DE3319251C1

DE3319251C1 - Vulkanisierbare Halogenkautschukmischungen und Verfahren zum Vulkanisieren bzw. Vernetzen

Info

Publication number: DE3319251C1
Application number: DE3319251A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Salvador-Bahia Buder; Heinz 5000 Köln Grewatta; Siegfried 5303 Bornheim Wolff
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1983-05-27
Filing date: 1983-05-27
Publication date: 1984-04-19
Also published as: DE3464141D1; ES532361A0; JPS59232133A; IN162947B; EP0126870A1; US4517335A; EP0126870B1; ATE27707T1; CA1252937A; KR910008802B1; ES8502714A1; AU571230B2; ZA841948B; JPH0214370B2; KR840009319A; AU2856884A; BR8402467A

Abstract

Die Erfindung betrifft vulkanisierbare Halogenkautschukmischungen, die außer silikatischen Füllstoffen siliciumhaltige Isothiuroniumverbindungen enthalten und ein Verfahren zum Vulkanisieren bzw. Vernetzen dieser Mischungen.

Description

Die Erfindung betrifft vulkanisierbare Halogenkautschukmischungen, die einen silikatischen Füllstoff, gegebenenfalls in Mischung mit Ruß, und mindestens eine siliciumhaltige Isothiuroniumverbindung enthalten und ein Verfahren zum Vulkanisieren bzw. Vernetzen dieser Mischungen.

Es ist bekannt, daß in mit Schwefel vulkanisierbaren Kautschuk-Mischungen, die einen höheren Anteil an silikatischen Füllstoffen wie beispielsweise gefällte Kieseisäure enthalten sollen, als Mischungsbestandteil ein Silan notwendig ist, um den Vulkanisaten ausreichend gute Eigenschaften zu verleihen.

In der DE-AS 28 19 638 wird beschrieben, daß aus silikatische Füllstoffe enthaltenden Kautschuk-Mischungen auf der Basis von halogenhaltigen Kautschuksorten wertvolle Vulkanisationsprodukte entstehen, wenn die Mischungen bestimmte halogenhaltige Silane enthalten.
Derartige Mischungen nach dem Stand der Technik enthalten als Vulkanisationsbeschleuniger häufig Verbindungen aus der Thioharnstoffklasse.

Es wurde nun gefunden, daß überraschenderweise aus diesen an sich bekannten Halogenkautschukmischungen Vulkanisationsprodukte mit verbesserten Eigenschaften hergestellt werden, wenn anstelle eines halogenhaltigen Silans und eines Beschleunigers aus der Thioharnstoffklasse eine siliciumhaltige Isothiuroniumverbindung eingearbeitet wird.
Gegenstand der Erfindung sind vulkanisierbare Kautschuk-Mischungen, enthaltend mindestens einen Halogenkautschuk, silikatischen Füllstoff und gegebenenfalls ein Halogensilan, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Isothiuroniumverbindung der Formel

NR³R⁴

(RO)₃-_nR!,SiC_fflH_2mS=C

NR⁵R⁶

Χ^θ

NR⁵R⁶

in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Halogenkautschuks eingearbeitet und darin gleichmäßig verteilt werden, in der bedeuten:

: Chlorid, Bromid oder Jodid,

: eine Zahl von 1 bis 5,
eine C₁ bis CyAlkylgruppe, eine C₅- bis C₈-Cycloalkylgruppe oder die Phenylgruppe,
eine C₁- bis C₅-Alkylgruppe, eine C₅- bis C₈- Cycloalkylgruppe, die Methoxyäthylgruppe, die Phenylgruppe oder die Benzylgruppe und
0, 1 oder 2,

R⁴, R⁵, R⁶, gleich oder verschieden, Wasserstoff, eine C₁-C₅-AIkVIgI-UpPe
oder

in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Halogenkautschuks enthalten, in der bedeuten

m :
R¹:

Chlorid, Bromid oder Jodid
eine Zahl von 1 bis 6

eine Q-Q-Alkylgruppe, eine C₅- oder C₆-Cybo cloalkyl- oder die Phenylgruppe,

R: eine C₁- bis Q-Alkylgruppe, eine C₅- oder C₆-Cycloalkylgruppe, die Methoxiethylgruppe, die Phenyl- oder die Benzylgruppe,
n: 0, 1 oder 2,

