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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
einer Kautschukmischung mit niedriger Luftdurchlässigkeit.
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Bislang
wurde eine Mischung von zwei oder mehr Kautschuksorten verwendet,
um das Luftdurchlässigkeitverhalten
zu erreichen, welches nicht mit einer Kautschukmischung unter Verwendung
von einem Kautschuk als eine Kautschukkomponente erhalten werden
konnte, und ebenfalls zur Erzielung der Verbesserung der Verarbeitbarkeit
der erhaltenen Kautschukmischung und Ausgangsmaterialien mit niedrigen
Kosten.
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Ferner
wurde auf dem Gebiet der Reifen insbesondere für eine Innenenseele, einen
Aufbau oder dergleichen, da niedrige Luftdurchlässigkeit und Haftung an anderen
Dienkautschukmischungen bei der Vulkanisation erforderlich sind,
bekanntermaßen
eine Kautschukmischung aus zwei oder mehr Kautschuksorten verwendet,
wovon eine ein Kautschuk mit niedriger Luftdurchlässigkeit
ist.
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Zur
Verbesserung der niedrigen Luftdurchlässigkeit besteht jedoch, falls
der Anteil von Kautschuk mit niedriger Luftdurchlässigkeit
in der Kautschukmischung erhöht
wird, beispielsweise auf nicht weniger als 50 Gew.-% der Kautschukkomponente,
ein Problem, daß die
Hafteigenschaft bei der Vulkanisation zwischen der Kautschukmischung
und anderen Dienkautschukmischungen in dem Reifen beträchtlich
erniedrigt wird.
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Im
Hinblick auf eine Kautschukmischung, welche zwei oder mehr Kautschuksorten
umfaßt,
d. h. einen über
funktionelle Gruppen vulkanisierbaren Kautschuk und einen über Doppelbindung
vulkanisierbaren Kautschuk, schlägt
jedoch andererseits die JP-A-121766/1996 eine Kautschukmischung
vor, welche einen selektiv vulkanisierten, über funktionelle Gruppen vulkanisierbaren
Kautschuk enthält,
indem Zweistufenkneten oder -mischen durchgeführt wird. Durch Vulkanisation
der erhaltenen Kautschukmischung nach dem Formen wird der über Doppelbindungen
vulkanisierbare Kautschuk ebenfalls vulkanisiert, und es kann ein
geformter Gummigegenstand erhalten werden, welcher überhaupt
keinen Kautschuk im nicht-vulkanisierten Zustand enthält.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Verfahrens zur Herstellung einer Kautschukmischung, welche einen
geformten Gummigegenstand liefern kann, der hinsichtlich der Hafteigenschaft
gegenüber
anderen Dienkautschukmischungen durch Vulkanisation überlegen
ist, und hinsichtlich der niedrigen Luftdurchlässigkeit nicht unterlegen ist.
Zur Messung der Abschälfestigkeit
wird eine Probe, wie in 1 gezeigt, geeigneterweise verwendet.
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Daher
umfaßt
die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kautschukmischung,
wie in Anspruch 1 angegeben.
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Hinsichtlich
der funktionellen Gruppe des durch funktionelle Gruppen vulkanisierbaren
Kautschuks können
bevorzugt verwendet werden: Hydroxylgruppe, Carboxylgruppe, Aminogruppe,
Isocyanatgruppe, Epoxygruppe, Säureanhydridgruppe,
Halogenatom (einschließlich
Fluoratom eines fluorhaltigen Polymeren), Estergruppe, Chlorsulfongruppe,
Methylolgruppe, Sulfonsäuresalzgruppe
und/oder Nitrilgruppe. Als Härtungsmittel
kann ein organisches Vulkanisationsmittel und/oder ein anorganisches
Vulkanisationsmittel verwendet werden.
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Für den durch
funktionelle Gruppen vulkanisierbaren Kautschuk mit niedriger Luftdurchlässigkeit
werden bevorzugt ein bromierter Isobutylen/p-Methylstyrolcopolymerkautschuk,
ein Chlorbutylkautschuk und/oder ein Brombutylkautschuk verwendet.
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Unter
den Vulkanisationsmitteln werden als organische Vulkanisationsmittel
Polyamin, Polycarbonsäure
oder Polyol verwendet, und als anorganisches Vulkanisationsmittel
werden ein Oxid, Carbonat oder Hydroxid eines zweiwertigen Metalls
wie Mg, Zn, Ca oder Ba verwendet. Das organische Vulkanisationsmittel
ist bevorzugt N,N'-Diethylthioharnstoff.
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Es
ist bevorzugt, daß der
Temperaturbereich für
das Mischen der Stufe (a) von 40°C
bis 100°C
beträgt, und
daß der
Temperaturbereich des Mischens in Stufe (b) von 90° bis 140°C beträgt, vorausgesetzt,
daß die Knettemperatur
in Stufe (a) niedriger als die in Stufe (b) sein muß. Weiterhin
ist es bevorzugt, wenn der Temperaturbereich für das Mischen in Stufe (a)
von 60° bis
90°C beträgt, und
daß der
Temperaturbereich für
das Mischen in Stufe (b) von 100° bis
120°C reicht.
