DE69722780T2

DE69722780T2 - Synthetische latexzusammensetzungen und daraus hergestellte artikel

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Publication number: DE69722780T2
Application number: DE69722780T
Authority: DE
Inventors: N. Joginder ANAND
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1996-04-03
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2017-04-01
Also published as: ID16541A; EP0891391A1; ZA972806B; EP0891391B1; AU2555597A; US5872173A; MY112352A; TW353098B; DE69722780D1; ATE242789T1; WO1997036957A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft synthetische Latexzusammensetzungen und daraus hergestellte Latexfilme bzw. -folien.
Naturkautschuklatex wird herkömmlicherweise in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, einschließlich Filme bzw. Folien, die durch herkömmliches Tauchen, Koagulationstauchen mit zweiwertigen Salzen oder Säuren und wärmeempfindliches Tauchen hergestellt werden. Aus Naturkautschuklatex hergestellte Filme sind stark, flexibel und hängen während einer normalen Verwendung normalerweise nicht durch. Aus Naturkautschuk hergestellte Gegenstände sind jedoch nicht unter sämtlichen Umständen immer bevorzugt oder erwünscht. Filme aus Naturkautschuk können beispielsweise beschädigt werden, indem sie vielen Solventien und Brennstoffen auf Erdölbasis ausgesetzt werden. Darüber hinaus können Naturkautschukartikel durch die Einwirkung von Licht, Wärme und Ozon geschädigt werden. Folglich wird häufig synthetischer Latex verwendet und ist in verschiedenen Waren erwünscht, einschließlich beispielsweise Chirurgenhandschuhen, Untersuchungshandschuhen, Schutzhandschuhen wie beispielsweise Haushaltshandschuhen und elektrostatische Entladungen ableitenden Handschuhen, Kathetern, Kondomen, Wetterballons, Spielzeugballons, geschäumten Produkten wie beispielsweise Matratzen und Kopfkissen und zahlreichen anderen Produkten. Die Waren können vollständig durch den synthetischen Latex selbst hergestellt werden oder sie können eine Schicht oder einen Überzug aus einem synthetischen Latex auf einer Naturkautschukbasis enthalten. Normalerweise erhältliche synthetische Latices umfassen: Nitrilkautschuk; Polychloropren (auch als Neopren bezeichnet); Butylkautschuk; Fluorkohlenstoffkautschuk; Polyurethan; Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR); und Gemische aus Nitril-, Polychloropren, Butylkautschuk, Fluorkohlenstoffkautschuk, Polyurethan, Styrol-Butadien-Kautschuk.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 06 256 738 beschreibt ein durch Emulsionspolymerisation hergestelltes Latex, das mit 1 bis 30 Gewichtsteilen (bezogen auf 100 Gewichtsteile Polymer in dem Latex) Silica hergestellt wird, wobei eine Latexzusammensetzung erhalten wird, die verbesserte wasserbeständige Adhäsivität aufweist.
US-Patent Nr. 5 124 384 beschreibt eine Dichtungsmassen-Zusammensetzung, die unter anderem ein Polymerlatex und ein hochdisperses Silica umfasst. Die Zusammensetzung umfasst einen besonderen Weichmacher, der sie transparent macht.
US-Patent Nr. 4 626 567 beschreibt eine Dichtungsmassen-Zusammensetzung aus einem acrylischen Copolymerlatex, die ein acrylisches Copolymer, ein Surfactant und mindestens 0,5 Gew.-% Silica, vorzugsweise hochdisperses Silica, umfasst.
US-Patent Nr. 4 274 883 entspricht der deutschen Patentveröffentlichung Nr. 2 844 052 und betrifft eine wäßrige Dispersion aus hydrophobem Silica, einem Benetzungsmittel und Wasser.
Trotz all der im Handel erhältlichen synthetischen Latices besitzen nicht sämtliche synthetischen Latices die gewünschten Eigenschaften von Naturkautschuk wie beispielsweise niedriges Elastizitätsmodul, hohe Zugfestigkeit und hohe Dehnung. Darüber hinaus entwickeln Filme, die aus synthetischem Latex hergestellt sind, nicht typischerweise früh im Trocknungsprozeß soviel Festigkeit. Diese hohe Naß-Gel-Festigkeit ist in einem Koagulationstauchverfahren entscheidend. Aus synthetischem Latex hergestellte Gegenstände neigen auch zu einer mangelnden Reißfestigkeit. Daher sind Risse in Filmen bzw. Folien weit verbreitet und rühren von einer Anzahl von Aktivitäten her, einschließlich dem Entfernen eines Gegenstandes aus seiner Form (bekannt als "heiße" Risse), Risse beim Anziehen und Risse beim Kontakt mit scharten Objekten während des Tragens durch den Träger.