R³, R⁴, R⁵, R⁶, gleich oder verschieden, Wasserstoff, eine C,-C₅-Alkylgruppe,
oder
R³, R⁵ Wasserstoff, R⁴, R⁶, gleich oder verschieden,

Wasserstoff, eine C₅-C₆-Cycloalkylgruppe, die Phenyl- oder die Benzylgruppe, oder R⁴ und R⁶ eine zusammenhängende C₂- C₄-Alkylenkette.

Zu den Isothiuroniumverbindungen, die erfindungsgemäß einzeln oder im Gemisch in den Halogenkautschukmischungen in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-Teilen, bevorzugt von 0,1 bis 2,0, bezogen auf 100 Gew.-Teile Halogenkautschuk, zugegen sein müssen, zählen u> insbesondere die Verbindungen, die an das Siliciumatom gebunden eine Triethoxy-, Trimethoxy- oder eine Diethoxymethyl-Dirnethoxymethylgruppe enthalten, bei denen C_mH_2m gleichzusetzen ist mit Ethyl, Propyl oder Butyl und bei denen die Isothiuroniumgruppe an ι ·> den Stickstoffatomen durch jeweils zwei Methyl- oder Ethylgruppen oder jeweils durch einen Wasserstoffatom, eine Methyl-, Ethyl-, Butyl- oder Phenylgruppe substituiert ist, wobei die Kohlenwasserstoffreste gleich oder verschieden sein können. iu

Die genannten, erfindungsgemäß eingesetzten Organosilane werden nach an sich bekannten Verfahren aus Thioharnstoffderivaten der Formel

S=C

NR³R⁴

NR⁵R⁶

(Π)

und Halogensilanen der Formel
(RO)₃-„RjSiC_mH_2fflX

jo

3>

gewonnen. Herstellverfahren sind beispielsweise in der US-PS 32 15 718, US-PS 33 14 982 oder in der DE-PS 21 20 002 beschrieben.

Die Zusammensetzung von Halogenkautschukbasismischungen ist dem Fachmann an sich bekannt. Dabei sind unter Basismischungen derartige Erzeugnisse zu verstehen, wie sie z. B. in der DE-AS 28 19 638 bei Unkenntnis der vorteilhaften Verwendundungsmöglichkeiten von siliciumhaltigen Isothiuroniumverbindungen gemäß Formel I beschrieben werden. Die Anteile der einzelnen Mischungsbestandteile können dabei in weiten Grenzen variiert werden.

Bei der Verwendung der siliciumhaltigen Isothiuroniumverbindungen fällt gegenüber den oben angeführten Basismischungen das Zumischen von elementarem Schwefel weg. Ebenso werden neben den Isothiuroniumverbindungen gemäß Formel I keine weiteren Beschleuniger mehr benötigt.

Freie Halogensilane gemäß Formel III können in Mengen von 0 bis 3 Gew.-Teilen, vorzugsweise 0 Gew.-Teile in der vulkanisierbaren erfindungsgemäßen Mischung vorhanden sein.

Zu den verwendbaren Halogenkautschuken zählen beispielsweise halogenierte Butylkautschuke, insbesondere bromierte oder chlorierte Butylkautschuke, Chlor- bo kautschuke, Kautschukhydrochloride und vorzugsweise halogenierte Butylkautschuke und insbesondere die Polymeren von 2-Chlorbutadien-l,3. Es kann auch chlorsulfoniertes Polyäthylen eingesetzt werden.

