichsbeispiel 5 verwendet wurden, um vulkanisierte Bannen mit einer Dicke von 2 mm zu erhalten. Die vulkanisierten Bahnen wurden untersucht. Die Bearbeitbarkeit mit der Walze wurde ebenfalls auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 5 untersucht.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.

Vergleichsbeispiel 6

Das Verfahren des Vergleichsbeispiels 5 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß ein hoch-molekularer Ethylen/Propylen/5-Ethyliden-2-norbomen-Copolymerkautschuk mit einem Ethylengehalt von 70 mol-%, einer Grundviskosität [η] von 5,2 dl/g, gemessen bei 135ºC in Decalin, und einer Iodzahl von 20 anstelle des hoch-molekularen Ethylen/Propylen/5-Ethyliden-2- norbornen-Copolymerkautschuks nach Vergleichsbeispiel 5 verwendet wurde, um vulkanisierte Bahnen mit einer Dicke von 2 mm zu erhalten. Die vulkanisierten Bahnen wurden untersucht. Die Bearbeitbarkeit mit der Walze wurde ebenfalls auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 5 untersucht.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.

Vergleichsbeispiele 7 und 8

Das Verfahren des Vergleichsbeispiels 5 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß ein hoch-molekularer Ethylenlpropylen/5-Ethyliden-2-norbornen-Copolymerkautschuk mit einem Ethylengehalt von 70 mol-%, einer Grundviskosität [η] von 4,6 dl/g, gemessen bei 135ºC in Decalin, und einer Iodzahl von 20 anstelle des hoch-molekularen Ethylen/Propylen/5-Ethyliden-2- norbornen-Copolymerkautschuks nach Vergleichsbeispiel 5 verwendet wurde, und ein niedermolekularer Ethylen/Propylen/5-Ethyliden-2-norbomen-Copolymerkautschuk mit einem Ethylengehalt von 70 mol-%, einer Grundviskosität [η] von 0,10 dl/g, gemessen bei 135ºC in Decalin, und einer Iodzahl von 20 und ein nieder-molekularer Ethylen/Propylen/5-Ethyliden-2-norbornen Copolymerkautschuks mit einem Ethylengehalt von 70 mol-%, einer Grundviskosität [η] von 1,0 dl/g, gemessen bei 135ºC in Decalin, und einer Iodzahl von 20, wurden in dem Vergleichsbeispiel 7 bzw. Vergleichsbeispiel 8 verwendet anstelle des nieder-molekularer Ethylen/Propylen/5- Ethyliden-2-norbornen-Copolymerkautschuks nach Vergleichsbeispiel 5, um vulkanisierte Bahnen mit einer Dicke von 2 mm zu erhalten. Die vulkanisierten Bahnen wurden untersucht. Die Bearbeitbarkeit mit der Walze wurde ebenfalls auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 5 untersucht.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3
Hs: JIS A-Härte, bestimmt nach JIS K 6301

Claims

1. Ethylen/Propylen/Dien-Kautschukmasse, umfassend einen Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk, enthaltend Schwefel in dispergierter Form, Ruß, einen Weichmacher, einen Füllstoff und gegebenenfalls einen Vulkanisationsbeschleuniger, wobei der Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk eine Mooney-Viskosität ML1+4 (100ºC) von 60 bis 120 hat und besteht aus einem Gemisch aus:

(A) 90 bis 40 Gew.-% eines Ethylen/Propylen/Dien-Copolymerkautschuks mit hohem Molekulargewicht mit einem Ethylengehalt von 60 bis 82 Mol-%, einer Grundviskosität [η] von 2,5 bis 5,0 dl/g, gemessen bei 135ºC in Decalin, und einer Iodzahl von 8 bis 35 und

(B) 10 bis 60 Gew. -% eines Ethylen/Propylen/Dien-Copolymerkautschuks mit niedrigem Molekulargewicht mit einem Ethylengehalt von 60 bis 82 Mol-%, einer Grundviskosität [η] von 0,15 bis 0,8 dl/g, gemessen bei 135ºC in Decalin, und einer Iodzahl von 8 bis 35,

wobei die Masse erhältlich ist nach einem Verfahren, umfassend das Dispergieren von Schwefel in dem Ethylen/Propylen/Dien- Kautschuk vor der Zugabe von Ruß, Weichmacher, Füllstoff und gegebenenfalls Vulkanisationsbeschleuniger.

2. Masse nach Anspruch 1, wobei der dispergierte Schwefel in einer Menge von 0,1 bis 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuks, vorhanden ist.

3. Masse nach Anspruch 1 oder 2, wobei ωr, (ω&sub2;/(ω&sub1;), das durch einen dynamischen Viskoelastizitätstest bestimmt worden ist und das ein Index für die Verarbeitbarkeit und die physikalischen Eigenschaften des Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuks ist, im Bereich von 50 bis 150 liegt.

4. Verfahren zur Herstellung einer Ethylen/Propylen/Dien- Kautschukmasse, wobei das Verfahren zunächst das Dispergieren von Schwefel in einem Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk, der eine Mooney-Viskosität ML1+4 (100ºC) von 60 bis 120 aufweist und besteht aus einem Gemisch aus

(B) 10 bis 60 Gew.-% eines Ethylen/Propylen/Dien-Copolymerkautschuks mit niedrigem Molekulargewicht mit einem Ethylengehalt von 60 bis 82 Mol-%, einer Grundviskosität [η] von 0,15 bis 0,8 dug, gemessen bei 135ºC in Decalin, und einer Iodzahl von 8 bis 35,

und anschließend das Zugeben von Ruß, einem Weichmacher, einem Füllstoff und gegebenenfalls einem Vulkanisationsbeschleuniger umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, umfassend das Zugeben des Schwefels zu dem Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk in Form einer Lösung und anschließendes Entfernen des Lösungsmittels, um den Schwefel in dem Kautschuk zu dispergieren.

6. Verfahren nach Anspruch 4, umfassend das Einmischen des Schwefels in den Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk in fester Form mit Hilfe eines Kneters oder eines Innenmischers.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, umfassend das Dispergieren des Schwefels in dem Ethylen/Propylen/Dien- Kautschuk in einer Menge von 0,1 bis 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuks, der keinen Schwefel enthält.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, umfassend ferner das Vulkanisieren der Masse.

9. Vulkanisierte Kautschukmasse, erhältlich durch Vulkanisieren der Ethylen/Propylen/Dien-Kautschukmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3.