Es besteht daher ein Bedürfnis nach synthetischen Latices mit verbesserten Zusammensetzungen und Viskositätskontrolle sowie daraus hergestellten Filmen bzw. Folien oder Überzügen, die verbesserte mechanische und physikalische Eigenschaften aufweisen. Insbesondere besteht ein Bedürfnis nach Filmen oder Gegenständen, die eine erhöhte Reißfestigkeit aufweisen, während der gegenteilige Effekt auf das Modul, die Dehnbarkeit und die Zugfestigkeit auf ein Mindestmaß beschränkt wird. Darüber hinaus ist es erwünscht, die physikalischen Eigenschaften und die Reißfestigkeit beim Altern dieser Filme und Gegenstände beizubehalten.
Die folgende Erfindung betrifft synthetische Latexzusammensetzungen nach den vorliegenden Ansprüchen und aus solchen Zusammensetzungen hergestellte Gegenstände. Die erfindungsgemäßen synthetischen Latexzusammensetzungen können individuell oder als eine Beschichtung oder Schicht in Kombination mit Naturkautschuklatices verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft synthetische Latexzusammensetzungen und daraus hergestellte Filme bzw. Folien, die verbesserte mechanische und physikalische Eigenschaften aufweisen. Die synthetischen Latexzusammensetzungen enthalten einen synthetischen Latex und hochdisperses Silica.
Geeignete erfindungsgemäße synthetische Latices schließen diejenigen mit ein, die im Handel erhältlich sind zur Verwendung in einer Vielzahl von Latexanwendungen und schließen mit ein Nitrilkautschuk; Polychloropren; Butylkautschuk; Fluorkohlenstoffkautschuk; Polyurethanlatex, Styrol-Butadien-Latex und Gemische davon einzeln oder in Kombination mit Naturkautschuklatices. Normalerweise weist der synthetische Latex einen Gesamtkautschukfeststoftgehalt zwischen etwa 25% und etwa 70% auf.
Die Herstellung von hochdispersem Silica ist ein gutdokumentiertes Verfahren, das die Hydrolyse von Siliciumtetrachlorid-Dampf in einer Flamme aus Wasserstoff und Sauerstoff umfasst. In dem Verbrennungsprozeß werden geschmolzene Partikel mit grob kugelförmiger Form gebildet, deren Durchmesser durch die Verfahrensparameter variiert werden. Diese geschmolzenen Kügelchen aus hochdispersem Silica, die üblicherweise als Primärpartikel bezeichnet werden, fusionieren miteinander durch Kollision an ihren Kontaktpunkten unter Bildung verzweigter dreidimensionaler kettenartiger Aggregate. Die Kraft, die zum Brechen der Aggregate notwendig ist, ist beträchtlich und wird auf Grund der Fusion häufig als reversibel angesehen. Während des Abkühlens und Sammelns kollidieren die Aggregate weiter, was zu einer mechanischen Verwirrung unter Bildung von Agglomeraten führen kann. Im Vergleich zu den Aggregaten, bei denen Primärpartikel miteinander verschmolzen sind, wird von Agglomeraten angenommen, dass sie lose zusammengehalten werden durch Van der Waals-Kräfte und durch geeignete Dispersion in einem geeigneten Medium rückgeführt, d. h. deagglomerisiert werden können.