Die nach der Erfindung verwendbaren silikatischen e,5 Füllstoffe, auch als Mischung von zwei oder mehr Füllstoffen, sind an sich in der Kautschuktechnologie bekannte Füllstoffe. Dabei ist der Begriff »silikatischer Füllstoff« ein weitgefaßter und bezieht sich auf mit Kautschuken verträgliche bzw. in Kautschukmischungen einarbeitbare Füllstoffe, die aus Silikaten bestehen, Silikate enthalten und bzw. oder Silikate im weitesten Sinne chemisch gebunden enthalten. Insbesondere zählen zu den silikatischen Füllstoffen: Hochdisperse Kieselsäure-Füllstoffe (Siliciumdioxid) mit spezifischen Oberflächen im Bereich von etwa 5 bis 1000, vorzugsweise 20 bis 400 m²/g und mit Primärteilchengrößen im Bereich von etwa 10 bis 400 nm, die hergestellt werden können z. B. durch Ausfällung aus Lösungen von Silikaten mit anorganischen Säuren, durch hydrothermalen Aufschluß, durch hydrolytische und bzw. oder oxidative Hochtemperaturumsetzung von flüchtigen Siliciumhalogeniden oder durch ein Lichtbogenverfahren. Diese Kieselsäuren können gegebenenfalls auch als Mischoxide oder Oxidgemische mit den Oxiden der Metalle Aluminium, Magnesium, Calcium, Barium, Zink, Zirkon und/oder Titan vorliegen. Synthetische Silikate z. B. Aluminiumsilikat oder Erdalkalisilikate wie Magnesium- oder Calciumsilikat, mit spezifischen Oberflächen von etwa 20 bis 400 m²/g und Primärteilchengrößen von etwa 10 bis 400 nm.

Natürliche Silikate, z. B. Kaoline, Tone und Asbeste, Clays, sowie natürliche Kieselsäuren wie beispielsweise Quarz und Kieselgur.

Glasfasern und Glasfasererzeugnisse wie Matten, Stränge, Gewebe, Gelege und dergleichen sowie Mikroglaskugeln.

Die genannten Silikatfüllstoffe werden vorzugsweise in Mengen von etwa 10 oder gegebenenfalls noch darunter bis zu etwa 250 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kautschukpolymeren, eingesetzt.

Als Füllstoffmischungen können genannt werden Kieselsäure/Kaolin oder Kieselsäure/Glasfasern/ Asbest sowie Verschnitte der silikathaltigen Verstärkerfüllstoffe mit den bekannten Gummiruße, z. B. Kieselsäure/ISAF-Ruß oder Kieselsäure/Glasfaserkord/ HAF-Ruß.

Erfindungsgemäß werden als silikatische Füllstoffe die hochdispersen oder aktiven Kieselsäuren vorgezogen, insbesondere die gefällten Kieselsäuren und vorzugsweise in Mengen von 5 bis 150 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile Kautschuk.

Ruß kann zusätzlich in den erfindungsgemäßen Kautschuk-Mischungen zugegeben sein, nicht nur zur Grau- oder Schwarzfärbung der Vulkanisate, sondern zur Erzielung von besonderen, wertvollen Vulkanisateigenschaften, wobei die bekannten Gummiruße vorgezogen werden. Der Ruß wird in Mengen von 0 bis 150 Gewichtsteilen, vorzugsweise von 0,1-80 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gewichtsteile Kautschuk, in den neuen Kautschuk-Mischungen eingesetzt.

Eine untere Grenze mit der Zahl Null bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, daß der Mischungsbestandteil in der Kautschukmischung vorhanden sein kann, aber nicht muß. Wenn Ruß in einer Mischung zugegen ist, ist die untere Grenze praktisch bei 0,1 Gewichtsteilen anzusetzen.

Für den Fall des Vorhandenseins von silikatischem Füllstoff und Ruß in den Kautschuk-Mischungen wird der Gesamtfüllstoffgehalt, bezogen auf 100 Gewichtsteile Kautschuk, auf maximal 250 Gewichtsteile begrenzt, fm allgemeinen kann man 150 Gewichtsteile als obere Grenze ansehen.

An sich bekannte Stabilisierungsmittel, insbesondere solche aus der Gruppe der Alterungsschutzmittel, der Ermüdungsschutzmittel, der Oxidationsschutzmittel,

der Lichtschutzmittel und der Ozonschutzrnittel sowie auch Mischungen von diesen können mit Vorteil in den erfindungsgemäßen Kautschukmischungen zugegeben sein, und zwar in Mengen von 0,2 bis 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Halogenkautschuks.

