DE2343160B2 - Verwendung von fuellstoffen auf der basis von durch nassfaellung gewonnenen kieselsaeuren und silikaten als aktive fuellstoffe fuer vulkanisierbaren synthetischen, elastomeren kautschuk - Google Patents
Verwendung von fuellstoffen auf der basis von durch nassfaellung gewonnenen kieselsaeuren und silikaten als aktive fuellstoffe fuer vulkanisierbaren synthetischen, elastomeren kautschukInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Füllstoffen auf der Basis von durch Naßfällung gewonnenen
Kieselsäuren für vulkanisierbaren, synthetischen elastomeren Kautschuk.
Während z. B. die drucklose Vulkanisation (»LCM«, »fluid-bed« und UHF) von Elastomeren
unter Verwendung von Rußen herstellungsbedingt mit weitaus geringeren Schwierigkeiten durchgeführt
werden kann, stößt die Verwendung von hellen Verstärkerfüllstoffen (Kieselsäure und Silikate) auf beachtliche
Schwierigkeiten. Der Grund liegt im 5- bis 7°/oigen Wassergehalt dieser auf nassem Wege hergestellten
Füllstoffe. Um dieses störende Wasser aus den Mischungen zu entfernen, bedient man sich verschiedener
Wege, um die überschüssige Feuchte abzuziehen bzw. zu binden, von denen die Verwendung
eines Vakuum-Extruders, der Zusatz von wasserbindenden Mitteln (meist gepastetes CaO) sowie die Anwendung
des Heißmischverfahrens hier erwähnt werden sollen. Die derart behandelten Mischungen können
jedoch im Anvulkanisationsverhalten, im Vulkanisationsverhalten
und in der Qualität der Vulkanisate eine erhebliche Störung erfahren
Wie zuvor erwähnt, ist es trotz Verwendung eines Vakuum-Extruders bzw. CaO-Zusatzes nicht immer
möglich, vcir allem bei höheren Füllstoffdosierungen, alles Wasser zu entfernen, so daß es bisher recht
schwierig war, unter anderem Spritzprofile drucklos 7u vernetzen, wie es bei der drucklosen Vulkanisation
geschieht. Bei mit Ruß gefüllten Elastomeren tritt dieses Problem je nach Herstellungsbedingungen in
schwachem Maße oder gar nicht auf.
Nun weiden aber jetzt schon und insbesondere in naher Zukunft besonders helle Profile von größtem
Interesse sein. Der Grund ist nicht nur in den Begriffen »helle, farbige oder schwarze Profile« zu suchen,
sondern in modischen und psychologischen Motiven, die sich auf die freundliche Gestaltung der Umwelt
beziehen.
Unterstützt und gefördert wird dieses Bestreben durch die Tatsache, daß nunmehr die Existenz genügend
licht- und ozonbeständiger Elastomere die Herstellung derartiger Vulkanisate gestattet. Daher müssen
neue Mischungen erprobt werden, wobei z. B. helle ÄÜiylen-Propylen-Teipolymer-Kautschuk-Mischungen
(d. h. sogenannte »APTK«-Mischungen) besonderes Interesse verdienen.
Dafür werden heute meist inaktive Füllstoffe eingesetzt,
die jedoch keine genügend glatte Oberfläche ergeben b;cw. besonders bei schwierigen Profilen nicht
den Ansprüchen genügen. Es besteht somit ein allgemeines Interesse von Seiten der Verbraucherindustrie
an einem hellen, aktiven Füllstoff, der, obwohl hochdosiert, porenfreie Vulkanisate — selbst im drucklosen
Vulkanisationsverfahren — liefert.
Es ist bereits die Verwendung von Füllstoffen mit niedrigem Feuchtegehalt bekannt. So wurde bereits
vorgeschlagen, eine als Hydrolyseprodukt aus SiIiciumtetrafluorid gewonnene Kieselsäure, welche
0,3% an chemisch gebundenem Wasser und »0,0%« an adsorbiertem Wasser enthält, als Pigment für Naturkautschuk
zu verwenden.
ίο Derartige hydrolytisch bzw. pyrogen gewonnenen
Kieselsäuren besitzen eine Primär-Struktur, sind sehr voluminös (hohes Stampfvolumen) und dadurch
schwer einzumischen. Die Rohmischung wird stark verstrammt, weshalb hoher Energiebedarf und relativ
lange Mischzeiten erforderlich sind.
Es wurde nun gefunden, daß sich bei Verwendung von Füllstoffen auf der Basis von durch Naßfällung
gewonnenen Kieselsäuren und Silikaten mit einem Wassergehalt von < 0.5 Gewichtsprozent und spezi-
fischen Oberflächen nach BET im Bereich von 25 bis 300 (±25) m2/g für vulkanisierbaren, synthetischen
elastomeren Kautschuk Vulkanisate selbst im drucklosen Vulkanisationsverfahren und auch bei Vorliegen
höherer Füllungsgrade herstellen lassen.
as Bei Verwendung von aktiven Füllstoffen, die
praktisch kein Wasser mehr enthalten, in ihrer Aktivität jedoch gleichgeblieben oder verbessert sind,
kann auf die Verwendung wasserbindender Mittel verzichtet werden. Inaktive, helle Füllstoffe, praktisch
wasserfrei, reichen für die Verstärkung, besonders bei nicht kristallisierenden Elastomeren (Styrol-Butadien
- Kautschuk, Acrylnitril - Butadien - Kautschuk, Äthylen-Propylen-Dien-Terpolymer), meistens nicht
aus. Es ist somit möglich, in verschiedenen Elastomeren durch Verwendung der erfindungsgemäßen Verstärkerfüllstoffe
in allen Füllungsbereichen ohne Verwendung von wasserbindenden Mitteln zu arbeiten.
