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Bei der Verarbeitung von Natur- und Synthesekautschuk müssen Weichmacher
zugesetzt werden.
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Diese können durch Einmischen in die festen Polymerisate eingearbeitet,
aber auch schon während der Polymerisation zugesetzt oder als Emulsion mit den entsprechenden
Latizes mitkoaguliert werden.
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Als Weichmacher für den obengenannten Zweck eignen sich vor allem
die zum überwiegenden Teil aus Aromaten bestehenden höhermolekularen und mit konzentrierter
Schwefelsäure stark zu Verharzung neigenden Kohlenwasserstoffgemische, die bei der
Raffination von Mineralölen mit selektiven Lösungsmitteln, wie z. B. Phenol, Furfurol,
flüssigem SO2 usw., als Extrakte erhalten werden.
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Darüber hinaus ist auch bereits vorgeschlagen worden, Mineralöle,
die eine ähnliche Zusammensetzung wie die Extrakte aufweisen, als Weichmacher oder
Streckmittel für Kautschuk zu verwenden. Mit diesen Produkten ist es wegen ihrer
dunklen Eigenfarbe jedoch nicht möglich, nach Vulkanisieren des weichmacherhaltigen
Kautschuks helle, bei Lichteinwirkung nicht nachdunkelnde, oxydationsstabile Vulkanisate
herzustellen, besonders dann, wenn größere Mengen Weichmacher eingearbeitet werden.
Dies trifft selbst dann zu, wenn diese Weichmacher nach selektiver Extraktion einer
nachfolgenden Raffination mit Schwefelsäure und/oder Bleicherde unterzogen werden.
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Aus diesem Grunde verwendet man für die Herstellung heller Kautschukartikel
Mineralöle mit vorwiegend naphthenisch-paraffinischem Charakter. In diese Gruppe
von Ölen fallen solche, die entweder eine gute Farbstabilität, dafür aber eine schlechte
Verträglichkeit mit Kautschuk aufweisen, und solche, die eine relativ gute Verträglichkeit
mit Kautschuk aufweisen, aber den Vulkanisaten eine schlechte Lichtstabilität mitgeben.
Die ersteren enthalten z. B. praktisch keine Aromaten, während die Öle der zweiten
Gruppe normalerweise einen Aromatengehalt von über 15% aufweisen.
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Nach Modern Plastics, 1949, S. 142, ist es bekannt, helle Mineralöle
als Weichmacher zu verwenden; die Veröffentlichung vermittelt jedoch keine Anhaltspunkte,
wie sich das sehr wichtige technische Problem - gute Verträglichkeit des Weichmachers
mit Kautschuk bei gleichzeitiger Farbstabilität des Weichmachers - lösen läßt.
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Überraschenderweise wurde jetzt gefunden, daß sich dieses Problem
lösen läßt, wenn man naphthenbasische Mineralöle verwendet, die ganz bestimmte physikalische
Kenndaten aufweisen.
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Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von naphthenischen Mineralölen,
die durch Extraktion mit Phenol, Furfurol oder SO2 und nachfolgende Behandlung mit
Schwefelsäure und Bleicherde so weit von aromatischen und sonstigen instabilen Bestandteilen
befreit worden sind, daß sie eine Viskositäts-Dichte-Konstante von unter 0,85, einen
Stockpunkt von unter -30"C, eine Löslichkeit in 96%iger Schwefelsäure von mindestens
400/o und eine Farbe UNION von maximal 11/2 aufweisen, als
Weichmacher bei der Verarbeitung
von natürlichem und synthetischem Kautschuk.
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Verschiedene Methoden werden in der Erdöltechnik für das Charakterisieren
rohen Öls angewendet. Die Viskositäts-Dichte-Konstante ist eine Größe, die zahlenmäßig
die Ausdrücke paraffinisch « und » naphthenisch « andeutet. Der Wert der Viskositäts-Dichte-Konstante
läuft von etwa 0,800 für ein typisches paraffinisches Öl bis zu 0,900 für ein typisches
naphthenisches Öl.
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Der in den erfindungsgemäß als Weichmacher verwendeten naphthenischen
Mineralölen enthaltene Kohlenstoff liegt zu 0 bis 150/o, vorzugsweise zu 5 bis 100/o,
in aromatischer, zu 35 bis 500/o, vorzugsweise zu 38 bis 450/o, in naphthenischer,
und zu 45 bis 600/o, vorzugsweise zu 50 bis 550/o, in paraffinischer Bindung vor.
