Gebiet
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Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Kautschukgegenstands, wobei mindestens eine Komponente einer
unvulkanisierten Kautschukoberfläche eine identifizierende
Beschichtung darauf aufweist, und Erzeugnisse, die aus einer
derartigen Zusammenstellung von Kautschukkomponenten
zusammengesetzt sind.
Hintergrund:
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Kautschukerzeugnisse werden oft durch Zusammenfügen einer Vielzahl
von unvulkanisierten Kautschukkomponenten hergestellt, um einen
Fertigungsgegenstand zu bilden. Gelegentlich wird auch eine
Kombination von unvulkanisierten und vulkanisierten
Kautschukkomponenten verwendet. Die resultierende
Kautschukbaueinheit wird unter Bedingungen von erhöhter Temperatur
und erhöhtem Druck vulkanisiert.
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Manchmal werden die Kautschukkomponenten vorextrudiert oder werden
anderweitig vorgeformt, bevor sie in einen Fertigungsgegenstand
eingebaut werden.
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Häufig wird es gewünscht, verschiedene der vorgeformten, nicht
zusammengefügten Kautschukkomponenten in ihrem unvulkanisierten
Zustand für Identifizierungswecke zu markieren. Eine derartige
Markierung kann für verschiedene einzelne Reifenkomponenten wie
seine Laufflächen-, Seitenwand- und Karkassen-Kautschukkomponenten
eingesetzt werden.
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Tatsächlich wird es in einigen Fällen gewünscht, daß die
unvulkanisierten Kautschukkomponenten individuell durch eine
Markierungszusammensetzung oder -farbe gekennzeichnet oder
identifiziert werden, so daß sie einzeln gelagert und später
identifiziert und im Konfektionierungs- und Herstellungsverfahren
verwendet werden können.
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Jedoch wird es wegen des Aussehens oder für andere Zwecke manchmal
gewünscht, daß die idenfizierende Markierung entfernt wird, nachdem
der markierte Kautschuk vulkanisiert ist.
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Beispielsweise könnte in der Praxis für die Herstellung von
Gummireifen ein Laufflächenkautschuk zuerst als extrudierter
Rußschwarz-Streifen, der unvulkanisierten Kautschuk enthält,
gebildet werden, wobei eine identifizierende Markierung /
identifizierende Markierungen auf die Kautschuke aufgetragen
wird/werden. Dann wird der gekennzeichnete Kautschuk-
Laufflächenstreifen in den Reifen eingebaut und der resultierende
Reifenaufbau bei einer erhöhten Temperatur vulkanisiert. Die
fertige vulkanisierte Reifenlauffläche wird herkömmlicherweise
immer noch die identifizierende Markierung auf ihrer freiliegenden
Oberfläche aufweisen.
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Für verschiedene Zwecke, die kosmetische, ästhetische oder andere
Zwecke einschließen können, kann es gewünscht sein, die Markierung
von der vulkanisierten Reifenlauffläche zu entfernen. Dies könnte
zum Beispiel durch Wegschleifen der Laufflächenkautschuk-Oberfläche
oder durch Waschen der Laufflächen-Oberfläche mit einem geeigneten
flüchtigen organischen Lösungsmittel bewerkstelligt werden. Es wird
immer noch schwierig sein, die Markierung aus den vertieften Rillen
der Reifenlauffläche zu entfernen. Beide der beschriebenen
Beseitigungsverfahren können als verschwenderisch mit Ressourcen
und relativ ineffizient betrachtet werden.
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Daher wird es gewünscht, daß eine identifizierende
Beschichtungszusammensetzung auf einem unvulkanisierten Kautschuk
aufgetragen wird, die die Tendenz aufweist, beim Vulkanisieren des
Kautschuks ihre Sichtbarkeit zu verlieren.
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Chemical Abstracts, Band 115, Nr. 10, 9. September 1991, Columbus,
Ohio, U.S.A.; Abstract Nr. 94629e beschreibt eine
Farbzusammensetzung für die Markierung von Kautschukmaterialien,
die 100 Teile Kautschuk und 200-50000 Teile weißes Wachspulver
enthält. Die Farbmarkierungen verblassen bei der Vulkanisation,
ohne die Kautschuk-Fließeigenschaften zu beeinflussen.