Ferner kann es von besonderem Vorteil sein, wenn die Halogenkautschukmischungen Weichmacher oder Weichmacheröle enthalten, beispielsweise hocharomatische naphthenische oder paraffinische Weichmacheröle, vorteilhafterweise solche mit niedrigen Stockpunkten etwa zwischen 0° und -6O⁰C. Der Mengenanteil an Weichmacheröl kann in weiten Grenzen schwanken, so kann er mehr als 0,5 oder 5 Gewichtsteile betragen, insbesondere mehr als 10 bis etwa 100 Gewichtsteile.

Die neuen Halogenkautschuk-M'ischungen enthalten vorzugsweise eine organische, bei Zimmertemperatur feste Säure, wie sie in der Kautschuktechnologie Verwendung finden, in Mengen von 0,2 bis 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kautschuks, vorzugsweise Fettsäuren wie Stearinsäure oder entsprechende Säuren der homologen Reihe, ferner Benzoe- oder Salicylsäure.

Weiterhin müssen den erfindungsgemäßen Kautschukmischungen Oxide von mehrwertigen Metallen, wie sie ebenfalls in der Kautschuktechnologie Verwendung finden, in Mengen von 0,1-15 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kautschuks hinzugefügt werden. Zu diesen Metalloxiden zählt in erster Linie das Zinkoxid, insbesondere in feinteiliger und bzw. oder aktiver Form. Weiterhin sind gut verwendbar Magnesiumoxid oder gegebenenfalls Bleioxid. Diese Oxide werden vorzugsweise in feinteiliger, aktiver oder pulveriger Form eingesetzt. Auch Mischungen der Metalloxide können verwendet werden.

Die neuen Halogenkautschuk-Mischungen werden auf folgende Weise hergestellt. Vorgezogen wird ein zweistufiger Mischzyklus. In der ersten Stufe werden in einer Knetvorrichtung bei Durchflußtemperaturen zwischen 55 und 65⁰C, vorzugsweise von 6O⁰C, folgende Bestandteile gemischt:

Innerhalb der ersten Minute der Kautschuk und das Metalloxid, beispielsweise also das Polychlorbutadien und das Magnesiumoxid; innerhalb der dann folgenden anderthalb Minuten die Hälfte des silikatischen Füllstoffs und die übrigen Füllstoffe;

innerhalb der darauffolgenden anderthalb Minuten die zweite Hälfte des silikatischen Füllstoffs, gegebenenfalls das Halogensilan, der Weichmacher, z. B. das Weichmacheröl und die übrigen Mischungsbestandteile mit Ausnahme der siliciumhaltigen Isothiuroniumverbindung gemäß Formel I und des Zinkoxids; nach insgesamt vier und einer halben Minute wird die Mischung aus dem Kneter ausgefahren.

In der zweiten Mischungsstufe wird zu der Vormischung aus der ersten Mischungsstufe nun auf einem Walzenpaar bei einer Durchflußtemperatur von etwa 45 ι bis 55⁰C, vorzugsweise von 50⁰C, das Zinkoxid und die Isothiuroniumverbindung hinzugemischt.

Dieses zweistufige Mischungsverfahren vermeidet das vorzeitige Anvulkanisieren der Mischung.

Industrielle Einsatzgebiete für die beschriebenen ι Kautschukmischungen und deren Vulkanisate sind beispielsweise;
Technische Gummiartikel wie Kabelmäntel, Schläuche, Heizschläuche, Treibriemen, Keilriemen, Förderbänder, Walzenbelege, Dichtungen, elektrische Isolierungen, Auskleidungen, Imprägnierungen und Beschichtungen von hitzebeständigen Geweben, Dämpfungs- und Vibrationselemente und dergleichen Artikel, an die hohe Anforderungen hinsichtlich Temperatur- und bzw. Ölbeständigkeit gestellt werden.

Im folgenden werden einige beispielhafte Rezepturen für die neuen Halogenkautschuk-Mischungen mit Prüfergebnissen, einschließlich der Vernetzungsprodukte, mit Auswertungen bzw. Vergleichen dieser Ergebnisse gegeben. Darin wiederholen sich viele verschiedene Begriffe, so daß folgende Abkürzungen verwendet werden.

Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen

Abkürzung Bezeichnung

Gemessen in

r₅ Mooney-Scorch-Zeit (13O⁰C)

h₅ Mooney-Cure-Zeit (130⁰C)

ML 4 Mooney-Plastizität-Viskosität bei 100⁰C, Normalrotor, Prüfdauer: 4 Minuten

Minuten Minuten

so ZF	Zugfestigkeit	MPa
M 100	Spannungswert bei 100%	MPa
M 200	Spannungswert bei 200% und	MPa
μ Μ 300	Spannunswert bei 300% Dehnung (moduli)	MPa
BD	Bruchdehnung	%
SH	Shore-A-Härte	-
II) A	Abrieb (auch »DIN-Abrieb«)	mm³
CS	Druckverformungsrest (Compression Set B, 22 Stunden, 70⁰C)	%

Prüfungsnormen

Die physikalischen Prüfungen wurden bei Raumtemperatur nach folgenden Normvorschriften ausgeführt:

Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Spannungswert an 6 mm starken

Ringen DIN 53 504

Shore-A-Härte DIN 53 505

Spezifisches Gewicht DIN 53 550

Mooney-Prüfung DIN 53 524

Abrieb, auch DIN-Abrieb DIN 53 516 genannt

Bestimmung des Druck- DIN 53 517 Verformungsrestes von

Gummi

Rheometerprüfung

In den Beispielen werden folgende Isothiuroniumverbindungen eingesetzt:

H
N-CH₂

Si 70 (C₂H₅O)₃-Si—(C₃H₆)-S=C

Cl^e

Si 71 wie Si 70, enthält aber nicht Cl^e, sonder Br^e

OS 34 (C₂H₅O)₃-Si—(C₃H₆)-S=C N-CH₂
H

N-C₄H₉

N-C₄H₉
H

Cl⁹

OS 81 (C₂H₅O)₃-Si—(C₃H₆)-S=C

Cl^e

Die Vernetzungsprodukte bzw. die Prüflinge wurden 30 Tabelle 2

in einer dampfbeheizten Stufenpresse bei den angege-

benen Vulkanisationstemperaturen und Heizzeiten (Vernetzungszeiten) hergestellt.

In den Beispielen sind die Mengen der Mischungsbe-

standteile in Gewichtsteilen angegeben. Bedeutung von 35 phr: pro hundert Teile Kautschuk.

Probennummer 1 2 3

2,5 0,73

Versuche mit Chlorbutadienkautschuk

Die Grundmischung A besteht aus folgenden Bestandteilen:
(Angaben in Gew.-Teilen)

Tabelle 1

Polychlorbutadienkautschuk (Chlorgehalt
etwa 38%; Viskosität 40 bis 45 Mooney-Einheiten):

Magnesiumoxid, feinteilig
Stearinsäure

Vaseline (salbenartiges, reines Kohlenwasserstoffgemisch aus Rückständen der
Erdöldestillation)

N-Isopropyl-N'phenyl-p-phenylendiamin
(Alterungsschutz)
Feinteilige gefällte Kieselsäure
(VN 3 Ultrasil)
Zinkoxid, feinteilig, aktiv

40

Chlorpropyltriethoxysilan (Cl-PTES)

Si 70 - 2,52

Äthylenthiohamstoff (ETU) 0,75 0,75

Nach der Formgebung der aus den Mischungen hergestellten Probestücke erfolgte die Vernetzung bei 170⁰C in 60 min. Die Prüfungen ergaben folgende Werte:

	Tabelle 3	50	D_mim [Nm]	Probennummer	2	3
		M 300 [MPa]	1	1,56	1,56
100 4	⁵⁵ A [mm³]	2,34	13,7	15,1
1 1	CS	10,9	90	78
		113	14,8	12,2
		25,5
2

40 5

Beispiel 1

Die Grundmischung A wird in folgender Weise ergänzt:

Das Vulkanisat der erfindungsgemäßen Halogenkautschukmischung (Probe 3) zeigt gegenüber den Vulkanisaten nach Stand der Technik deutlich bessere Werte in Bezug auf Festigkeit, Spannungswert 300%, Abrieb und

Compression Set.