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In
der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich der durch funktionelle
Gruppen vulkanisierbare Kautschuk und der durch Doppelbindung vulkanisierbare
Kautschuk voneinander in den folgenden Punkten. Der erste kann nämlich einen
geformten Gummigegenstand, der aus der Kautschukmischung der vorliegenden
Erfindung erhalten wurde, mit besserer niedrigerer Luftdurchlässigkeit
liefern, und der Vernetzungspunkt ist die funktionelle Gruppe. Andererseits
hat der letztgenannte Affinität
zu anderen Dienkautschukmischungen und kann die Kautschukmischung
der vorliegenden Erfindung mit besseren Hafteigenschaften an anderen
Dien-Kautschuken durch Vulkani sation versehen, und der Vernetzungspunkt
ist die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung.
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Der
durch funktionelle Gruppen vulkanisierbare Kautschuk ist ein Kautschuk,
der eine funktionelle Gruppe besitzt, welche den Vernetzungspunkt
ergeben kann. Obwohl der durch funktionelle Gruppen vulkanisierbare
Kautschuk eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung
enthalten kann, ist in einem solchen Fall der Grad der Unsättigung
nicht höher
als 50, bevorzugt nicht höher
als 30. Weiterhin handelt es sich bevorzugt um niedrigere Unsättigung
(höhere
Sättigung)
von nicht höher
als 25, damit die funktionelle Gruppe selektiv einen Vernetzungspunkt
liefern kann. Anders ausgedrückt,
der über
funktionelle Gruppen vulkanisierbare Kautschuk kann mit Schwefel
nicht vulkanisiert werden oder er ist mit Schwefel schwierig zu
vulkanisieren.
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In
dem Kautschuk mit niedrigerer Luftdurchlässigkeit, welcher vulkanisierbare
funktionelle Gruppen aufweist, werden als ein Kautschuk, in welchen
die funktionelle Gruppe eingeführt
wird (im folgenden bezeichnet als "gesättigter
Kautschuk"), verwendet:
Acrylnitril-Butadienkautschuk (NBR), fluorhaltiger Kautschuk, Epichlorhydrinkautschuk,
Butylkautschuk, halogenierter Butylkautschuk, bromierter Isobutylen/p-Methylstyrolcopolymerkautschuk,
Chloroprenkautschuk, Ethylen/Acrylatcopolymerkautschuk, epoxidierter
Naturkautschuk und Ethylen/Propylen/Dienkautschuk (EPDM). Unter
diesen sind NBR, halogenierter Butylkautschuk, bromierter Isobutylen/p-Methylstyrolcopolymerkautschuk,
Chloroprenkautschuk, epoxidierter Naturkautschuk, EPDM unter dem
Gesichtspunkt bevorzugt, daß die
Luftdurchlässigkeit
hiervon niedriger als diejenige des Dienkautschuks, wie Naturkautschuk
(NR), ist. Diese Kautschuksorten werden mit dem über Doppelbindung vulkanisierbaren
Kautschuk, nachdem die funktionelle Gruppe eingeführt wurde,
gemischt.
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Die
funktionelle Gruppe wird in den gesättigten Kautschuk eingeführt, um
die Vulkanisation (Vernetzung) durch ein Vulkanisationsmittel, ausgenommen
Schwefel, möglich
zu machen. Im Fall von fluorhaltigem Kautschuk, Epichlorhydrinkautschuk,
halogiertem Butylkautschuk, Chloroprenkautschuk, bromiertem Isobutylen/p-Methylstyrolcopolymerkautschuk,
epoxidiertem Naturkautschuk und NBR muß die funktionelle Gruppe nicht
notwendigerweise erneut eingeführt
werden.
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Die
funktionelle Gruppe des durch funktionelle Gruppen vulkanisierbaren
Kautschuks ist eine funktionelle Gruppe, welche die Vulkanisation
(Vernetzung) des durch funktionelle Gruppen vulkanisierbaren Kautschuks
unter Verwendung eines Vulkanisationsmittels, ausgenommen Schwefel,
möglich
macht. Funktionelle Gruppen sind beispielsweise: Hydroxylgruppe,
Carboxylgruppe, Aminogruppe, Isocyanatgruppe, Säureanhydridgruppe, Halogenatom
(einschließlich
Fluoratom in Fluor enthaltendem Polymerem), Estergruppe, Chlorsulfongruppe,
Methylolgruppe, Sulfonsäuresalzgruppe
und/oder Nitrilgruppe. Mehr spezifisch sind: -OH,
-COOH, -NH
2, -NCO,
-F, -Cl, -Br, -I, -SO
2Cl, -CH
2OH, -CH
2Cl, und -C≡N.
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Unter
diesen sind bevorzugt Halogenatom, Säureanhydridgruppe, Carboxylgruppe
und Epoxygruppe unter dem Gesichtspunkt, daß diese funktionellen Gruppen
rasch reagieren können.
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Zur
Einführung
der funktionellen Gruppe in den gesättigten Kautschuk können die üblichen
Methoden angewandt werden.
