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Verfahren und Vorrichtung zur unmittelbaren Herstellung von Kautschukartikeln jeder Art aus Kautschukmilch.
Bekanntlich büsst der Kautschuk durch mechanische Bearbeitung viel an seiner Netvigkeit, d. h. praktisch gesagt, an seiner Elastizität und Zerreissfestigkeit ein, so dass es wünschenswert ist, Verfahren zur Herstellung von Kautschukwaren zu finden, bei denen die mechanische Bearbeitung des Kautschukmaterials auf ein Mindestmass eingeschränkt oder sogar gänzlich vermieden wird.
Es ist bekannt, dass Formstücke durch wiederholtes Eintauchen einer Form in die Kautschukmilch und Trocknen der auf die Form niedergeschlagenen dünnen Kautschukhaut erzeugt werden können. Da jedoch die durch ein einmaliges Tauchen erzielbaren Schichten äusserst dünn sind, so ist selbst zur Erzeugung dünnwandiger Waren ein oftmaliges Tauchen mit jedesmal darauffolgendem Trocknen erforderlich, was einen grossen Aufwand an Zeit, Arbeitslohn und Anlagekosten erfordert, wodurch die Verwendbarkeit dieses Verfahrens stark eingeschränkt wird.
Es ist nun bekannt, dass man den Kautschuk aus der Kautschukmilch durch Elektrophorese an der Anode niederschlagen kann. Die in dieser Weise an der Anode niedergeschlagenen Kautschukschichten besitzen jedoch eine sehwam rige Struktur, so dass man in dieser Weise keine marktfähige Waren erzeugen kann. Gleichzeitig mit der Elektrophorese tritt nämlich auch eine Elektrolyse auf, durch die an der Anode Sauerstoff entwickelt wird und die entstehenden Sauerstoffblasen dürften die Ursache für die schwammige Struktur des Kautschukniederschlages sein.
Demgemäss wurde die Elektrophorese bisher nur als Ersatz für andere Koagulationsmittel in Vorschlag gebracht, u. zw. zur Herstellung eines Rohkautschuks, der zwecks Verarbeitung zu Gummiwaren in der üblichen Weise einer mechanischen Bearbeitung, d. h. den Wasch-und Misehprozessen unterzogen werden musste.
Die Erfindung betrifft dagegen ein elektrophoretisches Verfahren zur unmittelbaren Erzeugung homogener, dichter Erzeugnisse aus Kautschuk und kautschukartigen Materialien, ausgehend von
Kautschukmilch und ähnlichen Milchsäften in einem Arbeitsgange ohne mechanische Bearbeitung, welche den aus künstlichen Kautschukorganosolen durch Tauchen gewonnenen Waren dem Aussehen nach mindestens gleichwertig sind, ihnen jedoch aus folgenden Gründen qualitativ und fabrikationtechnisch überlegen sind.
Bei Waren, die aus Kautschukorganosolen durch Tauchen hergestellt werden, musste gemäss der bisherigen Arbeitsweise der Kautschuk einer vielfachen und tief eingreifenden mechanischen Bearbeitung unterworfen werden, unter der die ursprüngliche kolloidale Struktur des Rohkautschuks wesentlich litt. Schon bei Herstellung des Kautschuks wurde der ausgeflockte Kautschuk durch Waschen unter
Kneten und Walzen mehr oder wenger gründlich gereinigt und in Zerrwalzwerken zu Fellen ausgezogen.
Diese Rohkautschukfelle wurden in den Fabriken nötigenfalls abermals gewaschen, getrocknet und zur Erlangung der gewählten Mischung auf Walzwerken bearbeitet, worauf die Auflösung durch weitere Bearbeitung in Knet-und Mischmaschinen erfolgt. Alle diese Arbeitsgänge vermindern den
Nerv des Kautschuks und vermindern hiedurch die Qualität der so erzeugten Kautschukwaren.
Selbstverständlich musste auch beim Tauchen in Organosolen das Tauchen und darauffolgende
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Es sind bereits Laboratoriumsversuche zur Behandlung von Kautsehukmilch mittels des elektrischen
Stromes unter Zwischenschaltung einer Pergamentmembran zwischen die Anode und Kathode, angestellt worden zum Zwecke, die Koagulation des Kautschuks an der Anode zu verhüten, d. h. um ein unkoagu- liertes Konzentrat zu erhalten.