Beispiel2

Die Grundmischung A wird in folgender Weise ergänzt:

Tabelle 4

Probennummer 1 4 5

	Probennummer	4	5
	1	1,43	1,41
A»/» Nm	1,83	128	124
ML 4	155	15,7	18,7
ZF [MPa]	13,8	14,5	16,8
M 300% [MPa]	7,9

CS

17,4

12,7

9,4

10

CIPTES - 2,5

Si 70 - 2,0

Äthylenthioharnstoff (ETU) 0,75 0,75

Die Vulkanisation erfolgte bei 170⁰C in 120 min. Es wurden folgende Werte gemessen:

Tabelle 5

Während in Beispiel 1 die Menge des Si 70 so berech- men.

net wurde, daß die in der Halogenkautschukmischung 30 Auch in diesem Fall erhält man trotz geringeren Wirkenthaltenen Mengen Thioharnstoff bzw. ClPTES der Stoffverbrauchs deutlich höhere Werte für die Zugfe-Menge Si 70 in den Proben Nr. 1 und 2 entsprach, stigkeit und Spannung sowie einen geringeren Comwurden in Probe 5 2phr Si 70 gegenüber allein 2,5phr pression Set (Probe 5). ClPTES eingesetzt, zu denen noch 0,75phr ETU kom-

Beispiel 3

Die Grundmischung wird in folgender Weise ergänzt:
Tabelle 6

Probennummer 6 7

10

ClPTES	—	2,5
Dibutylthioharnstoff	0,75	0,75
OS 34	_	_

2,5

Nach einer Vulkanisationstemperatur von 17O⁰C und Vulkanisationszeiten von 60 bzw. 120 min wurden folgende Werte gemessen:

Tabelle 7

Probennummer 6 7

10

Vulkanisationszeit (min)	60 120	60 120	80 120	60 120	60 120	60 120
ZF [MPa]	18,5 17,1	18,7 24,6	23,6 23,4	21,0 24,8	19,4 19,3	22,7 23,7
M 100% [MPa]	1,9 2,3	2,3 2,5	2,2 3,1	2,5 3,0	2,8 3,4	3,1 3,2

	11	Probennummer	33	7	19251	9	12	10	11
Fortsetzung		6		6,1 7,0		7,1 8,5		8,1 9,4	8,8 9,5
	4,4 5,1		12,0 13,3		13,6 15,8		15,5 17,1	16,5 17,9
	8,1 8,8	410 480	8	410 440		370 320	390 380
M 200% IMPa]	560 520	66 69	6,0 8,0	68 72		69 72	68 72
M 300% [MPa]	63 67	89 83	11,5 14,1	73 73		69 67	71 62
BD, %	123 124	540 460
SH, 23 ⁰C	65 72
A, mm³	79 84

Es zeigt sich die mit steigender OS 34 Konzentration zunehmende Überlegenheit der erfindungsgemäßen Halogenkautschukmischungen 8-11.

Um die Eigenschaften einer Mischung nach dem Stand der Technik zu erzielen, die 2,5pHr ClPTES und 0,75pHr DBTU enthält (Probe 7), reicht erfindungsgemäß IpHr OS 34 in einer Halogenkautschukmischung aus.

Beispiel 4

Die Grundmischung A wird in folgender Weise ergänzt:
Tabelle 8

Probennummer

12 13 14 15 16 17 18

ClPTES	CA	—	2,5
Rhenocure		0,75	0,75
OS 81	_	_

0,5 1 1,5 2 2,5

Es ergibt sich eine starke viskositätssenkende Wirkung des OS 81 gegenüber den Vergleichsmischungen 12 und Dies ist gleichbedeutend mit einem geringeren Energieaufwand bei der Herstellung der Mischungen.