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Die Farbe »UNION« wird mit Hilfe des Unionskolorimeters nach ASTM
D 155-45 T bestimmt.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Weichmacher besteht darin, daß
sie keine zum Nachdunkeln neigenden Anteile mehr enthalten und trotzdem eine gute
Verträglichkeit mit Kautschuk und Kunststoffen besitzen und in den Endprodukten
gute physikalische und chemische Eigenschaften, insbesondere eine hervorragende
Lichtbeständigkeit, ermöglichen. Dies ist auch dann der Fall, wenn die betreffenden
Weichmacher in Mengen von mehr als 400/o, z. B. bei Kautschuk, angewendet werden.
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Unter Kautschuk aller Art im Sinne der Erfindung sind verstanden:
Naturkautschuk sowie Kunstkautschuk, z. B. die Polymerisate des Butadiens, seiner
Homologen (z. B. Methylbutadien oder Isopren), seiner Derivate, seine Mischpolymerisate
mit Styrol oder Acrylsäurenitril usw. und Butylkautschuk.
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Unter Kunststoffen soll verstanden werden: Polymerisations- und Kondensationskunststoffe
aller Art, z. B. auf Phenol-, Polyvinyl- und Acrylbasis und Polyolefinen, wie Polyäthylen,
Polypropylen und Äthylen-Propylen-Mischpolymeren.
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Es ist möglich, die vorliegenden Weichmacher nach den üblichen Verfahren
sowie gemeinsam mit geeigneten Füllstoffen in den Kautschuk bzw. die Kunststoffe
einzuarbeiten oder einzukoagulieren.
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So kann man eine Emulsion derselben in die Kunstkautschukemulsion
einmischen oder in der wäßrigen Kautschukemulsion emulgieren und hierauf gemeinschaftlich
das Emulsionsgemisch koagulieren. Die so erhaltenen Koagulate werden dann auf übliche
Weise weiterverarbeitet. Man kann aber auch die Mischung von Kautschuk oder Kunststoff
mit den erfindungsgemäßen mineralischen Ölen in den bekannten Misch-und Knetwerken
verarbeiten.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Weichmacher gegenüber zwei herkömmlichen,
handelsüblichen hellen Mineralölen bei der Verarbeitung von natürlichem und synthetischem
Kautschuk gehen aus den nachfolgenden Meßergebnissen hervor.
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Die charakteristischen Daten der verwendeten Weichmacher finden sich
in Tabelle I. Tabelle Tabelle 1
| Viskositäts- Löslichkeit |
| öl Dichte- in 96 0/0iger Kohlenstoffverbindung |
| Konstante H2S04 01c 01o 01c |
| °/0 aromat naphthen paraffin |
| Erfindungsgemäßes Öl ............................... 0,844
42,0 7 40 53 |
| Handelsüblicher Weichmacher I ...................... 0,877
33,0 17 40 43 |
| Handelsüblicher Weichmacher II ..................... 0,891
26,5 21 37 42 |
In Tabelle II sind vergleichende Meßergebnisse über die Verfärbung
von UV-bestrahlten und bewitterten Vulkanisaten aus vorvulkanisiertem Naturlatex
gegenübergestellt, wobei die vorvulkanisierten Filme mit 37,5 0/o des erfindungsgemäßen
Öls bzw. der
beiden handelsüblichen Weichmacher I und II verarbeitet wurden. Die
angegebenen Zahlen stellen im Hunter-Reflektometer bei kleiner Blende gemessene
Reflexionswerte dar. Verwendete Filter: Grün, Neutral 0,5. Tabelle II
| 75 Stunden 9 Tage |
| Öl Unbelichtet |
| UV-Lampe Bewitterung |
| Erfindungsgemäßer Weichmacher. 85 70 81 |
| Handelsüblicher Weichmacher I. 85 60 75 |
| Handelsüblicher Weichmacher II .. .. 82 49 58 |
Neben erhöhter Oxydationsstabilität und damit Lichtbeständigkeit nach Bewitterung
oder Behandlung mit ultraviolettem Licht zeichnen sich die erfindungsgemäßen Öle
durch eine verbesserte Weichmacherwirkung aus, wie aus der in Tabelle III aufgeführten
Gegenüberstellung der Mooney-Viskositäten einer Laufflächenrohmischung vor der Vulkanisation
hervorgeht.
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Tabelle III
| Weichmacher Handelsübliche |
| helle weichmacher |
| (erfindungs- |
| gemäß I II |
| Mooney-Viskosität.. 42 50 52 |
Die folgende Tabelle IV enthält vergleichende Meßergebnisse über die Verfärbung
von W-bestrahlten Vulkanisaten aus Styrol-Butadien-Kautschuk (gleiche Versuchsbedingungen
wie Tabelle II).
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Tabelle IV
| 24 Stunden |
| öl Unbelichtet Uv-Lampe |
| Erfindungsgemäßer |
| Weichmacher. ..... 71 68 |
| Handelsüblicher |
| Weichmacher 1 .. . 71 66,5 |