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Bei
der Einführung
einer Hydroxylgruppe wird beispielsweise eine Kohlenwasserstoffmethode
oder sogenannte Oxymercurierungs-Demercurierungsmethode angewandt,
welche eine kleine Menge von Doppelbindungen in dem gesättigten
Kautschuk ausnutzt. In dem Fall, in welchem der gesättigte Kautschuk
Halogenatome enthält,
ist die Hydrolysemethode anwendbar. Bei Einführung einer Carboxylgruppe
wird eine Methode verwendet, bei welcher primärer Alkohol mit Kaliumpermanganat
oder dergleichen oxidiert wird, oder eine Kohlenstoffeinführungsmethode
unter Verwendung von Grignard-Reagens. Bei Einführung einer Aminogruppe wird
beispielsweise eine Methode verwendet, bei welcher eine alkoholische
Hydroxylgruppe halogeniert und dann in eine Aminogruppe umgewandelt
wird, oder eine Methode, bei welcher ein bromiertes p-Methylstyrol
in Nitril umgewandelt und dann reduziert wird. Bei Einführung einer
Epoxygruppe wird eine Methode unter Verwendung von Ameisensäure und
Wasserstoffperoxid verwendet.
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Die
funktionelle Gruppe hat die Rolle, den gesättigten Kautschuk mit einem
Vernetzungspunkt auszustatten, um einen durch funktionelle Gruppen
vulkanisierbaren Kautschuk zu ergeben. Die Menge der funktionellen
Gruppe kann wahlweise entsprechend der Verwendung festgelegt werden,
und sie kann üblicherweise 0,5
bis 50 funktionelle Gruppen pro 100 Einheiten von sich wiederholenden
Einheiten, bevorzugt 1 bis 10 betragen. Falls die Menge der funktionellen
Gruppe groß ist,
kann die Vernetzungsdichte durch die Menge von Vulkanisationsmittel
gesteuert werden.
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Beispiele
der kommerziell erhältlichen
Kautschuksorten mit niedriger Luftdurchlässigkeit mit einer vulkanisierbaren
funktionellen Gruppe sind beispielsweise: EXXPRO 90-10 (bromierter
Isobutylen/p-Methylstyrolcopolymerkautschuk), erhältlich von
EXXON Corporation, Bromobutyl 2222 (Brombutylkautschuk), von EXXON
Corporation, Chlorobutyl 1066 (Chlor butylkautschuk), erhältlich von
EXXON Corporation, Neoprene WRT (Chloroprenkautschuk), erhältlich von
Showa Denko K. K. oder E. I. du Pont de Nemours & Co., epoxidierter Naturkautschuk,
erhältlich
von Guthrie Co. Ltd., Esprene EMA2752 (Ethylen/Acrylatcopolymerkautschuk),
erhältlich
von Sumitomo Chemical Co. Ltd., ROYALTUF® 465
(Maleinsäure-modifizierter
EPDM), erhältlich
von Uniroyal Chemical Company Inc. Diese Kautschuke mit niedriger
Luftdurchlässigkeit
und vulkanisierbarer funktioneller Gruppe können in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden.
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Das
Vulkanisationsmittel in der vorliegenden Erfindung vernetzt die
funktionellen Gruppen des durch funktionelle Gruppen vulkanisierbaren
Kautschuks intramolekular und vulkanisiert den durch funktionelle
Gruppen vulkanisierbaren Kautschuk. Eine Verbindung, welche selektiv
mit der funktionellen Gruppe reagieren kann, wird als Vulkanisationsmittel
verwendet. In der vorliegenden Erfindung beträgt die Menge von Vulkanisationsmittel
0,1 bis 30 Gew.-Teile auf 100 Gew.-Teile des durch funktionelle
Gruppen vulkanisierbaren Kautschuks, bevorzugt 0,1 bis 11 Gew.-Teile,
und als Vulkanisationsmittel bzw. Härtungsmittel kann jedes der
organischen Vulkanisationsmittel und der anorganischen Vulkanisationsmittel
(ausgenommen Schwefel) alleine verwendet werden, oder sie können gemeinsam
verwendet werden.
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Beispiele
der organischen Vulkanisationsmittel sind beispielsweise: Polyamine
wie N,N'-Diethylthioharnstoff
(EUR), N-Phenyl-N'-(1,2-dimethylbutyl)-p-phenylendiamin
und 4,4'-Diaminodiphenylether;
Polycarbonsäuren
wie Suberinsäure,
Oxalsäure,
Bernsteinsäure,
Adipinsäure
und Maleinsäure;
Polyole wie Ethylenglycol und Propylenglycol; Polyisocyanate wie
2,4-Tolylendiisocyanat
und Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat; Zinkdiethyldithiocarbamat
und Dipentamethylenthiuramtetrasulfid. Im Fall, daß die funktionelle
Gruppe des durch funktionelle Gruppen vulkanisierbaren Kautschuks
eine Carboxylgruppe, ein Halogenatom, eine Säureanhydridgruppe oder eine
Hydroxylgruppe ist, wird es bevorzugt, ein Polyamin als Vulkanisationsmittel
zu verwenden. Im Fall einer Aminogruppe ist es bevorzugt, ein Polyol
oder ein Polyisocyanat als Vulkanisationsmittel zu verwenden.
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Beispiele
des anorganischen Vulkanisationsmittels sind beispielsweise ein
Oxid, Carbonat oder Hydroxid eines zweiwertigen Metalls wie Mg,
Zn, Ca oder Ba. In dem Fall, in welchem die funktionelle Gruppe des
durch funktionelle Gruppen vulkanisierbaren Kautschuks ein Halogenatom
ist, wird es bevorzugt, das anorganische Vulkanisationsmittel zu
verwenden. Unter diesen ist Zinkoxid unter dem Gesichtspunkt von
hoher Reaktivität
weiter bevorzugt.