Es wurde festgestellt, dass man selbst bei Anwendung einer halbdurehlässigen Trennungswand, welche die unmittelbare Berührung des Kautschuks mit der Anode verhindert, den Kautschuk auf dieser halbdurchlässigen Unterlage als einen koagulierten Niederschlag gewinnen kann, wenn die Spannung und die Stromdichte derart gewählt wird, dass die Koagulation des sich an der Unterlage ansammelnden
Konzentrates eintritt.
Das neue Verfahren fusst auf der Erkenntnis, dass der Kautschuk als ein homogener, beliebig starker und glatter Niederschlag gewonnen werden kann, wenn man zwischen die Anode und Kathode eine, aus einem flüssigkeitsdurchlässigen, nichtleitenden Stoff bestehende Unterlage oder Form zur
Bildung. des Niederschlages derart einschaltet, dass die an der Anode entstehenden Gase entweder infolge der eigenen Porosität der Unterlage oder durch eine zwischen die Unterlage und die Anode eingeschaltete Elektrolytschicht entweichen können. Wenn einmal der Kautschukniederschlag aus dem Bade herausgehoben und getrocknet worden ist, so ist der Kautschuk nicht mehr peptisierbar und bildet eine transparente, homogene Kautsehukhaut von hoher Elastizität und Zugfestigkeit.
Der die Niederschlagungsunterlage bildende Stoff braucht kein absoluter Nichtleiter der Elektrizität sein, sondern es kommt lediglich darauf an, dass der feste Stoff der mit Flüssigkeit gesättigten Unterlage einen grösseren elektrischen Widerstand besitze, als der die Poren derselben ausfüllende Elektrolyt, so dass der Stromdurchgang hauptsächlich durch den Elektrolyten und nicht durch den Stoff der Unterlage stattfindet.
Es konnte für das oben angegebene Verhalten der Kautschukemulsion keine für alle Fälle gültige Erklärung gefunden werden, doch scheint die Koagulation oft durch die an der Anode auftretende saure
Reaktion verursacht zu werden. Diese Erklärung genügt aber nur für gewisse Fälle, da die Koagulation . auch eintritt, wenn das Vorhandensein einer sauren Reaktion nicht nachgewiesen werden kann. In solchen Fällen dürfte die Koagulation durch aus der Anode oder aus der. Unterlage in Lösung tretende koagulierend Ionen bewirkt werden, wie dies z. B. bei Verwendung von Niedersehlagungsuntedagen aus Gips der Fall ist.
Will man vollständig klare Gummihäute bzw. Waren erhalten, so wird der Latex zunächst einer Reinigung, gegebenenfalls auch einer Konzentration durch Zentrifugieren unterzogen. Es ist feiner vorteilhaft die zur Durchführung des neuen Verfahrens verwendete ursprüngliche oder konzentrieite Kautschukmilch mit einem, das Ausflocken erschwerende Präservierungsmittel, z ; B. 0'5% Ammoniak zu versetzen.
Die Niedersehlagungsunterlagen oder Formen können zweckmässig z. B. aus Gips oder unglasiertem Ton angefertigt werden, während die innerhalb derselben angeordneten Anoden zweckmässig aus Kohle bestehen. Es können auch jedoch metallische Anoden verwendet werden, da die in Lösung tretenden Metallionen gleichfalls das Ausflocken des Kautschuks begünstigen.-ummihohlkorper können auch angefertigt werden, -indem man volle Formen aus Gips, unglasiertem Ton od. dgl. benutzt, in welchem elektrisch leitende Anoden eingebettet sind.
Um einen allseitig gleichmässig starken Niederschlag zu erzielen, muss man die Kathode um die Form herum gleichmässig verteilt anordnen, oder die Form und die Kathode in bezug aufeinander je nach der Gestalt der zu erzeugenden Gegenstände translatorisch bewegen oder drehen, oder aber gleichzeitig translatorisch bewegen und drehen.
Man kann aber auch fortlaufende Waren, wie Gummiplatten beliebiger Breite, Länge und Stärke erzeugen, indem man z. B. als Niederschlagungsunterlage eine in die Kautschukmilch tauchende gedrehte, nichtleitende poröse Trommel benutzt, innerhalb welcher sich die leitende Anode befindet und die auf die Trommel niedergeschlagenekautschukhaut von dem aus demBade heraustretenden Teil der Trommel abhebt. Der Kautschuk kann jedoch auch auf ein endloses Band niedergeschlagen werden, welches an der im Bade ruhend angeordneten, der Anode vorgelagerten porösen Wand vorbeigeführt wird und den Niederschlag mit sich führt. Besteht dieses Band aus einer Faserstoffbahn, z. B.