Die Größe der kugelförmigen Primärpartikel, die die hochdispersen Silicaaggregate umfassen, bestimmt die Oberfläche. Die Oberfläche von hochdispersem Silica, bestimmt durch Stickstoffadsorptionsverfahren nach S. Brunauer, P. H. Emmet und I. Teller, J. Am. Chemical Society, Band 60, Seite 309 (1938) und im allgemeinen als BET bezeichnet, liegt üblicherweise im Bereich von etwa 40 m²/g bis etwa 430 m²/g. In der vorliegenden Erfindung liegt das hochdisperse Silica vorzugsweise im Bereich von etwa 50 m²/g bis etwa 400 m²/g vor und sollte hochrein sein. Hochrein bedeutet, dass der Gehalt an Gesamtverunreinigung normalerweise weniger als 1% und vorzugsweise weniger als 0,01% (d. h. 100 ppm) beträgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das hochdisperse Silica in die synthetische Latexzusammensetzung als eine wäßrige Dispersion von hochdispersem Silica eingearbeitet, wobei die Dispersion üblicherweise etwa 10% bis etwa 45% Feststoffe und vorzugsweise zwischen 12% und 30% Feststoffe aufweist. Die wäßrigen Dispersionen von hochdispersem Silica können hergestellt werden, indem das hochdisperse Silica in einem stabilen wäßrigen Medium (z. B. entionisiertem Wasser) mittels herkömmlicher Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, gleichförmig dispergiert wird. Gleichförmig dispergiert bedeutet, dass die Aggregate isoliert und in dem gesamten Medium gut verteilt werden. Stabil bedeutet, dass die Aggregate nicht reagglomerieren und ausfallen (beispielsweise ein hartes, dichtes Sediment bilden). Die hochdisperse Silicadispersion weist üblicherweise einen pH zwischen 5,0 und 10,5 auf und kann durch Zugabe einer geeigneten Base wie beispielsweise Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniak und dergleichen eingestellt werden. Die erfindungsgemäße hochdisperse Silicadispersion wird vorzugsweise durch das im US-Patent Nr. 5,246,624 von Miller et al. beschriebene Verfahren hergestellt, weist einen pH im Bereich zwischen 8,0 und 10,0 auf und weist Koagulationseigenschaften auf, die denjenigen von synthetischem Kautschuklatex ähnlich sind. Eine bevorzugte wäßrige Dispersion aus hochdispersem Silica ist unter der Bezeichnung CAB-O-SPERSE^® (eine eingetragene Marke von Cabot Corporation, Boston, Massachusetts) erhältlich.
Zusätzlich kann es erwünscht sein, die wäßrige Dispersion aus hochdispersem Silica zu filtrieren, um jegliche Agglomerate zu entfernen, die nadelfeine Löcher verursachen können und als Spannungspunkte in einem fertigen Artikel wirken können. Die Dispersion kann unter Verwendung herkömmlicher erhältlicher Filter, einzeln oder durch eine Reihe von Filtern vorzugsweise in aufeinanderfolgender Reihenfolge, filtriert werden. Beispielsweise kann die Dispersion durch einen ersten 5,0 Mikron Filter und dann durch einen 1,0 Mikron Filter geleitet werden. Es wurde gefunden, dass durch Leiten der Dispersion durch einen 5,0 Mikron Filter eine gut verteilte, gleichförmige Verteilung des hochdispersen Silicas in der Dispersion erreicht wird. Die Filtergröße beträgt vorzugsweise weniger als 5,0 Mikron, noch bevorzugter weniger als 1,0 Mikron und am meisten bevorzugt weniger als 0,5 Mikron.
Die wäßrige Dispersion aus hochdispersem Silica kann darüber hinaus, je nach Anwendung des Endproduktes, eine ausreichende Menge eines Surfactants enthalten, das als mechanische und chemische Stabilisatoren in dem synthetischen Latexsystem wirkt. Welcher spezielle Typ von Surfactant verwendet wird, hängt ab von dem kolloidalen System des Latex selbst. Beispielsweise ist es bekannt, dass anionische Surfactants wie Salze von Alkoholsulfaten als mechanische Stabilisatoren und Benetzungsmittel in vielen anionischen Latices wie beispielsweise Polychloroprenlatex-Systemen brauchbar sind. Für kationische Latices sind üblicherweise kationische oder nicht-ionische Surfactants wie quaternäre Ammoniumsalze erforderlich. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wurde gefunden, dass die wäßrige Dispersion von hochdispersem Silica, die eine ausreichende Menge an anionischem Surfactant wie DARVAN^®WAQ oder DARVAN^®SMO-Surtactant (DARVAN ist eine eingetragene Marke von Vanderbilt Company, R. T., Inc.) besonders brauchbar ist, um die Viskosität der synthetischen Latexzusammensetzung auf die gewünschte Höhe herabzusetzen. Vorzugsweise liegt das Surfactant in einer Menge im Bereich zwischen etwa 0,05% bis etwa 0,5% vor.