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Obwohl nicht notwendigerweise darauf beschränkt, wird es jedoch als
bevorzugter Aspekt gewünscht, daß der unvulkanisierte Kautschuk
Rußschwarz sowie das Vulkanisationsmittel enthält und daher von
schwarzer Farbe ist. In einem derartigen Fall wird es gewünscht,
daß die Beschichtungszusammensetzung eine Farbe aufweist, die
sichtbar mit Schwarz kontrastiert.
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Für die Beschichtung selbst wird es gewünscht, daß ihre
zusammensetzung eine Farbe aufweist, die mit dem Kautschuk,
insbesondere Rußschwarz enthaltendem Kautschuk, kontrastiert, daß
sie insofern filmbildend ist, als sie nach ihrer Auftragung für
einen angemessenen Zeitraum kontinuierlich und, falls überhaupt,
mit einer minimalen Rißbildung auf ihrer Oberfläche ist, daß sie
mit herkömmlichen Kautschukzusammensetzungen kompatibel ist, bei
Temperaturen in einem Bereich von etwa 100ºC bis etwa 150ºC,
vorzugsweise bei einem Minimum von etwa 125ºC, schmelzen und dazu
neigen wird, in die Kautschukzusammensetzung dispergiert,
absorbiert oder eingesaugt zu werden, und daß sie
wünschenswerterweise in einem Lösungsmittel mit einer geeigneten
Trocknungszeit bei herkömmlichen Umgebungstemperaturen von etwa
20ºC bis etwa 30ºC aufgetragen wird.
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Zinkstearat kann auf eine schwarz gefärbte Kautschukoberfläche
aufgetragen und als unterscheidende weiße Beschichtung verwendet
werden. Jedoch wird es schnell in den Kautschuk absorbiert und
verliert seine Farb-Sichtbarkeit in zu kurzer Zeit, um von
praktischem Nutzen zu sein.
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In einem Aspekt der Erfindung wird es gewünscht, daß die
Beschichtungszusammensetzung als Dispersion oder Lösung in einem
vorgeschriebenen organischen Lösungsmittel auf das
Kautschuksubstrat aufgetragen wird.
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Zwar könnten verschiedene aromatische Lösungsmittel für eine
derartige Verwendung in Erwägung gezogen werden, doch wird es
gewünscht, für eine derartige Oberflächenbehandlung ein im
wesentlichen aliphatisches Lösungsmittel bereitzustellen, das
weniger als etwa 1 Gewichtsprozent aromatische Bestandteile enthält
und eine angemessene Trocknungszeit aufweist.
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Entsprechend wird es gewünscht, für derartige Zwecke ein
Lösungsmittel bereitzustellen, das weniger als 1 Gewichtsprozent
enthält und somit im Grunde frei ist von aromatischen Materialien
wie beispielsweise Benzol, Alkyl-substituierten Benzolen, Xylol und
Alkyl-substituierten Xylolen als benannten aromatischen und
substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffen. Es wird ebenfalls
gewünscht, daß es weniger als etwa 1 Gewichtsprozent n-Hexan oder
Cyclohexan enthält.
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Das Lösungsmittel oder die Lösungsmittelmischung sollte eine
Trocknungsgeschwindigkeit aufweisen, die langsam genug ist, um der
Beschichtung zu gestatten, einen angemessenen Bereich auf der
Kautschukoberfläche zu bedecken, sollte jedoch schnell genug
trocknen, so daß sie in geeigneter Weise in einem
Herstellungsvorgang eingesetzt werden kann. Aus Bequemlichkeit und
für die Zwecke dieser Beschreibung wird als derartiger Parameter
ein siedepunktbereich verwendet, ohne spezifische
Wärmeleitfähigkeiten oder tatsächliche Trocknungsgeschwindigkeiten
des Lösungsmittels zu benennen.
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Vorzugsweise würde ein derartiges aliphatisches Lösungsmittel oder
eine derartige aliphatische Lösungsmittelmischung einen Siedepunkt
bei Standardtemperatur und -druck (STP) in einem Bereich von etwa
95ºC bis etwa 102ºC aufweisen.
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Ferner wird es gewünscht, daß das Lösungsmittel eine angemessene
Fähigkeit besitzt, ein Harzbindemittel für die
Beschichtungszusammensetzung zu lösen.
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Aus Erfahrung wird hierin in Erwägung gezogen, daß ein
Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel oder eine Kohlenwasserstoff-
Lösungsmittelmischung mit einem KB-Wert im Bereich von etwa 28 bis
etwa 38, vorzugsweise etwa 32 bis etwa 36, im allgemeinen für die
das Lösungvermögen betreffenden Zwecke dieser Erfindung
zufriedenstellend ist.