Papier, Asbest oder aus einem Gewebe oder aus nebeneinander gereihten Fäden, so wird der Niederschlag mit diesem in eine äusserst innige Verbindung treten, so dass mit Kautschuk imprägnierte und überzogene Gewebe in bedeutend einfacherer Weise und in bedeutend besserer Ausführung erzeugt werden können, als mit dem bisherigen Spreadingverfahren. Gegenüber den bisherigen Verfahren wird der Vorteil erzielt. dass ein wiederholtes Streichen, sowie ein Aufpressen einer besonderen Kautschukschicht fortfällt und die erwünschte Schichtdicke in einem Arbeitsgange erreicht werden kann. Benützt man dagegen ein Band, an welches der Kautschuk nicht haftet, z. B. ein mit Zellonlack überzogenes Gewebe, so kann die Kautschukhaut von diesem Bande abgetrennt werden.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der zur Ausführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtungen in schematischen lotrechten Schnitten veranschaulicht. Fig. 1 und 2 sind zwei zur Herstellung von Kautschukhohlkörpern geeignete Ausführungsformen. Fig. 3 und 4 zeigt zwei zur Herstellung von fortlaufenden Gummiplatten geeignete Ausführungsformen. Fig. 5 ist eine zur Überziehung eines Gewebes mit Gummi geeignete Ausführungsform.
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z. B. aus Kohle oder Graphit.
Im Gefäss c ist der zweckmässigerweise mit einem das Äusflocken erschwerenden Mittel, z. B. 0'5% Ammoniak versetzte und durch Zentrifugieren gereinigte und konzentrierte Latex d eingefüllt. Die Anode a. wird an den positiven Pol und die Kathode/. ; an den negativen Pol einer Stromquelle e angeschlossen. Bei einem unserer Versuche betrug die Badspannung zirka 15 Volt und die Stromdichte bis 1 Ampere pro 1 e Niederschlagungsfläche. Die poröse Form b saugt sich mit dem Serum des Latex an und wird elektrolytisch leitend. Der nach Einschalten des Stromes an der Anode a entstehende Sauerstoff entweicht durch die poröse Gipsform b, während die an der Anode durch die Elektrolyse gebildeten Säureanionen die in den Poren der Form enthaltene Flüssigkeit ansäuern. Die Säure wird durch Osmose gegen die Kathode getrieben.
Gleichzeitig wandern infolge der kataphoretischen Wirkung des elektrischen Feldes die negativ geladenen Kautschukteilehen des Latex gegen die Anode und werden gegen die Oberfläche der zwischen Kathode und Anode eingeschalteten permeablen Gipsform b gedrückt, wo sie in der Gestalt einer homogenen, vollständig glatten Schicht ausgefloekt werden.
Die Stärke der Schicht wächst so lange der Strom eingeschaltet bleibt allmählich an. Die Ablagerung erfolgt anfangs mit grosser Geschwindigkeit, so dass in wenigen Minuten bereits eine Schichtstärke von 1 mm erreicht ist. Die Ablagerungsgeschwindigkeit nimmt wohl mit der Zunahme der Schichtstärke allmählich ab, trotzdem aber lassen sich sehr bedeutende Schichtstärken in verhältnismässig kurzer Zeit erreichen. Die Eigenschaften der abgeschiedenen Schicht leiden durch die Änderung der Konzentration des Latex während der Kataphorese nicht, so dass die Kataphorese bis zur Erschöpfung des Latex bzw. vollständigen Ausscheidung des Kautschuks fortgesetzt werden kann. Doch kann man auch für die Aufrechterhaltung der Konzentration durch Zentrifugieren sorgen.
Diese niedergeschlagene Schicht ist durch Umkehren der Stromrichtung unter Umständen noch peptisierbar. Wird aber nach Erreichung einer genügenden Wandstärke die Form aus dem Bade gehoben und an der Luft getrocknet, so übergeht der Kautschuk in die nicht mehr peptisierbare Modifikation.
Der derart erzeugte Hohlkörper kann leicht von der Form abgestreift werden.