Die erfindungsgemäßen synthetischen Latexzusammensetzungen können durch Kombinieren oder Mischen von hochdispersem Silica oder den wäßrigen Dispersionen von hochdispersem Silica mit dem synthetischen Latex und anderen erwünschten Additiven unter Einwirkung geringer Scherkräfte (d. h. um Schäumen zu verhindern) hergestellt werden, bis eine gleichförmige homogene Zusammensetzung erhalten wird.
Um die kolloidale Stabilität und Verarbeitbarkeit des Latex aufrechtzuerhalten ist es erwünscht, dass der Beladungsgrad des hochdispersen Silicas als eine Funktion der Kautschukfeststoffe im Bereich von etwa 0,5 Teilen bis etwa 5,0 Teilen pro 100 Gewichtsteile Kautschukfeststoffe (phr) in den synthetischen Latex liegt. Es wurde gefunden, dass dieser Grad eine Erhöhung der Reißfestigkeit bewirkt, ohne dass sich signifikante nachteilige Auswirkungen auf Modul und Viskosität der Zusammensetzung ergeben. Die daraus hergestellten Zusammensetzungen und Filme weisen darüber hinaus im allgemeinen eine verbesserte oder erhöhte Dehnung und Zug auf und bewahren darüber hinaus beim Altern eine höhere Zugfestigkeit und bewahren eine vergleichbare Dehnung beim Reißen. Bei einem Beladungsgrad von unter 0,5 phr in dem synthetischen Latex werden keine akzeptablen Verbesserungen der Reißfestigkeit erreicht. Bei Höhen oberhalb 5,0 phr kann das hochdisperse Silica einen schädlichen Effekt auf die Viskosität der Zusammensetzung und des Moduls aufweisen. Es wurde gefunden, dass in einer bevorzugten Ausführungsform der Beladungsgrad des hochdispersen Silica etwa 1,0 Teil bis 3,0 Teile pro 100 Gewichtsteile Kautschukfeststoffe in dem synthetischen Latex beträgt.
Üblicherweise werden geeignete Additive in die synthetischen Kautschuklatexzusammensetzungen eingearbeitet, um dem fertigen Endprodukt eine Reihe gewünschter Eigenschaften zu verleihen. Derartige Additive sind in der Technik bekannt und umfassen Härtungs-, Quervernetzungs- oder Vulkanisierungsmittel, Vulkanisierungsaktivatoren und -beschleunigen, Antioxidationsmittel, Antidegradantien, Stabilisatoren, Füllstoffe, Weichmacher, Farbmittel, Surfactants, Benetzungsmittel und dergleichen. Die Menge eines speziellen Additivs variiert je nach den Eigenschaften des Latex, dem Kautschukfeststoffgehalt und den gewünschten Eigenschaften. Obwohl vorvulkanisierter synthetischer Latex verwendet werden kann, bestehen die meisten Formulierungen darüber hinaus üblicherweise aus nachvulkanisiertem synthetischem Latex, je nach Anwendung des Endprodukts.
Die synthetischen Latexzusammensetzungen, die hochdisperses Silica oder Dispersionen davon in der hier beschriebenen Höhe aufweisen, können zur Herstellung einer Vielzahl von Latexwaren mit verbesserten physikalischen und mechanischen Eigenschaften verwendet werden. Beispielsweise sind die erfindungsgemäßen synthetischen Latexzusammensetzungen normalerweise für dünne Filmanwendungen geeignet und können zur Herstellung von Handschuhen und Kondomen mittels herkömmlicher Techniken wie einfaches Eintauchen, Koagulationstauchen und wärmeempfindliches Tauchen verwendet werden. In solchen Anwendungen haben die Filme eine merkliche Verbesserung der Reißfestigkeit bei minimaler Auswirkung auf Modul und andere physikalische Eigenschaften gezeigt. Darüber hinaus wird erwartet, dass Mischungen wie beispielsweise SBR in Kombination mit Naturkautschuk eine ähnliche Verbesserung der Reißfestigkeit ergeben. Nicht einschränkende Erläuterungen der vorliegenden Erfindung folgen.
BEISPIEL 1
Es wurden synthetische Polychloroprenkautschuk-Latices hergestellt, indem die in Tabelle 1 angegebenen Komponenten leicht gerührt wurden. Probe 1 diente als Kontrolle.