Entgegen der Annahme von Fachleuten wurde überraschenderweise gefunden, daß derart hergestellte
Füllstoffe weder ihrer guten Handhabung noch in ihrer Aktivität gegenüber den bisher bekannten und
verwendeten hellen, aktiven Verstärkerfüllstoffen verändert sind.
Als Beispiel für die Verwendung derartiger erfindungsgemäßer Füllstoffe seien vor allem Spritzartikel, wie Fenster-, Auto- und Bauprofile mit und ohne Metalleinlagen, genannt, doch auch andere technische Artikel, wie Schläuche, Transportbänder sind auf diesem Wege herstellbar. Selbst die Verwendung in Kie-
Als Beispiel für die Verwendung derartiger erfindungsgemäßer Füllstoffe seien vor allem Spritzartikel, wie Fenster-, Auto- und Bauprofile mit und ohne Metalleinlagen, genannt, doch auch andere technische Artikel, wie Schläuche, Transportbänder sind auf diesem Wege herstellbar. Selbst die Verwendung in Kie-
selsäurereifen ist nicht auszuschließen.
Die bereits seit langem bekannten auf nassem Wege hergestellten hellen Verstärkerfüllstoffe der
Kieselsäure- und Silikatklasse werden auf einem dazu geeigneten Wege soweit unter Wärmeeinwirkung ge-
trocknet, daß sie als praktisch wasserfrei anzusehen
sind und in Gummisduauchen aller Elastomere in
beliebigen verarbeitbaren Mengen ohne Zusatz von wasserbindenden Mitteln, was bisher nicht möglich
war, verwendet werden können. Die BET-Oberflächen dieser Füllstoffe bewegen sich von 25 bis
250 mVg, die DBA-Werte von 50 bis 250 mval/kg.
Weiterhin sind für den erfindungsgemäßen Zweck feinteilige, hochaktive durch Fällung aus Alkalisilikatlösungen
mit Säure gewonnene Kieselsäuren ge-
eignet, welche durch ein spezielles Erhitzungsverfahren der getrockneten bzw. vorgetrockneten und gemahlenen
Kieselsäure extrem getrocknet werden, indem diese z. B. in einem Fallschacht im Gegenstrom
mit einem trockenen Inert-Gasstrom, insbesondere
Luft, einer Temperaturbehandlung im Bereich von bis 1000° C, vorzugsweise 850 bis 900° C, während eines Zeitraums von 1 bis 10 see, vorzugsweise
von weniger als 2 see, unterzogen wird. Die Herstellung dieser Produkte ist in der deutschen Offenlegungsschrift 20 04443 ausführlich beschrieben.
Eine mit diesen Füllstoffen hergestellte Mischung kann jedes beliebige Elastomer enthalten und benötigt zum drucklosen Vulkanisieren neben dem erfindungsgemäß verwendeten Füllstoff nur das Vernetzungssystem. Dieses kann ein schwefelhaltiges, peroxidisches oder sonstiges System sein (Metalloxide,
Amine). Üblicherweise werdet der Mischung noch
Weichmacher, Aktivatoren, Harze, Pigmente sowie
Alterungs- und Lichtschutzmittel beigegeben.
Die Erfindung wird an Hand des nachstehenden Beispiels näher erläutert, soll jedoch nicht allein auf
die dort verwendeten Füllstoffe bzw. Vernetzungsmittel beschränkt bleiben.
Als Beispiel sollen 2 Mischungen dienen, die einerseits Kieselsäure mit üblichem Wassergehalt und wasserbindende Mittel enthalten, während die andere
ίο Mischung die doppelte Menge wasserfreier Kieselsäure ohne Zusatz eines wasserbindenden Mittels enthält. Beide Mischungen sind sowohl im Salzbad-Verfahren als audi im UHF-Verfahren einwandfrei, d. h.
ohne Porenbildung vulkanisierbar.
Mischung
1 2
Mischung:
Kieselsäure: normal -Feuchte etwa 6%
BET-Oberfläche etwa 120 m2/g
Wasserfreie Kieselsäure: <0,5% H2O
BET-Oberfläche etwa 35 m2/g
(Kaolin)
naphtenischer Weichmacher
Triäthanolamin
Äthylenglyko!
Vulkanisationsbeschleuniger:
Diäthyldithiocarbaminsaures Zn
2-Merkaptobenzothiazol
Tetramethylthiuramdisulfid
Schwefel
Vulkanisation:
Härte
Modul 300 kp/cm2
50,0
50,0
50,0
40,0
50,0
50,0
50,0
80,0
|
120,0
70,0 10,0 5,0 |
120,0
70,0 10,0 5,0 |
| 8,0 | — |
|
3,0
3,0 |
3,0
3,0 |
|
2,0
0,75 0,75 |
2,0
0,75 0,75 |
| 1,5 | 1,5 |
| 30'/15O0C | 30'/1500C |
|
110
61 22 710 |
87
70 40 595 |
Vulkanisate im »LCM-Bad«, d. h., einem kontinuierlichen Verfahren im flüssigen Medium sowie UHF-Anlage einwandfrei
ohne Poren.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verwendung von Füllstoffen auf der Basis von durch Naßfällung gewonnenen Kieselsäuren und Silikaten mit einem Wassergebalt von <0,5 Gewichtsprozent und spezifischen Oberflächen nach BET im Bereich von 25 bis 300 (±25) m7g als aktive Füllstoffe für vulkanisierbaren, synthetischen elastomeren Kautschuk.
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