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Die KB- (Kauri-Butanol) Werte werden herkömmlicherweise bestimmt,
indem man zuerst 100 g Kaurigum in 500 g Butanol (daher die
Bezeichnung KB) löst. Das gewünschte Lösungsmittel oder die
Lösungsmittelmischung wird in die KB-Lösung eintitriert, um
seinen/ihren KB-Wert zu bestimmen. In der Literatur wurden KB-
Werte für verschiedene aromatische und aliphatische
Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel veröffentlicht. Der KB-Wert ist im
allgemeinen eine Angabe der Löslichkeit des (in der Butanol-Lösung
enthaltenen) Kaurigum-Harzes in dem Lösungsmittel, das getestet
wird.
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Beispielsweise wäre ein KB-Wert für Toluol oder Benzol etwa 105-
110; für Cyclohexan etwa 100; und Heptan wäre etwa 29.
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Ein Hinweis auf den KB-Test ist zu finden in "Physical And Chemical
Examination of Paints, Varnishes, Lacquers And Colors", elfte
Auflage, 1950, Seiten 449-451, von Gardner und Sward, ursprünglich
von The Henry Gardner Laboratory, Inc., Bethesda, Maryland,
vertrieben.
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Heptan allein, ein aliphatischer C&sub7;-Kohlenwasserstoff mit einem KB-
Wert von etwa 29, wird für ungeeignet gehalten, in erster Linie
weil seine beobachtete Trocknungszeit für nicht akzeptabel befunden
wurde, da sie für zu langsam erachtet wurde.
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n-Heptan jedoch wurde als gutes Lösungsmittel angesehen, falls es
erfolgreich mit anderen Kohlenwasserstoffen gemischt werden konnte,
da seine Trocknungszeit für nahezu ausreichend gehalten wurde und
auch wegen seines günstigen KB-Wertes.
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Demgemäß wurde entschieden, für einen derartigen Zweck weiterhin
Kohlenwasserstoff-Lösungsmittelmischungen zu verwenden, die eine
Heptan-Basis aufwiesen.
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Als weiterer Teil der Erfindung wird es gewünscht, ein Harz für die
Beschichtungszusammensetzung bereitzustellen, das gemäß ASTM-Test
Nr. E28 einen Schmelzpunkt unter etwa 135ºC und vorzugsweise
zwischen etwa 80ºC und etwa 120ºC aufweist. Es wird auch gewünscht,
daß das Harz mit herkömmlichen unvulkanisierten
Kautschukzusammensetzungen kompatibel ist.
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Es wird ferner gewünscht, daß die Beschichtung ein Füllmaterial
wie weißes Zinkstearat von einer Farbe, die mit dem Kautschuk,
insbesondere schwarz gefärbtem Kautschuk, kontrastiert, enthält und
das einen Schmelzpunkt unter etwa 135ºC aufweist.
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So stellt man sich vor, daß die Markierungszusammensetzung im
wesentlichen aus dem oben erwähnten Füllstoff und einem
Harzbindemittel für den Füllstoff zusammengesetzt wäre. Zusätzliche
Materialien können der Zusammensetzung zugegeben werden, wie zum
Beispiel ein oder mehrere Mattierungsmittel.
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In der Beschreibung dieser Erfindung bedeutet für die Zwecke der
Behandlung unvulkanisierter Kautschuk unvulkanisierten und
teilweise vulkanisierten compoundierten Kautschuk. Compoundierter
Kautschuk wird in einem herkömmlichen Sinne verwendet, nämlich für
Kautschuk, der mit Compoundierbestandteilen, einschließlich
Vulkanisiermitteln oder Härtungsmitteln, gemischt worden ist.
Offenbarung und praktische Durchführung der Erfindung
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Gemäß dieser Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines
Kautschukgegenstands bereitgestellt, wie im beigefügten Anspruch
1 angeführt.
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Die besagte Kautschukzusammensetzung ist eine vulkanisierbare
Kautschukzusammensetzung, die Rußschwarz enthält und somit von
schwarzer Farbe ist. Folglich kontrastiert die obengenannte
Beschichtungszusammensetzung ohne weiteres mit dem schwarzfarbigen
Kautschuk, so daß die Beschichtung das beschichtete
Kautschuksubstrat leicht markiert und somit identifiziert.