TABELLE 1
Vor dem Einarbeiten in den synthetischen Latex wurden die wäßrigen Dispersionen der Proben 2, 4 und 6 aus hochdispersem Silica (die die in Tabelle 1 angegebenen Oberflächen aufweisen) durch einen 5 Mikron Beutelfilter (erhältlich von Bebco, Inc., Joliet, IL) geleitet, während die wäßrigen Dispersionen aus hochdispersem Silica der Proben 3, 5 und 7 durch einen 1 Mikron Beutelfilter (erhältlich von Bebco, Inc., Joliet, IL) geleitet wurden.
Mittels Koagulationstauchen hergestellte Filme einer Dicke von etwa 0,3 mm wurden hergestellt, indem ein erwärmter Glasformer in eine Koagulationslösung eingetaucht wurde, die aus 40% Kalziumnitrat in methyliertem Industriespiritus eingetaucht wurde und 30 Sekunden lang in das Latexgemisch getaucht wurde. Der auf der Form abgeschiedene Latexfilm wurde 1 Stunde lang bei 70°C getrocknet und dann 20 Minuten lang bei 120°C gehärtet. Der Film wurde schließlich abgekühlt, von der Form abgezogen und seine physikalischen Eigenschaften wurden getestet. Die Eigenschaften der Zugfestigkeit, der Zugfestigkeit nach Alterung und der Reißfestigkeit (Hosen) wurden mittels ISO 37 (1977), ISO 188 (1982) bzw. ISO 34 (1979) Techniken bestimmt und sind in den Tabellen 2 und 3 erläutert. Die Einreißfestigkeit von Hosen wird in der Industrie eingesetzt, um das tatsächliche Reißen, das in der Praxis beobachtet wird, möglichst gut zu simulieren. Tabelle 4 zeigt die Wirkung von hochdispersem Silica auf die Viskosität des synthetischen Latex, die mittels Messungen der Brookfield LVT-Viskosität bestimmt wurde, die eins bis sieben Tage lang durchgeführt wurden, wobei eine Spindel Nr. 2 bei 12 UpM, 21°C, verwendet wurde.
TABELLE II – SYNTHETISCHE LATEXFILME
TABELLE III GEALTERT (2 Tage bei 100°C)
VISKOSITÄT VON SYNTHETISCHEM LATEX
Die Zugfestigkeit ist definiert als die Spannung am Punkt des Reißens. Die Elongation ist der Punkt des Reißens während der Dehnung. Das Modul ist das Verhältnis von Spannung dividiert durch Dehnung oder Verformung. In dünnen Filmen oder daraus hergestellten Waren ist normalerweise das Modul bei 300% Dehnung wichtig bei der Bestimmung eines guten Tastgefühls und einer Verminderung des Ermüdens, da unter normalen Verwendungsbedingungen der Film keine große Dehnung durchmachen sollte. Folglich ist das Modul bei 300% Dehnung im allgemeinen mit Tragekomfort korreliert.
Wie zuvor erläutert zeigen die Ergebnisse, dass die Zugabe von 2 phr hochdispersen Silikas aus einer wäßrigen Dispersion von hochdispersen Silika zu einem Anstieg der Reißfestigkeit führt, ohne auf die Eigenschaften von Modul, Zugfestigkeit und Dehnung beim Reißen schädlich einzuwirken. Insbesondere die Verbesserung der Reißfestigkeit des Films war signifikant, besonders nach dem Altern wie in Tabelle III angegeben ist, wobei die Kontrolle von Probe 1 in der Reißfestigkeit abnahm. Tabelle III veranschaulicht darüber hinaus, dass verglichen mit der Kontrolle, die Filme der Proben 2 bis 7, die erfindungsgemäß hergestellt wurden, ebenfalls insgesamt einen Anstieg der Zugfestigkeit und der Dehnung sowie eine größere Retention der Elongation beim Altern aufwiesen. (Es ist anzumerken, das obwohl bei sämtlichen Proben beim Altern die Elongation abnahm, die Abnahme der erfindungsgemäß erzeugten Proben nicht so dramatisch war).
Tabelle IV veranschaulicht, dass das hochdisperse Silika die synthetische Latexzusammensetzung in hohem Maße verdickt, wenn es bei 2 phr zugegeben wird, verglichen mit der Kontrolle von Beispiel 1. Da die Viskosität der Latexzusammensetzung die Dicke eines koagulierten Films steuert, müssen die Hersteller von getauchten Produkten die Tauchmasse oder die Verweilzeit und die Koagulationssalzkonzentration einstellen, um die Filmdicke zu kontrollieren und Konsistenz zu gewährleisten.
