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Dokumentenidentifikation DE3810027C2 08.08.1991
Titel Radiergummi
Anmelder Pelikan AG, 3000 Hannover, DE
Erfinder Weißmann, Karl-Heinz, 3000 Hannover, DE;
Schmidt, Fritz, 8264 Waldkraiburg, DE;
Krüger, Dieter, 8261 Kraiburg, DE
Vertreter Volker, P., Dr., Rechtsanw., 3000 Hannover
DE-Anmeldedatum 24.03.1988
DE-Aktenzeichen 3810027
Offenlegungstag 05.10.1989
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 08.08.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.08.1991
IPC-Hauptklasse B43L 19/00
IPC-Nebenklasse C08L 53/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Radiergummi mit einem Gehalt an einem Styrol-Block-Copolymeren, Füllstoffen sowie gegebenenfalls weiteren Zusätzen.

Radiergummis der oben beschriebenen Art sind beispielsweise aus der DE-PS 30 05 298 bekannt. Sie sollen aus Füllstoffen, einem Block-Copolymeren auf Basis von Styrol und einem konjugierten Dien als Bindemittel sowie gegebenenfalls weiteren Zusätzen bestehen, wobei das Block-Copolymer ein Styrol-Isopren-Styrol- Block-Copolymer ist. Radiergummis dieser Art sollen insbesondere weich und elastisch und vor allem gut abreibbar sein. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sie im Hinblick auf verschiedene Beständigkeitsanforderungen nicht zufriedenstellen. So ist die Alterungsbeständigkeit, die Lichtbeständigkeit und die Temperaturstabilität verbesserungsbedürftig.

Aus der DE-OS 30 05 332 ist ein mit dem oben beschriebenen Styrol-Block-Copolymer vergleichbares Erzeugnis bekannt. Danach enthält ein Radiergummi neben Füllstoffen sowie gegebenenfalls weiteren Zusätzen ein Styrol-Butadien-Styrol-Block-Copolymer mit einem Butadienanteil von 10 bis 40%. Wird ein Fertigungsabfall aus einem derartigen Material einem Recycling unterworfen, dann verschlechtern sich die Werte der Bruchdehnung und der Festigkeit der damit neu hergestellten Radiergummis. Dies scheint auf den Dien-Anteil in Form des Butadiens zurückzugehen.

Die oben angesprochenen Nachteile sind auch bei dem Radiergummi nach der DE-PS 30 05 298 zu erwarten; denn dieser besteht aus einem vergleichbaren Material (Mittelblock aus Isopren anstelle von Butadien). Entsprechendes gilt auch für den Radiergummi aus der US-A-37 38 951, aus der ein Radiergummi auf der Grundlage eines Styrol-Block-Copolymerisats in Form eines Styrol-Butadien- Block-Copolymerisats hervorgeht.

Die Literaturstellen Caoutchoucs et Plastiques 668, April 1987, S. 95-101 sowie Domininghaus Hans: Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften, 2. Aufl. Düsseldorf VDI-Verlag 1986, S. 267-281 befassen sich mit der Temperatur- und Oxidationsstabilität bzw. einer verbesserten Alterungs- und Lichtstabilität der Ausgangsmaterialien obiger Radiergummis. Sie gehen nicht auf die Frage des Recycling von Fertigungsabfall ein und damit auch nicht auf die damit verbundenen Probleme. Gleiches gilt für den Stand der Technik nach der DE-OS 34 06 896, die einen Radierer mit thermoplastischer Substanz, insbesondere mit einem synthetischen Bindemittel, Füllstoffen und/oder weiteren Zusätzen betrifft. Die synthetische Komponente stellt ein thermoplastisches Polyolefin dar, das eingelagert polymerisierten, vollständig vernetzten Kautschuk enthält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs bezeichneten Radiergummi so weiterzubilden, daß seine Ausgangsmaterialien in Form des Fertigungsabfalls ohne weiteres einem Recycling unterzogen werden können, bzw. hiermit neue Radiergummis hergestellt werden können, die sich bezüglich der angestrebten Eigenschaften, insbesondere der Bruchdehnung und der Festigkeit, von dem ursprünglich hergestellten Radiergummi nicht wesentlich unterscheiden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Radiergummi gelöst, enthaltend (a) 5 bis 35 Gew.-% eines Styrol-Butylen/ Ethylen-Styrol-Block-Copolymerisats, (b) Füllstoffe sowie gegebenenfalls (c) weitere Zusätze.