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Es ist ein wichtiges Merkmal dieser Erfindung, daß das Zinkstearat
einen maximalen Schmelzpunkt von etwa 135ºC aufweist und ein
Harzbindemittel dafür verwendet wird, das einen Schmelzpunkt von
80ºC bis 120ºC aufweist, so daß die Mischung davon bei Kautschuk-
Vulkanisationstemperaturen in einem Bereich von 135ºC bis 150ºC
weich werden und schmelzen wird.
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Es muß dem Fachmann auf diesem Gebiet klar sein, daß auf einer
kommerziellen Basis der Kautschukherstellung Zinkstearat, das ein
geläufiger Bestandteil in Kautschukzusammensetzungen ist, einige
Verunreinigungen enthält. Während angegeben wird, daß Zinkstearat
in reiner Form einen Schmelzpunkt von etwa 130ºC hat (The Condensed
Chemical Dictionary, 9. Auflage, Seite 941 (1977)), kann es somit
häufiger einen Schmelzpunkt näher an 120ºC aufweisen. Nach dem
Merck Index, 10. Auflage, Seite 9962 (1983) kommt Zinkstearat
üblicherweise als Mischung von Zinksalzen der Stearin- und
Palmitinsäure vor, üblicherweise mit etwas Uberschuß an Zinkoxid,
und aus Stearinsäure und Zinkchlorid hergestellt. Seine angegeben
Verwendungen schließen Verwendung als trocknendes Gleitmittel und
Stäubepulver für Kautschuk ein.
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In der Beschreibung dieser Erfindung soll der Begriff "Zinkstearat"
Zinkstearat in seiner unreinen Form bedeuten, in der sein
Hauptbestandteil Zinkstearat mit einer kleineren Menge Zinkpalmitat
ist.
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In der praktischen Durchführung dieser Erfindung wird es in
Erwägung gezogen, daß das Harzbindemittel für das Metallsalz, z.B.
Zinkstearat, eine wichtige Rolle spielt für die Bereitstellung
einer kontinuierlichen Beschichtung im Vergleich zu einer
körnigeren, diskontinuierlichen Beschichtung, die nur aus
Metallsalz-Teilchen besteht. Es ist auch beabsichtigt, ein rissiges
Aussehen der Beschichtung auf der Kautschukoberfläche zu verringern
oder auszuschließen.
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In weiterer Übereinstimmung mit dieser Erfindung umfaßt ein
Verfahren zur Markierung eines unvulkanisierten
Kautschukgegenstands und somit zur Identifizierung eines derartigen
Kautschukgegenstands die Beschichtung mindestens einer Oberfläche
eines unvulkanisierten Kautschukgegenstands mit einer
Beschichtungszusammensetzung, die eine zur Farbe des Kautschuks
kontrastierende Farbe aufweist, und das Trocknen der beschichteten
Oberfläche; worin die Beschichtungszusammensetzung umfaßt (A) 100
Gewichtsteile Metallsalze von feiner Teilchengröße einer Fettsäure
mit einem Schmelzpunkt von weniger als 135ºC, vorzugsweise ein
Zinksalz und bevorzugter Zinkstearat, und (B) als Bindemittel dafür
10 bis 15 Gewichtsteile des Harzes und (C) 150 bis 300
Gewichtsteile organisches Lösungsmittel, worin das Lösungsmittel
einen KB-Wert im Bereich von 30 bis 38, vorzugsweise 32 bis 36, hat
und einen Gehalt an aromatischem Kohlenwasserstoff von weniger als
etwa 1 Gewichtsprozent aufweist.
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Vorzugsweise enthält der Kautschuk Rußschwarz und ist aufgrund des
Rußschwarzes von schwarzer Farbe, obwohl das Kautschuksubstrat
irgendeine andere Farbe aufweisen kann, so lange sie mit der
markierenden Beschichtungszusammensetzung kontrastiert.
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Vorzugsweise umfaßt das Lösungsmittel eine Mischung, die (i) 15 bis
25 Gewichtsteile n-Heptan und (ii) 50 bis 70 Gewichtsteile
mindestens eines von Methylcyclohexan und cis-1,2-
Dimethylcyclopentan umfaßt.