BEISPIEL 2
Ähnlich dem in Beispiel 1 dargestellten Herstellungsverfahren wurden drei synthetische Latexzusammensetzungen mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt, bezogen auf phr (parts per hundred by weight rubber, Gew.-teile pro hundert Gew.-teile Kautschuk):

60% Baypren T Polychloroprenlatex 167

10% Casein 2

50% Schwefel 2

45% Natriumdibutyldithiocarbamat 2

50% Zinkoxid 10

50% 2246 Antioxidationsmittel 2

33% Tetraethylthiuramdisulfid 3
Eine wäßrige Dispersion aus hochdispersem Silika mit einer Oberfläche von 100 m²/g wurde zu Probe 1 der Zusammensetzung bei einer Konzentration von 2,0%, bezogen auf das Trockengewicht, zugegeben, während wäßrige Dispersionen von hochdispersem Silika mit einer Oberfläche von 380 m²/g zu den Proben 2 und 3 bei einer Konzentration von 2,0%, bezogen auf das Trockengewicht, zugegeben wurden. Darüber hinaus enthielt die Probe 2 0,3 Gew.-% DARVAN SMO Surfactant (Salz eines Alkylsulfats) und 0,15 Gew.-% DARVAN WAQ Surfactant (Salz eines Alkoholsulfats), bezogen auf das hochdisperse Silika, während Probe 3 0,15 Gew.-% DARVAN SMO und 0,075 Gew.-% DARVAN WAQ, bezogen auf das Silika, enthielt. Tabelle 6 veranschaulicht die Viskosität des synthetischen Latex, die durch Messung der Brookfield LVT Viskosität bestimmt wurde, die an 1–7 Tagen unter Verwendung einer Spindel Nr. 2 bei 8 UpM und 60 UpM, 21°C, vorgenommen wurde.
TABELLE V – VISKOSITÄT VON SYNTHETISCHEM LATEX
Tabelle V veranschaulicht, dass die Verwendung eines hochdispersen Silikas mit geringerer Oberfläche, wie in Probe 1, oder die Zugabe eines Surfactants zu den Proben 2 und 3, die ein hochdisperses Silika höherer Oberfläche enthalten, besonders hilfreich war, um die Viskosität der synthetischen Zusammensetzungen auf einer kontrollierbaren Höhe zu halten. Darüber hinaus wurde gefunden, dass die Viskosität der Latexzusammensetzungen auch durch die Zugabe von Wasser zu der Zusammensetzung gesenkt werden kann. Es ist darüber hinaus zu erwarten, dass die Verwendung eines Surfactants in Kombination mit einem hochdispersen Silika geringerer Oberfläche dazu verwendet werden kann, um die Viskosität, falls nötig, zu reduzieren.
BEISPIEL 3
Ähnlich dem in Beispiel 1 angegebenen Herstellungsverfahren wurden vier synthetische Latexzusammensetzungen mit der in Tabelle VI angegebenen Formulierung, bezogen auf phr (parts per hundred by weight rubber, Gew.-teile pro hundert Gew.-teilen Kautschuk) hergestellt.
TABELLE VI
Aus jeder der Proben wurden nach 1, 3 und 7 Tagen der Lagerung Filme getaucht gemäß der in Beispiel 1 angegebenen Vorgehensweise. Nach dem Härten, Abkühlen und Abziehen von dem Former wurden die Reißfestigkeiten der Filme bei einer Umgebungstemperatur von 23°C (Tabelle VII) und bei einer geschätzten "Heißreiß"-Temperatur von 60°C gemessen (Tabelle 8).
TABELLE VII – REISSFESTIGKEIT (N/mm) bei 23°C
TABELLE VIII – REISSFESTIGKEIT (N/mm) bei 60°C
Für Vergleichszwecke wurde auch ein vom Hersteller zu Verfügung gestellter getauchter Handschuh erhalten, um die Reißfestigkeit bei Umgebungstemperatur (23°C) und die "heiße" Reißfestigkeit bei einer geschätzten Temperatur bei 60°C zu bestimmen. Wie aus den Tabellen VII und VIII hervorgeht, zeigen die Kontrolle und der vom Hersteller zur Verfügung gestellte getauchte Handschuh eine vernünftige Reißfestigkeit bei Umgebungstemperatur, die jedoch bei der hohen Temperatur stark vermindert war. Sämtliche der erfindungsgemäßen synthetischen Zusammensetzungen, die die wäßrige Dispersion aus hochdispersem Silika enthalten, zeigen andererseits einen Anstieg der Reißfestigkeit, insbesondere bei der höheren Temperatur. Diese Verbesserung der heißen "Reiß"-festigkeit ist signifikant, um die Risse im Herstellungsprozess von Filmen zu vermindern und den damit verbundenen Abfall auf ein Mindestmaß zu beschränken.