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Die
Menge des organischen Vulkanisationsmittels, welche mit dem durch
funktionelle Gruppen vulkanisierbaren Kautschuk mit niedriger Luftdurchlässigkeit
zu mischen ist, beträgt
0,1 bis 10 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile des durch funktionelle
Gruppen vulkanisierbaren Kautschuks, bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-Teile
unter dem Gesichtspunkt der Abnahme der Mischzeit und der Verbesserungen
der physikalischen Eigenschaften des Gummis. Ebenfalls beträgt die Menge
des anorganischen Vulkanisationsmittels 1 bis 20 Gew.-Teile pro 100
Gew.-Teile des durch funktionelle Gruppen vulkanisierbaren Kautschuks,
bevorzugt 1 bis 8 Gew.-Teile unter dem Gesichtspunkt der Abnahme
der Mischzeit und der Verbesserungen der physikalischen Eigenschaften des
Gummis. Das organische Vulkanisationsmittel und das anorganische
Mittel können
alleine verwendet werden oder sie können gemeinsam eingesetzt werden.
Wenn das organische Vulkanisationsmittel und das anorganische Mittel
gemeinsam verwendet werden, kann jedes in einer Menge innerhalb
des Bereiches zugemischt werden, in welchem jedes Vulkanisationsmittel
alleine verwendet wird.
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Bei
dieser Stufe können
andere Zusätze
in einer Menge innerhalb eines Bereiches zugemischt werden, in welchem
die Hafteigenschaft bei der Vulkanisation der Kautschukmischung
der vorliegenden Erfindung und die Luftdurchlässigkeit des aus der Kautschukmischung
erhaltenen geformten Gummigegenstandes nicht erniedrigt werden.
Beispiele der anderen Inhaltsstoffe sind beispielsweise Beschleuniger
wie Stearinsäure, Verarbeitungsöl, Füllstoffe
wie Ruß,
Antioxidantien und dergleichen.
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Die
Mischstufe (a) wird bei einer Temperatur innerhalb eines Bereiches
durchgeführt,
in dem der durch funktionelle Gruppen vulkanisierbare Kautschuk
nicht vulkanisiert wird und die Verarbeitbarkeit der Kautschukmischung
nicht herabgesetzt wird. Bevorzugt wird die Mischstufe (a) bei einer
Temperatur innerhalb eines Bereiches von 60° bis 100°C unter dem Gesichtspunkt der
Verbesserung der Verarbeitbarkeit durchgeführt, weiterhin bevorzugt innerhalb
eines Bereiches von 40°C
bis 90°C
unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der physikalischen Eigenschaften.
Ebenfalls ist es bevorzugt, die Mischstufe (a) mittels offener Walzen
unter dem Gesichtspunkt durchzuführen,
daß die
physikalischen Eigenschaften stabil gemacht werden, oder mit Hilfe
eines Banbury-Mischers unter dem Gesichtspunkt, daß Verarbeitbarkeit
und Bearbeitbarkeit erhöht
werden.
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Dann
wird in Stufe (b) das in Stufe (a) erhaltene gemischte Produkt mit
dem durch Doppelbindung vulkanisierbaren Kautschuk bei einer Temperatur
innerhalb eines Bereiches gemischt, in welchem der durch funktionelle
Gruppen vulkanisierbare Kautschuk vulkanisiert werden kann, um selektiv
den durch funktionelle Gruppen vulkanisierbaren Kautschuk zu vulkanisieren.
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Der
durch Doppelbindung vulkanisierbare Kautschuk ist ein Kautschuk,
welcher eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppel bindung besitzt, welche
den Vernetzungspunkt ergibt. Obwohl beliebige funktionelle Gruppen enthalten
sein können,
wird es bevorzugt, daß der
Gehalt der funktionellen Gruppe niedriger ist, bevorzugt 0,1 bis
5 der funktionellen Gruppen pro 100 Einheiten von sich wiederholenden
Einheiten. Andererseits ist es bevorzugt, daß der Gehalt an Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen
höher ist.
Der Grad der Unsättigung
des durch Doppelbindungen vulkanisierbaren Kautschuks ist nicht
niedriger als 50, bevorzugt nicht niedriger als 70 und nicht niedriger
als 90 in dem Fall, in welchem funktionelle Gruppe enthalten ist.
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Der
durch Doppelbindung vulkanisierbare Kautschuk kann ein Kautschuk
sein, welcher Affinität
gegenüber
Dienkautschukmischungen besitzt und es ermöglicht, daß die Kautschukmischung mit
einer besseren Hafteigenschaft an andere Dienkautschukmischungen
durch Vulkanisation ausgestattet wird. Beispiele des durch Doppelbindungen
vulkanisierbaren Kautschuks sind beispielsweise Dienkautschuke wie
NR, Isoprenkautschuk, Butadienkautschuk, Styrol-Butadienkautschuk
(SBR) und NBR. Der Kautschuk kann alleine oder wahlweise in Zusammenmischung
von zwei oder mehreren verwendet werden. Es ist bevorzugt, NR, SBR, NBR
unter dem Gesichtspunkt zu verwenden, daß mechanische Festigkeit verbessert
wird, und es wird weiter bevorzugt, NR unter dem Gesichtspunkt zu
verwenden, daß Klebrigkeit
erteilt wird.