Der Kern der Erfindung besteht demzufolge darin, daß in den erfindungsgemäß einzusetzenden Block-Polymerisaten keine freie Doppelbindung mehr enthalten ist, wie beispielsweise in Form des einpolymerisierten Isoprens des bekannten Styrol-Isopren-Styrol- Block-Copolymerisats. Der Ersatz des Isoprens, das bei seiner Einpolymerisation in das Block-Copolymer eine noch reaktionsfähige Doppelbindung beläßt und damit Sauerstoff anlagern kann (Römpps Chemie-Lexikon, 8. Aufl., 1983, S. 2065), durch Polyolefine wie Ethylen, Propylen, Butylen und Isobutylen, führt zu einer Verbesserung der Alterungs- und Lichtbeständigkeit und der thermischen Stabilität sowie zu einer Erhöhung des gummielastischen Verhaltens des gesamten Block-Copolymers.

Styrol-Butylen/Ethylen-Styrol-Block-Copolymerisate, die im Rahmen der Erfindung mit Erfolg einsetzbar sind, sind im Handel erhältlich (z. B. die unter der Handelsbezeichnung "Kraton®" von der Shell Chemical Company vertriebenen Erzeugnisse, insbesondere die Handelserzeugnisse "Kraton" G-1651, "Kraton" G-1650 und "Kraton" G-1652/sh. Firmenprospekt der Shell Chemical Company "Kraton, Thermoplastic Rubber", gedruckt in den USA 10/85 5M). Die Handelsprodukte weisen unterschiedliche Molekulargewichte auf und unterscheiden sich in ihrem Verhältnis Styrol/ elastischer Mittelblock. Eine Aussage über das Molekulargewicht macht die Viskosität. Nach dem oben genannten Firmenprospekt wird hierbei die Brookfield-Viskosität (20%ige Lösung in Toluol) in cps bei 25°C herangezogen. Danach ergeben sich für die drei genannten Produkte (der Reihe nach) folgende Werte: 1500, 2000 und 550. Das jeweilige Styrol/elastischer Mittelblock-Verhältnis beträgt entsprechend der genannten Reihenfolge 28/72, 33/67 und 29/71.

Für den Fachmann ist es ohne weiteres ersichtlich, daß die oben bezeichneten Viskositätswerte und die Verhältnis-Werte Styrol zu Mittelblock mehr oder weniger weit unter- bzw. überschritten werden können.

Die Styrol-Block-Copolymerisate sind in dem erfindungsgemäßen Radiergummi vorzugsweise in einer Menge von etwa 5 bis 35 Gew.-%, insbesondere etwa 15 bis 25 Gew.-% enthalten. Die Grenzmengen können im Einzelfall mehr oder weniger unter- bzw. überschritten werden.

Dem erfindungsgemäßen Radiergummi können vielfältige Zusätze einverleibt werden, so Füllstoffe, Mittel zur Verbesserung der thermoplastischen Fließeigenschaften, Abriebhilfsmittel, wie Faktisse, Antioxidantien, Farbmittel, fluoreszierende Substanzen, Duftstoffe und dergleichen. Die wichtigsten dieser Zusätze sollen nachfolgend beschrieben werden.