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In weiterer Übereinstimmung mit dieser Erfindung umfaßt ein
Verfahren zur Herstellung eines Kautschukgegenstands die Schritte
(A) Bereitstellung einer markierten farbigen
Kautschukzusammensetzung, vorzugsweise schwarz, und eines
Vulkansiationsmittels dafür, mit einer identifizierenden,
kontrastierend gefärbten Markierung, vorzugsweise einer weißen
Farbe, darauf als erfindungsgemäßer Beschichtungszusammensetzung,
(B) Zusammenfügen mindestens einer der markierten
Kautschukzusammensetzungskomponenten, um einen Gegenstand aus einer
oder mehreren Kautschukkomponenten zu bilden, und (C) Vulkanisieren
des Gegenstands unter Bedingungen eines erhöhten Drucks und einer
Temperatur von mindestens 135ºC, vorzugsweise mindestens 140ºC, was
etwas vom Reifentyp, der Größe und der Kautschukzusammensetzung
abhängt, wobei die kontrastierende weiße Farbe der
Markierungszusammensetzung sichtbar verschwindet.
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Mit der Bezeichnung der kontrastierend gefärbten Beschichtung oder
Markierung als "verschwindend" ist gemeint, daß sie die Tendenz
aufweist, ihre kontrastierende Farbe zu verlieren und somit auf
einer derartigen Grundlage unsichtbar wird.
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Anscheinend verliert die Beschichtung die Sichtbarkeit ihrer
kontrastierenden Farbe, weil sowohl das Metallsalz, z.B.
Zinkstearat, als auch sein Harzbindemittel bei der Kautschuk-
Vulkanisationstemperatur geschmolzen werden, obwohl das Zinkstearat
dazu neigen wird, bei einer etwas niedrigeren Temperatur in den
Kautschuk absorbiert zu werden, und wegen seiner typischen
Kompatibilität mit herkömmlichen Kautschukzusammensetzungen autogen
in die Kautschukzusammensetzung selbst absorbiert oder eingesaugt
zu werden, wenn auch der Mechanismus seines Verschwindens
möglicherweise nicht völlig verstanden wird.
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Das bevorzugte Lösungsmittel für die Beschichtungszusammensetzung
kann bis zu 35, vorzugsweise bis zu 20 Gewichtsprozent, bezogen auf
das gesamte Lösungsmittel, mindestens eines anderen flüssigen
gesättigten Alkyl- (verzweigten) aliphatischen und/oder
alicyclischen C&sub7;- und C&sub8;-Kohlenwasserstoffs enthalten. Dies bezieht
sich auf Kohlenwasserstoffe, die 7 beziehungsweise 8
Kohlenstoffatome enthalten. Derartige andere gesättigte
Kohlenwasserstoffe können zum Beispiel 4-Methylheptan, 3,4-
Dimethylhexan, 3-Ethylhexan, 1,1-Dimethylcyclohexan, t-1-Methyl-
3-ethylcyclopentan, t-1-Methyl-2-ethylcyclopentan, 1-Methyl-1-
ethylcyclopentan, cis-1-Methyl-2-ethylcyclopentan, 2,4-
Dimethylheptan und cis-1,2-Dimethylcyclohexan einschließen, solange
der KB-Wert-Anforderung entsprochen wird.
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In einem Aspekt wird in Erwägung gezogen, daß Komponente (B) des
Lösungsmittels Methylcyclohexan oder cis-1,2-Dimethylcyclopentan
sein kann.
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In der Praxis enthält die besagte Beschichtungsmischung neben dem
Metallsalz, z.B. Zinkstearat, dem Harzbindemittel und dem
Lösungsmittel üblicherweise auch wünschenswerterweise ein oder
mehrere Suspendiermittel, Dispergiermittel und Mattierungsmittel
dafür.
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Ein Hauptzweck des Bindemittels ist es, zu bewirken, daß die
Beschichtung kontinuierlich ist, wie zuvor erörtert.
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Manchmal enthält das Zinkstearat beispielsweise winzige
Verunreinigungen, die bewirken, daß die Beschichtung ein gewisses
Maß an Sichtbarkeit, sogar eine kleine Menge an kontrastierender
Farbe beibehält. Auch kann das geschmolzene Harz, obwohl etwas in
die Kautschukzusammensetzung absorbiert, einen Grad an glänzendem
Aussehen aufweisen.
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Es ist die Aufgabe des Mattierungsmittels, einer sehr kleinen Menge
Rußschwarz, die restlichen Zinkstearat-Verunreinigungen auf einer
(aufgrund des Rußschwarzes im Kautschuk) schwarzen
Kautschukoberfläche im wesentlichen abdecken zu helfen, und das
Rußschwarz mattiert auch ein glänzendes Aussehen des geschmolzenen
Rest-Harzes auf der vulkanisierten Kautschukoberfläche.