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Bezüglich der
Menge des durch Doppelbindungen vulkanisierbaren Kautschuks, welcher
mit dem in Stufe (a) erhaltenen gemischten Produkt gemischt werden
soll, beträgt
die Menge des durch Doppelbindung vulkanisierbaren Kautschuks 25
bis 100 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile des durch funktionelle Gruppe
vulkanisierbaren Kautschuks unter dem Gesichtspunkt, daß die Luftdurchlässigkeit
erniedrigt wird, mehr bevorzugt 25 bis 50 Gew.-Teile, und unter
dem Gesichtspunkt, daß die Haftfestigkeit
erhöht
wird, bevorzugt 50 bis 100 Gew.-Teile. Eine Kautschukmischung, erhalten
durch Mischen und selektives Vulkanisieren des durch funktionelle
Gruppen vulkanisierbaren Kautschuks, ist die Kautschukmischung der
vorliegenden Erfindung. In der Mischstufe (b) für die selektive Vulkanisation
können
andere Zusatzstoffe in einer Menge innerhalb eines Bereiches zugemischt
werden, in welchem die Hafteigenschaft bei der Vulkanisation der
Kautschukmischung der vorliegenden Erfindung und die niedrige Luftdurchlässigkeit
des aus der Kautschukmischung erhaltenen geformten Gummigegenstandes
nicht erniedrigt werden. Beispiele der anderen Zusatzstoffe sind
beispielsweise Beschleuniger wie Stearinsäure, Verarbeitungsöle, Füllstoffe,
Antioxidantien und dergleichen.
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In
der Mischstufe (b) wird nur der durch funktionelle Gruppen vulkanisierbare
Kautschuk selektiv in dem gemischten Kautschuk vulkanisiert, welcher
den durch funktionelle Gruppen vulkanisierbaren Kautschuk und den
durch Doppelbindungen vulkanisierbaren Kautschuk enthält.
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Die
selektive Vulkanisation wird durch Vermischen bei einer Temperatur
innerhalb eines Bereiches erreicht, wo der durch funktionelle Gruppen
vulkanisierbare Kautschuk zu vulkanisieren beginnt und eine Verschlechterung
der resultierenden Kautschukmischung nicht hervorgerufen wird. Bei
Verwendung von Naturkautschuk beträgt die Mischtemperatur in Stufe
(b) bevorzugt von 90°C
bis 140°C,
mehr bevorzugt von 100°C bis
120°C unter
dem Gesichtspunkt, daß die
Mischzeit abgekürzt
werden kann. Das Mischen kann in derselben Weise und nach denselben
Arbeitsweisen wie beim Mischen von Stufe (a) durchgeführt werden.
Die Temperatur zum Zeitpunkt der selektiven Vulkanisation in Stufe
(b) muß höher als
die Mischtemperatur in Stufe (a) liegen. Ebenfalls ist es bevorzugt,
das Mischen in einem Banbury-Mischer unter dem Gesichtspunkt der Verbesserungen
der Verarbeitbarkeit und der Bearbeitbarkeit durchzuführen.
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Die
resultierende Kautschukmischung umfaßt den nicht-vulkanisierten, durch
Doppelbindungen vulkanisierbaren Kautschuk als Matrix, in welcher
der vulkanisierte, durch funktionelle Gruppen vulkanisierbare Kautschuk
gleichförmig
vorliegt.
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Die
Kautschukmischung der vorliegenden Erfindung ist hinsichtlich der
Hafteigenschaften an andere Dienkautschukmischungen bei der Vulkanisation überlegen.
Nachdem die Kautschukmischung der vorliegenden Erfindung entsprechend
einer üblichen
Formmethode wie Formen mit Walzen oder Extrusionsformen verformt
wurde, wird der durch Doppelbindungen vulkanisierbare Kautschuk
abschließend
vulkanisiert, um einen geformten Gummigegenstand zu ergeben, der
hinsichtlich niedriger Luftdurchlässigkeit überlegen ist.
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Die
Vulkanisation des durch Doppelbindungen vulkanisierbaren Kautschuks
kann durch Zugabe einer vorgegebenen Menge (beispielsweise 0,5 bis
2 phr) von Schwefel, der ein Vulkanisationsmittel für den durch Doppelbindungen
vulkanisierbaren Kautschuk ist, in die Kautschukmischung, sowie,
falls erforderlich, Zugabe eines Beschleunigers wie Stearinsäure, N-tert-Butyl-2-benzothiazolylsulfenamid
(NS), eines Verarbeitungsöls, eines
Füllstoffes
wie Ruß und
eines Antioxidans wahlweise, durch Mischen, Formen und dann Erhitzen
durchgeführt
werden.
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Die
Kautschukmischung der vorliegenden Erfindung ist auf viele Anwendungsarten
und Anwendungsweisen anwendbar. Die Kautschukmischung der vorliegenden
Erfindung kann insbesondere für
eine Innenauskleidung und einen Aufbau (Karkasse) ei nes Reifens,
eines Schlauches, eines Gasschlauches und dergleichen verwendet
werden.
