Vulkanisierbare Kautschukmischung, insbesondere auf Basis ACM oder AEM, und Vulkanisat, insbesondere ein Schlauchmaterial

Die Erfindung betrifft eine vulkanisierbare Kautschukmischung, enthaltend:

— eine Kautschukkomponente oder einen Kautschukkomponentenverschnitt sowie

— Mischungsingredienzien, beinhaltend wenigstens ein Vernetzungssystem, das wiederum einen Vernetzer und einen Co-Vernetzer umfasst.

Im Folgenden wird auf den Stand der Technik vulkanisierbarer Kautschukmischungen auf der Basis eines Acrylat-Kautschuks (ACM) oder eines Ethylen-Acrylat-Kautschuks (AEM) näher eingegangen, wobei diesbezüglich beispielsweise auf folgende Patentliteratur verwiesen wird:

EP 0 653 457 A2 EP 1 479 727 Bl EP 1 739 129 Al

Kautschukmischungen auf Basis ACM werden zumeist diaminisch vernetzt und/oder seifenvernetzt. Bei Kautschukmischungen auf Basis AEM kommt dagegen üblicherweise die diaminische und/oder peroxidische Vernetzung zur Anwendung. Bei diaminisch vernetzten Kautschukmischungen auf Basis ACM oder AEM ist es bislang Stand der Technik, Di-ortho-tolylguanidin (DOTG) als Co-Vernetzer einzusetzen. Ein Vernetzungsystem, umfassend DOTG als Co-Vernetzer, zeichnet sich durch eine optimale Kombination von Vulkanisationsgeschwindigkeit und Lagerstabilität der Kautschukmischung sowie der physikalischen Eigenschaften des Vulkanisats aus.

Der Co- Vernetzer DOTG ist jedoch als giftig eingestuft und bildet während der Vulkanisation das Spaltprodukt o-Toluidin, welches im Tierversuch und beim Menschen krebserregend wirkt. Die neuesten Untersuchungen der BG-Chemie haben aufgezeigt, dass o-Toluidin in erheblichem Maße während der Vulkanisation entsteht und in der Luft sowie in den Produkten konzentriert wird. Es ist daher nur eine Frage der Zeit, wann DOTG in die Stoffverbotsliste der Industrie, beispielsweise der Kfz-Industrie, aufgenommen wird. Eine Deklarationspflicht im IMDS besteht mittlerweile. Des weiteren ist ein absolutes Verbot von DOTG im Zuge der Einführung von REACH durchaus denkbar und wahrscheinlich.

Im Hintergrund der oben genannten Problematik um DOTG besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Vernetzungssystem bereitzustellen, das frei von DOTG ist, wobei der Co-Vernetzer-Ersatzsto ff ungiftig sein muss, sich ansonsten hinsichtlich Vulkanisationsgeschwindigkeit und Lagerstabilität der Kautschukmischung sowie der physikalischen Eigenschaften des Vulkanisates durch eine vergleichbare Wirkung wie DOTG auszeichnet, und zwar unter dem zusätzlichen Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit. Darüber hinaus soll das neue Vernetzungssystem im Rahmen der Kautschukmischungstechnologie einem breiten Anwendungsspektrum zugänglich sein.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass der Co-Vernetzer 1,8-Diazabicyclo [5.4.0] undec- 7-en (DBU) ist.

Das neue Vernetzungssystem unter Einsatz von DBU wird nach wie vor vorzugsweise bei Kautschukmischungen auf der Basis von ACM oder AEM eingesetzt. Gegebenfalls kann bei manchen Anwendungsfällen ein sogenannter Temperprozess notwendig werden, was jedoch bei Einsatz von Kautschukmischungen auf der Basis von ACM oder AEM üblich ist, was von Herstellern derartiger Kautschuktypen sogar empfohlen wird. Das DBU kann in flüssiger oder in angebatchter Form vorliegen.