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Repräsentative Beispiele für Bindemittelharze sind zum Beispiel
nicht-reaktive Alkylphenol-Formaldehyd-Harze; Polyterpenharze; von
Kohlenwasserstoff abgeleitete Harze und veresterte Harzsäuren.
Derartige Harze sind dem Fachmann auf diesem Gebiet im allgemeinen
wohlbekannt. Viele sind als Klebrigmacherharze klassifiziert.
Repräsentativ für ein nicht-reaktives Alkylphenol-Formaldehyd-Harz
ist beispielsweise das Reaktionsprodukt von Octylphenol und
Formaldehyd.
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Ein Hauptzweck des/der Suspendiermittel(s) ist, das Zinkstearat in
dem flüssigen Medium zu suspendieren.
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Repräsentative Beispiele für Suspendiermittel sind Bentonittone,
die mit einem quaternären Salz und Castorwachs auf organischer
Basis behandelt sind.
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Ein Hauptzweck des Dispergiermitteis ist es, eine stabile
Dispersion des Zinkstearats aufrechtzuerhalten.
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Ein Hauptzweck des/der Mattierungsmittel(s) ist es, den Kontrast zu
reduzieren und die Remission des Lichts von der Beschichtung zu
vermindern.
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Repräsentative Mattierungsmittel sind Rußschwarze, wie zum Beispiel
Rußschwarze mit großer Oberfläche, und Siliciumdioxid. Rußschwarz
wird üblicherweise bevorzugt, obwohl Siliciumdioxid bei Verwendung
farbiger Kautschuksubstrate geeigneter sein kann. So ist es für ein
schwarzfarbiges Kautschuksubstrat bevorzugt, anstelle von
Siliciumdioxid Rußschwarz zu verwenden. Rußschwarze, die
typischerweise in der Farb- und Beschichtungsindustrie verwendet
werden, sind bevorzugt, insbesondere diejenigen mit einer
Farbstärke von 100-125 und einer Oberfläche von 200 bis 400.
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Das Zinkstearat wird in einer Teilchenform verwendet, die eine
Größe aufweist, in der im wesentlichen alle Teilchen durch ein Sieb
der Größe 200 mesh hindurchgehen, obwohl es bevorzugt ist, daß die
Teilchen durch ein Sieb der Größe 400 mesh hindurchgehen. Es wird
hierin als Zinkstearat von feiner Teilchengröße bezeichnet.
Das Lösungsmittel enthält weniger als 1 und vorzugsweise weniger
als 0,5 Gewichtsprozent aromatische Kohlenwasserstoffe,
insbesondere von irgendeinem von Ethylbenzol, Metaxylol, Paraxylol,
Orthoxylol und Cumol, und von aliphatischen und alicyclischen
Kohlenwasserstoffen, die mehr oder weniger als die 7-8 Kohlenstoffe
enthalten, einschließlich n-Hexan und Cyclohexan. Diese
Einschränkung und Charakterisierung soll andeuten und bedeuten, daß
ein oder mehrere oder alle derartigen Materialien möglicherweise
nicht im Lösungsmittel anwesend sind oder bis zu der angegebenen
Menge anwesend sein können.
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So ist in einem Aspekt der Erfindung ein aliphatisches
Lösungsmittel insbesondere für die Herstellung der Beschichtung die
besagte Kohlenwasserstoff-Mischung mit einem KB-Wert im Bereich von
30 bis 38, vorzugsweise 32 bis 36, und umfaßt eine Mischung von
(A) 15 bis 25 Gewichtsteilen n-Heptan und (B) 50 bis 70
Gewichtsteilen mindestens eines von Methylcyclohexan und cis-1,2-
Methylcyclopentan.
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Wie oben ausgeführt, kann ein derartiges Lösungsmittel bis zu 35,
vorzugsweise bis zu 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das gesamte
Lösungsmittel, der anderen gesättigten Alkyl-aliphatischen und/oder
alicyclischen C&sub7;- und C&sub8;-Kohlenwasserstoffe enthalten.