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In
der vorliegenden Erfindung können
beispielsweise die folgenden Mischungen für die Kautschukmischung und
Bedingungen für
das Mischen oder Kneten angepaßt
werden. Ausführungsform
1
Durch
funktionelle Gruppen vulkanisierbarer Kautschuk (EXXPRO 90-10) | 100
Gew.-Teile |
Organisches
Vulkanisationsmittel (EUR) | 0,1
bis 1 Gew.-Teile |
Anorganisches
Vulkanisationsmittel (ZnO) | 1
bis 5 Gew.-Teile |
Durch
Doppelbindung vulkanisierbarer Kautschuk (NR) | 25
bis 100 Gew.-Teile |
Mischtemperatur
in (a) | 45° bis 85°C |
Mischzeit
in (a) | 3
bis 6 min |
Temperatur
der selektiven Vulkanisation in (b) | 100° bis 120°C |
Zeit
der selektiven Vulkanisation in (b) | 4
bis 10 min |
-
Diese
Kautschukmischung ist unter dem Gesichtspunkt vorteilhaft, daß die geformten
Gummigegenstände
gute Eigenschaften wie niedrige Luftdurchlässigkeit und Hafteigenschaft
bei Vulkanisation haben. Ausführungsform
2
Durch
funktionelle Gruppen vulkanisierbarer Kautschuk (epoxidierter NR) | 100
Gew.-Teile |
Organisches
Vulkanisationsmittel (EUR) | 0,1
bis 3 Gew.-Teile |
Anorganisches
Vulkanisationsmittel (ZnO) | 1
bis 3 Gew.-Teile |
Durch
Doppelbindung vulkanisierbarer Kautschuk (NR) | 25
bis 100 Gew.-Teile |
Mischtemperatur
in (a) | 45° bis 75°C |
Mischzeit
in (a) | 3
bis 6 min |
Temperatur
der selektiven Vulkanisation in (b) | 100° bis 120°C |
Zeit
der selektiven Vulkanisation in (b) | 4
bis 10 min |
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Diese
Kautschukmischung ist unter dem Gesichtspunkt vorteilhaft, daß der geformte
Gummigegenstand gute Eigenschaften wie hohe Härte wie auch niedrige Luftdurchlässigkeit
und Hafteigenschaft bei Vulkanisation besitzt. Ausführungsform
3
Durch
funktionelle Gruppen vulkanisierbarer Kautschuk (halogenierter Butylkautschuk) | 100
Gew.-Teile |
Organisches
Vulkanisationsmittel (EUR) | 0,1
bis 2 Gew.-Teile |
Anorganisches
Vulkanisationsmittel (ZnO) | 1
bis 5 Gew.-Teile |
Durch
Doppelbindung vulkanisierbarer Kautschuk (NR) | 25
bis 100 Gew.-Teile |
Mischtemperatur
in (a) | 48° bis 85°C |
Mischzeit
in (a) | 3
bis 10 min |
Temperatur
der selektiven Vulkanisation in (b) | 100° bis 120°C |
Zeit
der selektiven Vulkanisation in (b) | 4
bis 10 min |
-
Diese
Kautschukmischung ist unter dem Gesichtspunkt vorteilhaft, daß die Luftdurchlässigkeit
niedrig ist. Ausführungsform
4
Durch
funktionelle Gruppen vulkanisierbarer Kautschuk (Maleinsäure-modifizierter
EPDM) | 100
Gew.-Teile |
Organisches
Vulkanisationsmittel (EUR) (4,4'-Diaminodiphenylether) | 0,5
bis 3 Gew.-Teile |
Anorganisches
Vulkanisationsmittel (ZnO) | 1
bis 5 Gew.-Teile |
Durch
Doppelbindung vulkanisierbarer Kautschuk (NR) | 25
bis 100 Gew.-Teile |
Mischtemperatur
in (a) | 45° bis 80°C |
Mischzeit
in (a) | 2
bis 4 min |
Temperatur
der selektiven Vulkanisation in (b) | 100° bis 120°C |
Zeit
der selektiven Vulkanisation in (b) | 2
bis 8 min |
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Diese
Kautschukmischung ist unter dem Gesichtspunkt vorteilhaft, daß die Wetterfestigkeit
wie auch niedrige Luftdurchlässigkeit
erhalten werden. Ausführungsform
5
Durch
funktionelle Gruppen vulkanisierbarer Kautschuk (Carboxylgruppe
enthaltender NBR) | 100
Gew.-Teile |
Organisches
Vulkanisationsmittel (EUR) | 0,5
bis 3 Gew.-Teile |
Anorganisches
Vulkanisationsmittel (ZnO) | 1
bis 5 Gew.-Teile |
Durch
Doppelbindung vulkanisierbarer Kautschuk (NR) | 25
bis 100 Gew.-Teile |
Mischtemperatur
in (a) | 40° bis 80°C |
Mischzeit
in (a) | 2
bis 40 min |
Temperatur
der selektiven Vulkanisation in (b) | 100° bis 120°C |
Zeit
der selektiven Vulkanisation in (b) | 2
bis 8 min |
-
Diese
Kautschukmischung ist unter dem Gesichtspunkt vorteilhaft, daß die Luftdurchlässigkeit
niedrig ist.
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Die
Herstellung der Kautschukmischung der vorliegenden Erfindung wird
im einzelnen anhand von Beispielen im folgenden erläutert.