Der erfindungsgemäße Radiergummi muß Füllstoffe enthalten. Die Wahl des Füllstoffs ist nicht kritisch. Vielmehr kommt eine Vielzahl unterschiedlichster Füllstoffe in Frage, so beispielsweise Calciumcarbonat, Kaolin, Talkum, Bimssteinmehl, Kieselsäure, Quarz- und Glasmehl. Diese Füllstoffe haben auch einen Einfluß auf verschiedene Eigenschaften des Radiergummis, so auf die Festigkeit, das Abriebverhalten, die Shore-Härte A und die Radiereigenschaften. Die Mengenanteile der Füllstoffe in dem erfindungsgemäßen Radiergummi können, in Abhängigkeit von den jeweils gewünschten besonderen Eigenschaften, relativ weiten Schwankungen unterliegen. Als grobe Richtlinie kann ein Bereich von 30 bis 70 Gew.-%, insbesondere von 40 bis 60 Gew.-% angegeben werden.

Von besonderem Vorteil ist es bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Radiergummis, den Ausgangsmaterialien ein Mittel zur Verbesserung der thermoplastischen Fließeigenschaften einzuverleiben, so in Form eines Thermoplasten, eines äußeren Weichmachers und/oder eines geeigneten Mineralöls. Der Thermoplast liegt vorzugsweise in einer Menge von 15 Gew.-%, insbesondere von 3 bis 7 Gew.-% vor. Dabei kann es sich um Polyolefine, wie Polyethylen, Polypropylen und Polyisobutylen, Polysiloxane, Polyvinylverbindungen, wie Polystyrol und Polyacrylate, Polyacetale, Polyester und/oder Polyurethane handeln. Bei der Auswahl der vorteilhafterweise im Rahmen der Erfindung eingesetzten Polyethylene unterliegt man keinen wesentlichen Beschränkungen. Es lassen sich sowohl Polyethylene niedriger Dichte als auch hoher Dichte verwenden, so die unter der Abkürzung HDPE und LDPE bekannten Erzeugnisse, wobei diese eine Dichte von 0,95 bzw. 0,91 g/cm³ aufweisen. Als äußere Weichmacher kommen beispielsweise die Ester der Dicarbonsäuren, wie der Phthalsäure, Adipin- und Sebazinsäure, der Phosphorsäuren, der Fettsäuren und der Zitronensäure (vgl. Römpps Chemie-Lexikon, 7. Aufl., Bd. 6, 1977, S. 3894/3895) sowie Mineralöle, insbesondere besonders gereinigte Mineralöle, die auch unter dem Namen "Weißöle" gehandelt werden (vgl. Römpps Chemie-Lexikon, a.a.O., S. 3899) in Frage. Die erwähnten äußeren Weichmacher und auch die Mineralöle werden vorzugsweise in einer Menge bis zu 30 Gew.-%, insbesondere von 15 bis 25 Gew.-% eingesetzt.

Alternativ und ergänzend kann zur Verbesserung des Abriebs und somit der Radiereigenschaften auch vorteilhafterweise ein Faktis (chlorier- schwefel-vernetztes pflanzliches Öl) in geringen Mengen hinzugegeben werden, wobei ein Chlorschwefelrüböl besonders geeignet ist (vgl. Römpps Chemie-Lexikon, Bd. 2, 8. Aufl., 1981, S. 1234). Grundsätzlich können auch schwefelfreie Faktisse herangezogen werden. Der Faktis-Anteil kann in einem großen Bereich schwanken, so zwischen 5 und 30 Gew.-% der gesamten Masse des Radierers.

Der Einfärbung des erfindungsgemäßen Radierers können verschiedene Farbmittel dienen, so beispielsweise Titandioxid und zur Einfärbung von Polyolefinen geeignete Farbpräparationen.

Durch die Verwendung der oben genannten Mittel zur Verbesserung des thermoplastischen Fließverhaltens läßt sich der Radiergummi anhand einfacher Maßnahmen herstellen, so durch Extrudieren und im Spritzgußverfahren oder in ähnlicher Weise, ohne daß somit übliche Nachbehandlungen, wie beispielsweise durch Vulkanisation, erforderlich wären. Bei der Verarbeitung haben die Ausgangsmaterialien des erfindungsgemäßen Radiergummis plastischen Charakter, während sie nach dem Abkühlen elastische Eigenschaften haben.