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Wie zuvor dargelegt, ist die Trocknungszeit des Lösungsmittels auf
der Kautschukoberfläche (z.B. bei 24ºC) insofern wichtig, als sie
lang genug sein sollte, damit das Lösungsmittel die gewünschten und
beschriebenen Effekte aufweist, und auf einer praktischen Basis
auch kurz genug, so daß es in geeigneter Weise aus der/den
behandelten Kautschukoberfläche (n) der Kautschukkomponente (n)
verdampft, so daß sie in einer relativ kurzen Zeit zusammengefügt
werden können. In der praktischen Durchführung dieser Erfindung
wurde gefunden, daß die Siedepunkt-Parameter (bei normalem
Atmosphärendruck) für einen derartigen Zweck (i) ein anfänglicher
Siedepunktbereich von 95ºC bis 102ºC und (ii) ein endgültiger
Trockenpunkt (Blitz-Destillation des Lösungsmittels bis zu einem
Trockenpunkt) von 102ºC bis 116ºC sind.
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Beim Vulkanisieren des Kautschuksubstrats bei erhöhter Temperatur
(mindestens 135ºC) wurde beobachtet, daß die Beschichtung
wahrnehmbar verschwand, wie zuvor ausgeführt wurde.
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Ein wichtiges Merkmal der getrockneten Beschichtung vor dem
Vulkanisieren des Kautschuksubstrats ist, daß es im wesentlichen
ein kontinuierlicher Film ist, der durch das Harzbindemittel für
das Zinkstearat möglich gemacht wird.
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Das Verschwinden der Beschichtung ist auf die niedrigen
Schmelzpunkte des Zinkstearats und des Harzbindemittels und auch
auf die Löslichkeit des Harzes im Kautschuk und die Kompatibilität
des Metallsalzes mit dem Kautschuk zurückzuführen, obwohl der
gesamte Mechanismus vielleicht nicht völlig verstanden wird.
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Wie dem Kautschuk-Fachmann wohlbekannt ist, sind mit Schwefel
vulkanisierbare Mischungen, z.B. für das Kautschuksubstrat
verwendeter Kautschuk, Mischungen von Kautschuken, die Kohlenstoff-
Kohlenstoff-Doppelbindungen enthalten, auf die Schwefel einwirkt,
um die vulkanisierten Kautschukprodukte zu schaffen. Üblicherweise
sind derartige von Dien abgeleitete Kautschuke hoher
Ungesättigtheit (Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungsungesättigtheit)
von Kautschuken ausgewählt, die eine Dien-Einheit enthalten und die
cis-1,4-Polybutadien, trans-1,4-Polybutadien, cis-1,4-Polyisopren,
trans-1,4-Polyisopren, Styrol/Butadien-Copolymer-Kautschuke sowie
Chloroprenkautschuk einschließen können, obwohl sie nicht darauf
beschränkt sind. Kautschuke mit niedriger Ungesättigtheit können
zum Beispiel aus Butyl- und Halogenbutylkautschuken und aus EPDM-
Kautschuken ausgewählt werden.
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Die Butylkautschuke liegen typischerweise in Form eines Copolymers
von Isobutylen mit einer kleineren Menge Isopren vor, und es wird
ferner in Betracht gezogen, daß derartige Butylkautschuke
Halogenbutylkautschuke wie insbesondere Chlorbutyl- und
Brombutylkautschuke sein können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann eingesetzt werden, um beim
Zusammenfügen von Kautschukkomponenten für verschiedene
Gegenstände, die Reifen und industrielle Erzeugnisse einschließlich
Gürteln und Schläuchen einschließen, zu helfen.
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Es muß klar sein, daß das unvulkanisierte oder teilweise
vulkanisierte Kautschuksubstrat typischerweise eine Mischung des
obengenannten Kautschuks in Kombination mit verschiedenen
Compoundierbestandteilen dafür ist, die zum Beispiel Rußschwarz,
Zinkoxid, Zinkstearat oder Stearinsäure, Antiabbaumittel wie
Antioxidantien und Ozonschutzmittel, Wachse - insbesondere
mikrokristalline Wachse, Siliciumdioxid und möglicherweise
Kupplungsmittel für das Siliciumdioxid, Harze, Schwefel und
Vulkanisationsbeschleuniger einschließt.
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In der Beschreibung dieser Erfindung werden die Begriffe
"unvulkanisierter" und "teilweise vulkanisierter" Kautschuk
verwendet. Die Begriffe sollen sich auf compoundierten Kautschuk
beziehen, der mit geeigneten Compoundierbestandteilen
einschließlich Vulkanisiermitteln gemischten Kautschuk darstellt.