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Herstellungsbeispiel 1
bis 7
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Zuerst
wurden gemischte Produkte A bis G in der Stufe (a) der vorliegenden
Erfindung durch Vermischen mit Walzen in den in der Tabelle 1 gezeigten
Mischverhältnissen
und -bedingungen hergestellt.
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Als
der durch funktionelle Gruppen vulkanisierbare Kautschuk 1 wurde
EXXPRO 90-10 (Bromid von Isobutylen/p-Methylstyrolcopolymerkautschuk),
erhältlich
von EXXON Corporation, verwendet. Als der durch funktionelle Gruppen
vulkanisierbare Kautschuk 2 wurde Bromobutyl 2222 (Brombutylkautschuk),
erhältlich von
EXXON Corporation, verwendet. Als der durch funktionelle Gruppen
vulkanisierbare Kautschuk 3 wurde Chlorobutyl 1066 (Chlorbutylkautschuk),
erhältlich
von EXXON Corporation, verwendet. Als der durch funktionelle Gruppen
vulkanisierbare Kautschuk 4 wurde ROYALTUF® 465
(Maleinsäure-modifizierter EPDM),
erhältlich
von Uniroyal Chemical Company Inc., verwendet. Als der durch funktionelle
Gruppen vulkanisierbare Kautschuk 5 wurde DN 631 (Carboxylgruppen
enthaltender NBR), erhältlich
von Nippon Zeon Co. Ltd., verwendet. Als der durch funktionelle
Gruppen vulkanisierbare Kautschuk 6 wurde ENR 50 (epoxidierter Naturkautschuk), erhältlich von
Guthrie Co. Ltd., verwendet. Als der durch funktionelle Gruppen
vulkanisierbare Kautschuk 7 wurde Neoprene WRT (Chloropren), erhältlich von
Showa Denko K. K., verwendet.
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Ebenfalls
wurde als Vulkanisationsmittel 1 EUR (N,N'-Diethylthioharnstoff),
erhältlich
von Ouchi Sinko Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha, verwendet. Als das
Vulkanisationsmittel 2 wurde 4,4'-Diaminodiphenylether verwendet,
und als das Vulkanisationsmittel 3 wurde ZnO verwendet.
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Vergleichs-Herstellungsbeispiel
1
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Das
vulkanisierte gemischte Produkt H wurde in derselben Weise wie im
Herstellungsbeispiel 1 (Mischprodukt A) mit der Ausnahme erhalten,
daß das
Mischen bei 100°C
durchgeführt
wurde, wobei dies die Vulkanisationstemperatur des durch funktionelle
Gruppen vulkanisierbaren Kautschuks ist.
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Beispiele 1 bis 16
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Kautschukmischungen
1 bis 16 der vorliegenden Erfindung wurden durch Vermischen und
selektives Vulkanisieren der Mischprodukte A bis G, die in den Herstellungsbeispielen
1 bis 7 erhalten wurden, entsprechend der Stufe (b) bei 100°C für 8 Minuten
mittels eines Banbury-Mischers in den in Tabelle 2 gezeigten Mischverhältnissen
hergestellt. Der durch Doppelbindungen vulkanisierbare Kautschuk
war Naturkautschuk. Als Ruß wurde
DIABLACK H, erhältlich
von Mitsubishi Chemical Corporation, verwendet. Als Mineralöl wurde ein
Mineralöl,
erhältlich
von Japan Energy Corporation, verwendet.
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Beurteilungsmethode
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Luftdurchlässigkeit
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Zur
Bestimmung der Luftdurchlässigkeit
von geformten Gummigegenständen,
welche die Kautschukmischungen der vorliegenden Erfindung umfaßten, wurden
5 Gew.-Teile ZnO, 1 Gew.-Teil
NS und 100 Gew.-Teile von jeder der Kautschukmischungen 1 bis 16
mittels Walzen gemischt. Zur Vulkanisation des durch Doppelbindungen
vulkanisierbaren Kautschuks wurden die Vulkanisation und das Formen
mittels einer Ölpresse
unter den Bedingungen von 9,8 mPa (100 kgf/cm2)
Vulkanisationsdruck, 150°C
Vulkanisationstemperatur und 40 Minuten Vulkanisationsdauer durchgeführt, um
geformte Gummigegenstände
1 bis 16 in Form von Gummiplatten von 1 mm Dicke zu erhalten.
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Gemäß der Testmethode
von ASTM D-1434-75M wurde die Luftdurchlässigkeit jedes geformten Gummigegenstandes
1 bis 16 bei einer Temperatur von 20°C mittels der Gasdurchlässigkeitsmeßvorrichtung
(GTR Tester M-C1), erhältlich
von Toyo Seiki Seisaku-Sho Ltd., gemessen. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 2 gezeigt.
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Hafteigenschaft bei Vulkanisation
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Zur
Bestimmung der Hafteigenschaft an Dien-Kautschukmischungen durch
Vulkanisation der Kautschukmischung der vorliegenden Erfindung wurden
Platten von 2 mm Dicke aus den Kautschukmischungen 1 bis 16 mittels
Walzen und dann Kautschukplatten 1 bis 16 von 2 mm Dicke, 80 mm
Breite und 150 mm Länge hergestellt.
