DE4027114A1 - Epdm-vulkanisationssystem ohne nitrosamintoxische eigenschaften - Google Patents
Epdm-vulkanisationssystem ohne nitrosamintoxische eigenschaftenInfo
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Description
Eine Reihe hochpotenter amingruppenhaltiger Beschleuniger und
Vernetzungsmittel für die Kautschukvulkanisation entwickelt in
Gegenwart von in Gummimischungen regelmäßig vorhandenen
nitrosogruppenhaltigen Substanzen bei und nach der Vulkanisation
von Gummi vollständig oder partiell flüchtige Nitrosamine, die,
wie an Tierversuchen nachgewiesen, durch Eindringen in den
Stoffwechsel (Atmung, Verdauungstrakt, Haut) eine potentielle
Krebsgefahr darstellen. Um eine Gefährdung von Menschen
auszuschließen, sind für die Industrie bereits restriktive
Arbeitschutzmaßnahmen mit Gesetzeskraft erlassen worden
(TRGS 552), die auf eine Eliminierung von Nitrosaminen abzielen.
Eine Gefährdung ist in der Gummiindustrie im besonderen Maße
durch EPDM-Kautschukmischungen gegeben. Die Gründe dafür sind
folgende:
- 1) Wegen der geringen Reaktivität des EPDM-Kautschuks müssen im Vergleich zu anderen Dienkautschuken besonders hohe Dosierungen an Beschleunigern und Vernetzungsmitteln angewandt werden (bis zum 10fachen). Die entstehenden Nitrosaminkonzentrationen sind deshalb besonders hoch. EPDM-Kautschukmischungen werden - ebenfalls wegen der geringen Kautschukreaktivität - bei hoher Temperatur vulkanisiert, was sowohl die Entstehung als auch die Austreibung der Nitrosamine begünstigt.
- 2) Sehr beliebt bei EPDM-Mischungen ist die Anwendung des Salzbad-Vulkanisierverfahrens (LCM-Verfahren). Die in diesem verwendete Nitrit-Nitrat-Salzschmelze ist geradezu ein Sammelbecken (Speicher) für darin gelöste Nitrosamine. Sie sorgt dafür, daß ständig Nitrosamin-Abgaben an die Umgebung geleistet werden, selbst dann, wenn keine Artikelvulkanisation stattfindet. Ein auf diese Tatsache abgestellter vervielfachter Salzgemischwechsel wäre nicht nur ökonomisch nicht vertretbar, er gefährdete auch die damit Befaßten wegen der unvergleichlich hohen Nitrosamin- Emissionen im besonderen Maße.
Unglücklicherweise stehen bisher nur wenige nichtnitrosamintoxische
Ersatzstoffe, insbesondere der wegen ihrer bisher
unerreichten Effizienz unentbehrlichen Thiuram- bzw.
Dithiocarbamatklasse, wie Tetrabenzyl-thiuram-disulfid, und
Schwefeldonatoren, wie N,N′-Bis-(caprolactam-)disulfid, zur
Verfügung. Diese besitzen zudem praktisch alle den Mangel
deutlich geringerer Reaktivität gegenüber ihren nitrosamintoxischen
Verwandten. Die Etablierung eines neuen EPDM-
Vulkanisationssystems mit den geschilderten Grundvoraussetzungen
schien deshalb bisher als praktisch unmöglich. Falls eine solche
Lösung dennoch möglich ist, erfordert sie das intensive
Aufspüren möglicher Synergieeffekte, um die - meist sehr umfangsreichen -
Eigenschaftskomplexe gültiger Artikelspezifikationen
für den technischen Einsatzzweck (Stand der Technik) zumindest
erhalten zu können.
Aufgabe ist es deshalb, ein zusammengesetztes Vulkanisationssystem
zu erfinden,
- a) dessen Komponenten so beschaffen sind, daß keine einzige Komponente, weder für sich noch im Zusammenwirken mit den anderen Komponenten dieses Systems, noch zusammen mit anderen Mischungsbestandteilen nitrosamintoxische Substanzen erzeugen kann, die im Organismus des Menschen cancerogene Wirkung haben könnten,
- b) das durch seine vernetzende Wirkung einen Komplex physikalischer Eigenschaften erzeugt, die denen des zu substituierenden nitrosamintoxischen Systems zumindest gleichkommen,
- c) das möglichst darüber hinaus auch noch durch Verbesserungen entscheidender physikalischer Eigenschaften traditionelle Mängel beseitigt, die EPDM-Kautschukmischungen seit je kennzeichnen: Schwächen des DVR, der Elastizität, der Weiterreißfestigkeit und der Vulkanisationsgeschwindigkeit.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnende Zusammensetzung
nach Anspruch 1, wobei die Kombination folgender
nichtnitrosamintoxischer Beschleuniger bzw. Vulkanisationssysteme
von wesentlicher Bedeutung ist:
- - Zink-di-n-butyl-phosphoro-dithionat und/oder andere Salze der veresterten und/oder nicht veresterten Dithiophosphorsäure
- - Vulkanisationssystem I (Thiuram-Klasse; zweckmäßigerweise: Tetrabenzyl-thiuram-disulfid) und/oder Vulkanisationssystem II (Dithio-carbamat-Klasse; zweckmäßigerweise: Zink-N,N- dibenzyl-dithio-carbamat)
- - 2-Mercapto-benzothiazol (MBT) und/oder 2-Mercapto-benzothiazol- disulfid und/oder Salze des MBT
- - Vulkanisationsmittel II (zweckmäßigerweise: N,N′-Bis- (caprolactam-)disulfid)
Das Vulkanisationssystem (III), dessen modifizierende und
moderierende Funktion überraschenderweise weit über die eines
gewöhnlichen Schwefelspenders hinausgeht, ersetzt dabei den
bisher üblichen Schwefeldonator N,N′-Bis-(morpholino-)disulfid,
der das stark toxische N-Nitrosomorpholin erzeugt.