Der Begriff "teilweise vulkanisiert" bedeutet üblicherweise
Kautschuk, der zu weniger als etwa 80% vulkanisiert ist. In der
praktischen Durchführung dieser Erfindung ist es beabsichtigt, daß
das Lösungsmittel und/oder die auf Lösungsmittel basierende
Zusammensetzung verwendet werden, um unvulkanisierte und/oder
teilweise vulkanisierte compoundierte Kautschukzusammensetzungen zu
beschichten. So soll der Begriff "unvulkanisiert", wie in dieser
Beschreibung verwendet, sowohl unvulkanisierten als auch teilweise
vulkanisierten Kautschuk einschließen.
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Die Praxis dieser Erfindung wird in den folgenden Beispielen
veranschaulichter gezeigt, in denen die Teile und die Prozente
Gewichtsteile und -prozente sind, sofern nicht anders angegeben,
obwohl die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt werden
soll.
BEISPIEL I
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Eine Beschichtungszusammensetzung der folgenden in Tabelle 1
gezeigten Rezeptur wurde hergestellt.
Tabelle 1
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1. Alkylphenol-Formaldehyd-Harz (nicht-reaktiv), erhältlich als
SP1068(R) von Schenectady Chemical, Inc.
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2. Erhältlich von Rheox, Inc. als Bentonite SD (mit einem
quaternären Salz behandelter Bentonitton) und Thixatrol ST(R)
(ein Castorwachs auf organischer Basis).
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3. Rußschwarz, als Monarch(R) 1300 oder Monarch(R) 1100 (Name) von
Cabot Corporation erhältlich, wurde nach dem Mischen der anderen
Materialien zugegeben, wie gewünscht.
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4. Eine Lösungsmittelmischung, zusammengesetzt aus:
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4A. Umfaßt als Primärbestandteile 1,1,3-Trimethylcyclopentan (3,7%),
Ethylcyclopentan und/oder 2,5-Dimethylhexan (3,9%) und t-1,2-
cis-4-Trimethylcyclopentan (2,6%).
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5. Ein Natriumsalz eines Maleat/Acrylat-Copolymers, als
Nuosperse(R) 657 erhältlich von Huels America, Inc.
BEISPIEL II
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Eine unvulkanisierte Kautschukprobe mit einer Abmessung von etwa
2,54 cm mal etwa 15,2 cm und einer Dicke von etwa 0,16 cm wird
hergestellt.
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Die unvulkanisierte Kautschukprobe ist als Exp. A gekennzeichnet
und umfaßt die in Tabelle 2 gezeigten Bestandteile.
Tabelle 2
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Herkömmliche Mengen an Zinkoxid, Stearinsäure, Antiabbaumittel (n),
Beschleuniger(n) und Schwefel werden verwendet.
BEISPIEL III
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Die in Tabelle 2 hierin identifizierte unvulkanisierte
Kautschukprobe Exp. A wird durch Beschichten einer ihrer
Oberflächen mit einer Beschichtung von Beispiel I bei einer
Temperatur von etwa 24ºC behandelt, gefolgt von 1- bis 2-minütigem
Trocknenlassen der Beschichtung bei etwa 24ºC, um einen dünnen Film
von weniger als einem Mil (25 µm) Dicke zu bilden. Die
Trocknungszeit für das Lösungsmittel auf der Kautschukoberfläche
wird als angemessen angesehen.
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Die beschichtete Kautschukoberfläche hat ein Aussehen, das als eine
nicht rein-weiße Farbe, nicht-glänzend und als ein kontinuierlicher
Film beschrieben werden kann.
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Der beschichtete Kautschuk wird etwa eine halbe Stunde bei etwa
150ºC vulkanisiert.
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Die kontrastierend beschichtete Oberfläche des Kautschuks tritt nun
nicht sichtbar in Erscheinung. Die farbige Beschichtung ist
offensichtlich verschwunden. Die beschichtete Oberfläche weist nun
ein schwarzes, leicht glänzendes Aussehen auf. Das sichtbare
Verschwinden der Beschichtung ist offensichtlich auf das Schmelzen
und Absorbieren des Zinkstearats und des Harzes zurückzuführen,
obwohl der gesamte Mechanismus des Verschwindens der
Zusammensetzung vielleicht nicht völlig verstanden wird.
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In der Beschreibung dieser Erfindung wurde die bevorzugte
Markierungszusammensetzung manchmal als weiß bezeichnet, obwohl die
Farbe in der Praxis das sein kann, was man als nicht rein-weiß oder
beinahe weiß oder schmutzig-weiß beschrieben werden könnte. Für die
Beschreibung der Erfindung wie hierin enthalten soll der Begriff
"weiß" irgendeine und alle derartigen Farbvariationen bedeuten.