Getrennt wurde eine Platte von 2 mm Dicke aus einer Mischung (einschließlich Ruß, Schwefel
und Vulkanisationsbeschleuniger) aus Naturkautschuk und Butadienkautschuk
in einem Gewichtsverhältnis
von 40 : 60 hergestellt, und eine Dien-Kautschukplatte von 80 mm
Breite und 150 mm Länge
wurde durch Schneiden der Platte hergestellt. Nachdem jede der resultierenden
Kautschukplatten 1 bis 16 durch Vulkanisation an der Dien-Kautschukplatte
verbunden war, wurde die Abschälfestigkeit
(Haftfestigkeit) gemessen. Je höher
die Abschälfestigkeit
ist, um so besser ist die Hafteigenschaft durch Vulkanisation.
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Zur
Herstellung einer Probe zur Messung der Abschälfestigkeit, wie in 1 gezeigt,
wurde die Kautschukplatte 1 auf die Dien-Platte 2 durch
teilweises Einsetzen der Einsatzteile, umfassend den Mylarfilm 4 und Nylon-Kreuzgewebe 5 hierzwischen,
so daß das
Abschälen
an ihren Grenzflächen
begann, aufgelegt. Dann wurden die Kautschukplatte 1 und
die Dien-Platte 2 miteinander durch Vulkanisation bei 160°C für 30 Minuten mit
einem Druck von 9,8 mPa (100 kgf/cm2) verbunden.
Die Bezugsziffer 3 bezeichnet ein oben aufgelegtes Gewebe,
welches die Kautschukplatten verstärkt, die zum Zeitpunkt des
Abschälvorganges
nicht gedreht werden sollen, und üblicherweise ist es nicht vulkanisiert.
In der vorliegenden Erfindung wurde mit Gummi beschichtetes Polyesterharz
von 1 mm Stärke,
80 mm Breite und 150 mm Länge
als oben aufgelegtes Gewebe 3 verwendet. Mylarfilm 4 verhindert,
daß die
Kautschukplatten aneinander auf ihren gesamten Oberflächen haften,
und es kann einen Schmelzpunkt von nicht niedriger als 180°C haben.
In der vorliegenden Erfindung wurde Mylarfilm, welcher Polyethylenterephthalat
umfaßte,
von 0,05 mm Stärke,
80 mm Breite und 40 mm Länge
verwendet. Das Nylon-Kreuzgewebe 5 wurde zu Beginn des
Abschälvorganges
an der aneinander haftenden Grenzfläche eingesetzt. In der vorliegenden
Erfindung wurde ein Nylon-Kreuzgewebe aus einem Nylonharz von 0,5
mm Stärke,
80 mm Breite und 80 mm Länge
verwendet.
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Die
Abschälfestigkeit
wurde durch Abschälen
der Probe zur Messung der Abschälfestigkeit,
welche wie zuvor hergestellt worden war, bei einer Schälgeschwindigkeit
von 50 mm/min mittels der Zugtestmaschine, erhältlich von Intesco Corporation,
gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
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Anmerkung:
Luftdurchlässigkeit
ist in den Tabellen 2 und 3 als cm3/cm2seccmHg angegeben. Das SI-Äquivalent
ist m3/m2·sec·Pa·1 cm3/cm2sec·cmHg =
7,5 × 10–6 m3/m2·sec·Pa.
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Die
Hafteigenschaft ist in Tabelle 2 und Tabelle 3 als kgf/25 mm angegeben.
Die SI-Einheit für
kgf ist N und 1 kgf = 9,80665 N. 25 mm ist die Breite des verwendeten
Teststückes.
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Vergleichsbeispiele 1
bis 19
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Vergleichs-Kautschukmischungen
1 bis 16 wurden durch Vermischen in den in Tabelle 3 gezeigten Verhältnissen
bei 100°C
während
8 Minuten mittels eines Banbury-Mischers erhalten. Die Untersuchungen wurden
in derselben Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 3 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 20
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Das
Mischen wurde in derselben Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 mit
der Ausnahme versucht, daß Mischprodukt
H (Mischtemperatur: 100°C),
erhalten in Vergleichs-Herstellungsbeispiel 1, verwendet wurde und
daß das
in Tabelle 3 gezeigte Mischverhältnis
angewandt wurde. Jedoch konnte das vulkanisierte Mischprodukt H
sich nicht innerhalb der Kautschukkomponente gleichförmig dispergieren,
und es konnte keine Kautschukmischung erhalten werden.
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Aus
den Tabellen 2 und 3 ist erkenntlich, daß die Kautschukmischung der
vorliegenden Erfindung hinsichtlich Hafteigenschaft an andere Dien-Kautschukmischungen
durch Vulkanisation überlegen
ist, und daß die
aus den Kautschukmischungen 1 bis 16 erhaltenen geformten Gummigegenstände 1 bis
16 hinsichtlich Luftdurchlässigkeit
nicht schlechter sind, verglichen mit den geformten Vergleichs-Gummigegenständen 1 bis 19,
die aus den Vergleichs-Kautschukmischungen 1 bis 19 erhalten wurden.
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Die
Kautschukmischung der vorliegenden Erfindung ist hinsichtlich Hafteigenschaft
gegenüber
anderen Dien-Kautschukmischungen
bei Vulkanisation überlegen,
und aus der Kautschukmischung können
geformte Gummigegenstände,
welche hinsichtlich Luftdurchlässigkeit
nicht unterlegen sind, erhalten werden.