Als weitere Vernetzungskomponente kann Schwefel Verwendung
finden.
Innerhalb des nun folgenden experimentellen Teils werden
Rezepturen und physikalische Eigenschaften von Rahmen und
Profilen (Ausführungsbeispiele A, B, C; Tabelle 1a, 1b) sowie
von hochhitzebeanspruchten Krümmerschläuchen (Ausführungsbeispiele
D, E; Tabelle 2a, 2b) festgehalten. Dabei stellen
A und D konventionelle; B, C und E erfindungsgemäße Rezepturen
dar. Das Mischungssystem C zeigt, daß B auch ohne Stearinsäure
das Qualitätsniveau von A deutlich übertrifft. Mit dem
Mischungssystem E wurde gleichzeitig der Versuch gemacht,
insbesondere durch Einführung von Kreide die durch das teurere
Vernetzungssystem entstehenden höheren Kosten aufzufangen.
Dem neuen synergistischen System kommt damit eine noch
erheblich bessere Bewertung zu, als es die hier dargestellten
Werte demonstrieren können.
Claims (7)
1. EPDM-Vulkanisationssystem ohne nitrosamintoxische Eigenschaften,
gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung
(in phr):
EPDM-Kautschuk
100
Gummiruß (N 550) 50-150
Kreide 0-150
Stearinsäure 0-5
Mineralölweichmacher (einschließlich Strecköl) 50-150
Calciumoxid 0-10
Zinkoxid 0-20
Zink-di-n-butyl-phosphoro-dithionat und/oder andere Salze der veresterten und/oder nicht veresterten Dithiophosphorsäure 0,5-4
Vulkanisationsmittel (I) und/oder (II) 0,7-5
2-Mercapto-benzothiazol (MBT) und/oder 2-Mercapto-benzothiazol-disulfid und/oder Salze des MBT 2-4
Vulkanisationsmittel (III) 0,5-4
Schwefel 0-2,8
Sonstige Zusatzstoffe bis zu 100
wobei die Vulkanisationsmittel (I, II, III) die folgenden
Grundstrukturen besitzen:
(Σ R₁, R₂, R₃, R₄ 16 C-Atome; n 1)
(Σ R₁, R₂ 8 C-Atome; n 1, insbesondere n 2;
M = Metallatom)
(Σ R₁, R₂, R₃, R₄ 4 C-Atome; n 1)
2. EPDM-Vulkanisationssystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Substituenten R₁ bis R₄ gleich
oder verschieden sind.
3. EPDM-Vulkanisationssystem nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Substituenten aliphatische,
aromatische oder gemischt aliphatisch-aromatische
Kohlenwasserstoffe sind.
4. EPDM-Vulkanisationssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß hinsichtlich der Vulkanisationsmittel
(I, II) folgende Strukturparameter gelten:
(I) R₁ = R₂ = R₃ = R₄ = Benzyl; n = 2 [Tetrabenzyl-thiuram-disulfid]
(II) R₁ = R₂ = Benzyl; n = 2; M = Zink [Zink-N,N-Dibenzyl-dithio-carbamat]
(I) R₁ = R₂ = R₃ = R₄ = Benzyl; n = 2 [Tetrabenzyl-thiuram-disulfid]
(II) R₁ = R₂ = Benzyl; n = 2; M = Zink [Zink-N,N-Dibenzyl-dithio-carbamat]
5. EPDM-Vulkanisationssystem nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Substituenten Hetero- und/oder
Halogenatome enthalten.
6. EPDM-Vulkanisationssystem nach einem der Ansprüche 2, 3
oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Substituenten
R₁, R₂ bzw. R₃, R₄ ringförmig miteinander verbunden sind.
7. EPDM-Vulkanisationssystem nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß hinsichtlich des Vulkanisationsmittels
(III) folgende Strukturparameter gelten:
R₁, R₂ = R₃, R₄ = (CH₂)₅; n = 2 [N,N′-Bis-(caprolactam-)disulfid]
R₁, R₂ = R₃, R₄ = (CH₂)₅; n = 2 [N,N′-Bis-(caprolactam-)disulfid]
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Publications (1)
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