Tabelle 9

Rheometerprüfung (Monsanto, Typ: MPV)
Verformungsamplitude: 3 Grad, Prüffrequenz: 3 Zyklen/min,
Laufzeit: 2 h, Prüftemperatur: 170⁰C

Probennummer

12 13 14 15 16 17 18

Mn[Nm] 2,56 1,83 2,28 2,17 2,27 2,26 1,87

Dmax [Nm]

Dmax - Dmin [Nm]

D120' [Nm] 9,32 12,02 9,59 9,76 10,94 11,45 10,24

0120'-JDWiZn[Nm] 6,76 10,19 7,31 7,60 8,67 9,20 8,38

^{(%) 16}'^{4 13}'^{2 20}'^{3 20}'^{2 18>1 16}'^{6 u}'⁶

Die Prüfung der bei 17O⁰C vulkanisierten Halogenkautschukmischungen führte zu folgenden Werten:

	13	13	33 19	251	15	14	16	17	18
Tabelle 10		60 120			60 120		60 120	60* 120	60 120
		16,9 20,4			21,2 21,8		20,8 22,4	22,2 24,7	23,2 23,5
		78 78	14	86 79	79 79	72 70	64 62
Vulkanisationszeit (min)	Probennummer	60 102
ZF [MPa]	12	20,0 21,2
A [mm³]	60 120	101 103
17,3 15,2
112 111

Die die siliciumhaltige Isothiuroniumverbindung enthaltende Mischung zeigt bei den Parametern Zugfestigkeit und Abrieb eine deutliche Überlegenheit. Dies ist auch dann festzustellen, wenn nur 0,5phr OS 81 (Probe 14) in der Mischung vorhanden sind im Vergleich zu 2,5phr ClPTES und 0,75phr Rhenocure CA (Probe 13). Rhenocure CA: (Diphenylthioharnstoff).

Beispiel 5

In der Grundmischung A werden 20 Teile der Kieselsäure durch 20 Teile Ruß (Corax N 330) ersetzt und weiter wie folgt ergänzt:

Nach der Vulkanisation bei 170⁰C während 60 min ergaben sich folgende Werte:

Tabelle 12	Probennummer	20	21
	19	21,1	20,4
	17,3	12,7	12,2
ZF [MPa]	8,9	470	470
M 300 [MPa]	520	8,4	8,8
BD (%)	15,3
CS

Tabelle 11	Probennummer	20	21
	19	30	30
	30	20	20
Ultrasil VN 3	20	10	10
CORAX N 330	10	2,5	-
Naftolen ZD	-	-	1,0
Cl-PTES	-	0,75	-
OS 81	0,75
Diphenylthioharnstoff

Auch in teilweise Ruß-gefüllten Mischungen zeigt sich demnach die Wirksamkeit der siliciumhaltigen Isothiuroniumverbindung (Probe 21), auch wenn sie in deutlich geringeren Mengen eingesetzt wird als die sie bildenden Ausgangssubstanzen in Probe 20.

Beispiel 6

In der Grundmischung A wird die Kieselsäure durch 80 Teile Suprex Clay ersetzt und wie folgt ergänzt:

Tabelle 13

Probennummer 22 23

25

27

Suprex Clay	80	80	80	80	80	80
Naftolen ZD	10	10	10	10	10	10
Cl-PTES	-	2,5	-
OS 34	-	-	0,5	1	1	3
Dibutylthio- harnstoff	0,75	0,75	-	-	-	-

Nach der Vulkanisation 20 min bei 170⁰C ergab sich:

15	Tabelle 14	33	Probennummer	23	19 251	25	16	27
		22	52		55		51
	57	12,1		12,7		11,6
ML 4	12,0	9,3	24	9,3	26	10,3
ZF [NPa]	4,3	470	58	590	51	400
M 300% [MPa]	790	7,5	12,3	8,0	12,9	7,8
BD (%)	12,6	26,5	7,8	24,7	9,9	24,5
CS 22 h 70⁰C	38,4	650	550
70 h 100⁰C	9,2	7,4
	26,3	24,7

Auch in diesen Versuchen zeigt sich wieder die Über- 20 Nach der Vulkanisation ergaben sich folgende Werte legenheit der die siliciumhaltigen Isothiuroniumverbindungen gemäß Formel I enthaltenden Halogenkautschukmischungen gegenüber den Mischungen nach dem Stand der Technik. Dies ist auch dann festzustellen, wenn in den Vergleichsmischungen eine größere Menge an Halogensilan und Thioharnstoffderivat eingesetzt wird als für die Bildung der in der Demonstrationsmischung verwendeten Isothiuroniumverbindung notwendig ist. Das bedeutet aber, daß mit dem Einsatz von siliciumhaltigen Isothiuroniumverbindungen auch 30 zp [MPa] eine Ersparnis an Rohstoffen erzielt wird.