Neben den angesprochenen Fertigungsvorteilen, die mit dem erfindungsgemäßen Radiergummi verbunden sind, zeichnet sich dieser noch durch besonders vorteilhafte Eigenschaften aus, so durch gute Alterungsbeständigkeit, Lichtbeständigkeit und hohe thermische Stabilität. Auch erweist es sich von Vorteil, daß der Fertigungsausschuß ohne weiteres dem Herstellungsprozeß wieder zugeführt werden kann.

Die vorteilhaften Eigenschaften des erfindungsgemäßen Radiergummis gehen auf die charakteristische Molekularstruktur der eingesetzten Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol-Block-Copolymerisate zurück. Die Moleküle bestehen aus thermoplastischen Polystyrol-Endblöcken (S) und einem elastischen Ethylen-Butylen-Mittelblock (EB). Beim Abkühlen des verarbeiteten Materials bilden sich Polystyrol-Domänen. Sie sind die physikalischen Vernetzungsstellen, die die elastischen Ethylen- Butylen-Blöcke zu einem festen räumlichen Netzwerk verbinden. Diese Verknüpfungen verleihen dem Produkt die mit chemisch-vernetzten Produkten vergleichbaren guten visko-elastischen Eigenschaften. Auch kann die physikalische Vernetzung dieses Produktes durch Erhitzen in Verbindung mit Scherkräften wieder rückgängig gemacht werden. Abfallteile können so problemlos wieder verwertet werden, ohne daß eine Beeinträchtigung des mechanischen Werteniveaus oder der Materialbeständigkeit gegenüber Kontaktmedien eintritt.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand verschiedener Beispiele noch näher erläutert werden:

Beispiele

Bei den verschiedenen Beispielen wurden die aus der nachfolgenden Tabelle I ersichtlichen Rezepturen herangezogen:

Tabelle I


Die in den obigen Beispielen bezeichneten Ausgangsmaterialien wurden in einem handelsüblichen Mischextruder, der auf etwa 200°C beheizt wurde, innig gemischt. Der austretende Strang wurde in einem Granulator zerkleinert. Das erhaltene Granulat wurde nach dem Spritzgußverfahren bei Temperaturen von etwa 160 bis 180°C zu geformten Radierern weiterverarbeitet. Diese zeigen vorzügliche Abriebwerte. Ihre Shore-Härte- A-Werte bewegen sich zwischen etwa 40 bis 70.


Anspruch[de]
  1. 1. Radiergummi, enthaltend
    1. (a) 5 bis 35 Gew.-% eines Styrol-Butylen/Ethylen-Styrol- Block-Copolymerisats,
    2. (b) Füllstoffe sowie gegebenenfalls
    3. (c) weitere Zusätze.
  2. 2. Radiergummi nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er 15 bis 25 Gew.-% des Styrol-Block- Copolymerisats enthält.
  3. 3. Radiergummi nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Mittel zur Verbesserung der thermoplastischen Fließeigenschaften enthält.
  4. 4. Radiergummi nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er als Mittel zur Verbesserung der thermoplastischen Fließeigenschaften einen Thermoplasten sowie einen äußeren Weichmacher und/oder ein Mineralöl enthält.
  5. 5. Radiergummi nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er 15 bis 25 Gew.-% Weichmacher und/oder Mineralöl enthält.
  6. 6. Radiergummi nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er bis zu 15 Gew.-% Thermoplast enthält.
  7. 7. Radiergummi nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast ein Polyolefin, bevorzugt Polyethylen, Polypropylen und Polyisobutylen, ein Polycarbonat, ein Polyamid, ein Polyacetal, ein Polyester, ein Polyurethan und/oder eine Polyvinylverbindung, bevorzugt Polystyrol, ist.
  8. 8. Radiergummi nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Faktis enthält.
  9. 9. Radiergummi nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er 2 bis 25 Gew.-% Faktis enthält.






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