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Schwefelvulkanisation von Kautschuk - Prinzip

Zusätze und Hilfsmittel I

Durch Einsatz spezieller Zusätze und Hilfsmittel ist es heute möglich in einem Temperaturbereich von 20 bis 200 °C zu vulkanisieren. Die Reaktionsdauer konnte z.B. von vier bis fünf Stunden durch die Zugabe von ZnO als Aktivator um eine Stunde, bei zusätzlicher Beschleunigerzugabe auf 30 Minuten gesenkt werden. Während bei der ursprünglichen Methode 40 bis 55 Schwefelatome pro Vernetzungsbrücke verbraucht wurden, liegt der Bedarf heute bei drei bis sechs Schwefelatomen. Einerseits wurden Nebenraktionen zurückgedrängt, andererseits konnte die Länge der Schwefelbrücken verkürzt werden. Die Wirkung der einzelnen Zusatzstoffe wird im Folgenden beschrieben.

Beschleuniger

Beschleuniger sind stickstoff- oder schwefelhaltige organische Verbindungen, die den Schwefel aktivieren und die Vulkanisationstemperatur herabsetzen. Durch Amine wird z.B die Anzahl der Schwefelatome je Vernetzungsbrücke von acht auf eins bis drei verringert. Dies reduziert die notwendige Schwefelmenge und steigert auch die Alterungsbeständigkeit. Monosulfidische Netzbrücken sind nämlich thermisch stabiler als di- oder polysulfidische.

Heutzutage werden hauptsächlich Guanidinderivate, Dithiocarbamate und 2-Mercaptobenzthiazolderivate einzeln oder in Kombination eingesetzt. Dithiocarbamate verkürzen die Reaktionszeit bei 140 °C auf weniger als eine halbe Minute oder ermöglichen die Durchführung der Vulkanisation bei Raumtemperatur.

Tetramethylthiuramdisulfid kann auch als alleinige Schwefelquelle eingesetzt werden. Bei ausreichend langer Reaktionszeit und genügend ZnO als Aktivator erhält man damit ausschließlich Monosulfidbrücken. 2-Mercapto-1,3-benzthiazol-Derivate sind die technisch wichtigsten Beschleuniger: sie sorgen für eine langsame Anvulkanisationsgeschwindigkeit und verbessern damit die Verarbeitungssicherheit.

Tab.1
Beispiele für Beschleuniger
NameMolekülstruktur
1,3-Diphenylguanidin
Zink-N,N-dimethyldithiocarbamat
Tetramethylthiuramdisulfid
2-Mercapto-1,3-benzthiazol
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