BEISPIEL 4
Ähnlich dem in Beispiel 1 dargestellten Herstellungsverfahren wurden mit der Formulierung synthetische Latexzusammensetzungen hergestellt, bezogen auf phr (parts per hundred by weight rubber, Gew.-teile pro hundert Gew.-teile Kautschuk), die in Tabelle IX angegeben sind.
TABELLE IX
Die wäßrigen Dispersionen aus hochdispersem Silika wurden zu den Proben der Zusammensetzungen bei den angegebenen Konzentration zugegeben. Für jede dieser drei Proben wurden Filme gemäß dem in Beispiel 1 angegebenen Verfahren nach 1, 3 und 7 Tagen Lagerung getaucht. Nach dem Aushärten, Abkühlen und Abziehen von dem Former wurde die Reißfestigkeit der Filme bei einer Umgebungstemperatur von 23°C und bei einer geschätzten "Heißreiß"-Temperatur von 60°C gemessen (Tabelle X).
TABELLE X – REISSFESTIGKEIT (N/mm)
Ähnlich Beispiel 3 zeigt Tabelle X, dass die Zugabe von hochdispersem Silika eine signifikante Verbesserung der Reiß- und "Heißreiß"-festigkeit bereitstellt. Darüber hinaus zeigten die Filme eine höhere Reißretention bei beschleunigter Alterung.
BEISPIEL 5 (nur zum Vergleich)
Ähnlich dem in Beispiel 1 dargestellten Herstellungsverfahren wurde mit der in Tabelle XI angegebenen Formulierung eine synthetische Nitrillatex-Zusammensetzung hergestellt, bezogen auf phr (parts per hundred by weight rubber, Gew.-teile pro hundert Gew.-teile Kautschuk): TABELLE XI
Wie zuvor bereits angegeben wurde, wurden wäßrige Dispersionen aus hochdispersem Silika zu den Proben 2 und 3 bei den angegebenen Konzentrationen zugegeben. Die Zusammensetzungen wurden bei Raumtemperatur 16 Stunden lang reifen gelassen. Aus jeder dieser drei Proben wurden Filme hergestellt, indem ein erwärmter Glasformer in eine Koagulationslösung eingetaucht wurde, die aus 45% Kalziumnitrat in methyliertem Industriespiritus bestand und in die Latexzusammensetzung 60 Sekunden lang getaucht wurde. Die auf der Form abgelagerten Latexfilme wurden eine Stunde lang bei 70°C getrocknet und dann 30 Minuten lang bei 115°C gehärtet. Die Filme wurden schließlich abgekühlt, von der Form abgestreift und auf Zugfestigkeits- und Reißeigenschaften mittels Standard ISO Techniken geprüft, wie in den Tabellen XII, XIII und XIV erläutert ist. Tabelle XV zeigt die Wirkung von hochdispersem Silika auf die Viskosität des synthetischen Nitrillatex und wurde mittels Messungen der Brookfield LVT Viskosität bestimmt, die eins bis sieben Tage lang unter Verwendung einer Spindel Nr. 1 bei 12 UpM, 21°C vorgenommen wurden.
TABELLE XII – SYNTHETISCHE LATEXFILME
TABELLE XIII – GEALTERT (2 Tage tang bei 100°C)
TABELLE XV – VISKOSITÄT VON SYNTHETISCHEM LATEX
Obwohl die Wirkung der wäßrigen Dispersion aus hochdispersem Silika in der Nitrillatexzusammensetzung nicht so dramatisch war wie in dem Polychloropren-System wurde eine Verbesserung der Zugfestigkeit und Dehnung, insbesondere beim Altern festgestellt. Insbesondere verbesserte sich die Zugfestigkeit von 21,3 MPa auf 30,7 MPa bzw. 29,2 MPa in den Proben 2 bzw. 3. Die Filme ergaben auch eine Verbesserung der Reißfestigkeit beim Altern, wie aus Tabelle XIV hervorgeht. Darüber hinaus zeigen Tabelle XII und XIII, dass die Module der Filme nicht negativ beeinträchtigt wurden. Schließlich geht aus Tabelle XV hervor, dass die Zugabe einer wäßrigen Dispersion aus hochdispersem Silika die Viskosität des Nitrilsystems nicht nachteilig beeinflusst.