Beispiel 7

Die Grundmischung A wird in folgender Weise ³⁵ ergänzt:

Tabelle 15

~~7 ^: 40

Probennummer

28 29 30 31 Auch hier zeigt sich die Überlegenheit der Vulkani-

sate, die die siliciumhaltigen Isothiuroniumverbindun-

3-Brompropyltri- - 2,5 - - 8^en enthalten, gegenüber dem Vulkanisat, das Ethylenethoxysilan' ' ⁴⁵ thioharnstoff (ETU) und 3-Brompropyltriethoxysilan

_ ■' _ (BrPTES) enthält (Probe 29), obwohl die Anteile an Si

^Sl '¹ ^{l L} 71 deutlich unter der Summe der in Probe 27 eingesetz-

ETU 0,75 0,75 - - ten Br-PTES-und ETU-mengen liegen.

Tabelle 16	Probennummer	29	30	31
	28	60 120	60 120	60 120
	60 120	16,8 19,0	21,7 20,7	20,5 20,4
Vulkanisationszeit [min]	16,8 15,6	8,3 7,4	5,9 7,2	7,7 8,7
ZF [MPa]	6,4 5,9	14,6 14,1	10,9 12,6	13,7 15,4
M 200 Spannungswert 200% [MPa]	10,0 9,3	97 101	85 95	81 86
M 300 [MPa]	119 138
Abrieb [mm³]

Claims

Patentansprüche:

1. Vulkanisierbare Kautschuk-Mischungen, enthaltend mindestens einen Halogenkautschuk, silikatischen Füllstoff und gegebenenfalls ein Halogensilan, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Isothiuroniumverbindung der Formel

NR³R⁴

(RO)₃-„R>,SiC_mH_2mS=C

X⁹ (D

NR⁵R⁶

: Chlorid, Bromid oder Jodid

: eine Zahl von 1 bis 6
eine C₁-C₅-AIkVIgIUpPe, eine C₅- oder C₆-Cycloalkyl- oder die Phenylgruppe,
eine C₁- bis C₅-Alkylgruppe, eine C₅- oder C₆-Cycloalkylgruppe, die Methoxiethylgruppe, die Phenyl- oder die Benzylgruppe,
0,1 oder 2,

R⁴, R⁵, R⁶, gleich oder verschieden, Wasserstoff, eine Ci-Cc-Alkylgruppe,
oder R³, R^Wasserstoff, R⁴, R⁶, gleich oder verschieden, Wasserstoff, eine Cs-Cfi-Cycloalkylgruppe, die Phenyl- oder die Benzylgruppe, oder R⁴ und R⁶ eine zusammenhängende C₂-C₄-Alkylenkette.

2. Verfahren zum Vulkanisieren bzw. Vernetzen von Halogenkautschuk-Mischungen gemäß Anspruch 1 durch nach der Verformung erfolgender Erhitzung der Mischungen auf Temperaturen zwischen 100 und 200⁰C während einer von der Erhitzungstemperatur abhängigen Zeitdauer zwischen 1 und 200 Minuten, dadurch gekennzeichnet, daß in die Halogenkautschukmischungen mindestens eine Isothiuroniumverbindung der Formel

NR³R⁴

(RO)₃-„R!,Si— C_mH_2m— S=C

Χ^Θ

R³, R⁵ Wasserstoff, R⁴, R⁶, gleich oder verschieden, Wasserstoff, eine C₅-C₈-Cycloalkylgruppe, die Phenyl- oder die Benzylgruppe,

oder
R⁴ und R⁶ eine zusammenhängende C₂- C₄-Alkylenkette.