Auch kann das DBU als Salz vorliegen. Die Salzbildung erfolgt dabei mit einer Verbindung, die über ein acides Proton verfügt. In der Salzverbindung liegt demnach DBU als DBUH ⁺ vor. Die salzbildende Verbindung kann eine organische Carbonsäure

(einschließlich organische Mono-, Di- und Polycarbonsäure), ein Phenol, ein Phenolharz, ein Alkohol, ein Amin, eine Sulfonsäure oder eine Mineralsäure sein. Auch eine Kombination der vorgenannten Verbindungen, beispielsweise eine Carbonsäure und eine Sulfonsäure, ist möglich. Vorteilhafterweise wird erst das Salz gebildet und danach das Salz angebatcht.

Auch der Einsatz eines DBU-Mischungssystems, beispielsweise in flüssiger Form und als Salz, ist möglich.

Der Vernetzer ist vorzugsweise Hexamethylendiamincarbamat (HMDAC) und entfaltet in Kombination mit DBU eine optimale Wirkung in der Vulkanisationsgeschwindigkeit und in der Lagerstabilität der Kautschukmischung. Versuche haben darüber hinaus gezeigt, dass sich das Vulkanisat durch Verbesserungen im physikalischen Niveau, beispielsweise im Druckverformungsrest (DVR) und im Wärmealterungsprozess, auszeichnet.

Im Rahmen des Vernetzungssystems haben Vernetzer und Co-Vernetzer vorzugsweise folgende Mengenanteile in phr (per hundred rubber):

— Vernetzer (HMDAC): 0,1 bis 5,0 phr, insbesondere 0,5 bis 3,5 phr

— Co-Vernetzer (DBU): 0,1 bis 5,0 phr, insbesondere 0,5 bis 3,5 phr

Mit diesen bevorzugten Mengenanteilen sind in optimaler Weise die Verarbeitbarkeit sowie die Lagerstabilität der Kautschukmischung gewährleistet. Die Mischungsingredienzien beinhalten neben dem Vernetzungssystem zumeist noch einen Füllstoff und/oder ein Verarbeitungshilfsmittel und/oder einen Weichmacher und/oder ein Alterungsschutzmittel sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe (z.B. Fasern, Farbpigmente). Diesbezüglich wird auf den allgemeinen Stand der Kautschukmischungs- technologie verwiesen.

Das Vulkanisat, das aus der erfindungsgemäßen Kautschukmischung unter Einsatz von DBU gebildet wird, ist insbesondere das elastische Material eines Schlauches, insbesondere wiederum eines Ölschlauches, Turboladerschlauches oder Kraftstoffschlauches.

In Verbindung mit dem bevorzugten schlauchtechnischen Anwendungsbereich unter Einsatz von ACM oder AEM wurden folgende Schlauchtypen näher untersucht:

— Ö Ischlauch mit Innenschicht und Außenschicht aus ACM oder AEM;

— Turboladerschlauch mit Innenschicht und Außenschicht aus ACM oder AEM;

— Kraftstoffschlauch mit Zwischenschicht und Außenschicht aus ACM oder AEM.

Die Untersuchung ergab dabei, dass die neu entwickelte alternative Vernetzung von ACM oder AEM mittels DBU im Schlauchbereich das herkömmliche Vernetzungssystem vollständig ersetzen kann. In der Verarbeitung kommt es zu keinerlei Nachteilen. Auch bei der Schlauchqualität kann man keine negativen Eigenschaften erkennen. Alle bisher durchgeführten Prüfstandläufe (dynamische Schlauchprüfungen) zeigen keine Einbuße in ihrer Perfomance.

Auch wenn der schlauchtechnische Anwendungsbereich im Vordergrund dieser neuen Entwicklung steht, so kann das Vulkanisat auch als elastisches Material für folgende Artikel eingesetzt werden: — einen Luftfederbalg, insbesondere in Form eines Axial- oder Kreuzlagenbalges;

— einen Kompensator;

— einen Riemen, insbesondere einen Antriebsriemen in Form eines Flachriemens, Keilriemens, Keilrippenriemens, Zahnriemens, Kupplungsriemens oder Aufzugriemens;

— einen Gurt, insbesondere einen Fördergurt;

— einen Reifen;

— einen Schwingungsisolator, insbesondere in Form eines Metall-Gummi-Lagers;

— eine Dichtung in Form eines Extrudates oder Formartikels;

— eine mehrschichtige Stoffbahn, insbesondere für Planen, Zelte, Schutzanzüge, flexible Behälter und Membranen.