Es ist selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die hier gezeigten und beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den beanspruchten Rahmen der Erfindung zu verlassen. Wie zuvor bereits angegeben wurde, können die erfindungsgemäßen synthetischen Latexzusammensetzungen in einem breiten Spektrum von Gegenständen und insbesondere aus dünnen Filmen hergestellten Gegenständen wie Chirurgenhandschuhen, Untersuchungshandschuhen, Industriehandschuhen, Schutzhandschuhen, wie Haushaltshandschuhen, Industriehandschuhen, Handschuhe gegen elektrostatische Entladungen, Katheter, Kondome, meteorologische Wetterballons, Spielzeugballons, Schaummatrazen und andere Artikel, die üblicherweise mit synthetischem Latex hergestellt werden, verwendet werden. Die Zusammensetzungen können zur Herstellung der Artikel selbst verwendet werden oder sie können als eine Schicht oder ein Überzug in Kombination mit Naturkautschuk oder anderen Kautschuksystemen verwendet werden.

Claims

Synthetische Latexzusammensetzung, umfassend einen Polychloropren-kautschuklatex, der einen Kautschukfeststoffgesamtgehalt von 25% bis 70% aufweist, und hochdisperses Siliziumdioxid, wobei das hochdisperse Siliziumdioxid in der Zusammensetzung gleichförmig dispergiert ist und in einer Menge von 0,5 Gew.-% bis 2,05 Gew.-% Kautschukfeststoffe vorliegt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das hochdisperse Siliziumdioxid eine BET-Oberfläche im Bereich von 50 m²/g bis 400 m²/g aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das hochdisperse Siliziumdioxid eine BET-Oberfläche im Bereich von 100 m²/g aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das hochdisperse Siliziumdioxid eine BET-Oberfläche im Bereich von 220 m²/g aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das hochdisperse Siliziumdioxid eine BET-Oberfläche im Bereich von 380 m²/g aufweist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das hochdisperse Siliziumdioxid in einer wäßrigen Dispersion von hochdispersem Siliziumdioxid vorliegt.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei die wäßrige Dispersion von hochdispersem Siliziumdioxid einen pH im Bereich von 5,0 bis 10,5 aufweist und Koagulationseigenschaften ähnlich denen des synthetischen Kautschuklatex aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei die wäßrige Dispersion von hochdispersem Siliziumdioxid einen pH zwischen 8,0 und 10,0 aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei die wäßrige Dispersion von hochdispersem Siliziumdioxid vor dem Einbringen in den synthetischen Latex eine Anfangskonzentration zwischen 10 Gew.-% und 45 Gew.-% hochdisperser Siliziumdioxidfeststoffe aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei die wäßrige Dispersion von hochdispersem Siliziumdioxid vor dem Einbringen in den synthetischen Latex eine Anfangskonzentration zwischen 12 Gew.-% und 30 Gew.-% hochdisperser Siliziumdioxidfeststoffe aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei die wäßrige Dispersion von hochdispersem Siliziumdioxid darüber hinaus ein Surfactant umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 11, wobei das Surfactant ein Alkylsulfatsalz ist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das hochdisperse Siliziumdioxid 2 Gew.-% Kautschukfeststoffe beträgt.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei die wäßrige Dispersion hochdisperses Siliziumdioxid umfasst, das eine Agglomeratgröße von weniger als 1,0 Mikron aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 14, wobei die wäßrige Dispersion hochdisperses Siliziumdioxid umfasst, das eine Agglomeratgröße von weniger als 0,5 Mikron aufweist.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung darüber hinaus mindestens ein Additiv umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Härtungsmittel, Quervernetzungsmittel, Vulkanisierungsaktivatoren, Vulkanisierungsbeschleuniger, Antioxidationsmittel, Färbemittel, Weichmacher, Surfactants, Stabilisatoren und Antidegradantien.
Gegenstand, hergestellt aus einer synthetischen Latexzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
Gegenstand nach Anspruch 17, wobei die synthetische Latexzusammensetzung darüber hinaus einen Naturkautschuklatex umfasst.