Um eine gleichmässige Ablagerung zu erzielen, ist eine solche Anordnung erforderlich, dass die Kathode die Form b allseitig umgibt, also z. B. wie Fig. 2 zeigt, das Gefäss c aus Graphit besteht und
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samt der Form in Drehung versetzt werden. Die gegenseitige Bewegung der Form und der Kathode kann aber sowohl eine drehende, als auch translatorische sein. So z. B. beim Erzeugen von Gummischläuchen kann der anodische Dorn in Drehung versetzt werden, während die den Dorn ringförmig umgebende Kathode in der Längsrichtung des Domes hin-und herbewegt wird, wobei durch längeres Verharren an einzelnen Stellen Verstärkungen der Schlauchwandung erzeugt werden können.
Diejenigen Stellen der porösen Unterlage, die vom Kautschukmie erschlag frei gehalten werden sollen, werden zweckmässigerweise mit einem elektrisch isolierenden, Flüssigkeit undurchlässigen Überzug, z. B. aus vulkanisiertem oder unvulkanisiertem aber getrocknetem Kautschuk, versehen. Gemäss Fig. 2 begrenzt z. B. der Ring t aus vulkanisiertem Kautschuk die Niederschlagsbildung nach oben.
Gemäss Fig. 1 ist die Anode ? in der porösen Form b eingebettet. Gemäss Fig. 2 ist ein mit einem Elektrolyten gefüllter Flüssigkeitsraum f zwischen die Anode a und der Wandung der Form eingeschaltet.
Zur Erzeugung fortlaufender Kautschukbahnen dient g emäss Fig. 3 eine in den Latex cl eintauchende drehbare Trommel b aus isolierendem, flüssigkeitsdurchlässigem Stoff, z. B. Gips, in deren Innerem sich eine Elektrolytflüssigkeit f mit der Anode a befindet. Die auf die Trommel sich ablagernd e Kautschuk- schicht m wird von der in der Pfeilrichtung gedrehten Trommel abgehoben und durch ein Transportband n einer nicht dargestellten Spül- und Trockenvorrichtung zugeführt. In dieser Weise lässt sich unmittelbar aus gereinigtem und konzentriertem Latex eine vollständig homogene, glatte und transparente Kautschukhaut oder Kautschukplatte in beliebiger Stärke herstellen.
Statt einer Kathode können deren mehrere um den eintauchenden Teil der Trommel vorgesehen sein, wie dies bei k1 angedeutet ist.
Da die Abscheidungsgeschwindigkeit von der Stromstärke abhängt, so ist es wünschenswert,
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stärke des porösen Diaphragmas bzw. den Abstand der Abscheidungsoberfläche von der Anode möglichst gering zu halten. Zu diesem Zwecke wird das poröse Diaphragma zweckmässig als ein unmittelbar die Anode bekleidender Belag angefertigt. Um nun hiebei ein freies Entweichen des an der Anode entstehenden Sauerstoffes zu ermöglichen, wird zweckmässigerweise die Anode selbst möglichst fein durchlöchert ausgeführt und besteht demnach entweder aus dichtperforiertem Blech oder zweckmässiger aus einem Drahtgewebe. Fig. 4 zeigt z. B. eine Trommel, die aus einem Zylinder a, aus perforiertem Blechoder Drahtgewebe besteht, welches mit einer Bekleidung b aus porösem, nichtleitendem Material, z.
B. ein Gips-oder Zementmörtelbelag, ein Belag aus Faserstoff, z. B. Asbest, Pergament. Hydrozellulose usw. versehen ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist ferner über der Trommel b ein endloses, Flüssigkeit durchlassiges Band p geführt, welches z. B. aus einem, mit Zelluloselack getränktem, Gewebe besteht, auf welches die Ablagerung des Kautschuks derart erfolgt, dass die Kautschukschicht m abgenommen werden kann.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform entweicht der an der Anode frei werdende Sauerstoff durch die Locher der Anode.
Das Verfahren kann auch zur Erzeugung von mit Kautschuk überzogenen Geweben oder Papier benutzt werden, wie dies Fig. 5 zeigt, in der das anodische Diaphragma statt in der Gestalt einer gedrehten Trommel, in der Gestalteiner ruhendenPlatte & ausgeführt ist. in diedie als Anoden dienendenKohlenstäbe
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ziehende Papi. er- der Stoffbahn 8 wird längs der unteren Fläche der Platte b vorbeigeführt und die aus dem Bade austretende, mit Kautschuk überlagerte Stoff-oder Papierbahn Si wird dann dem Trocknen bzw. der weiteren Verarbeitung zugeführt.
Sollte Kautschuk durch das Gewebe s hindurchtreten un 1 auch auf die Unterlage b niedergeschlagen werden, so kann man zur Verhütung dessen zwischen dem zu tränkenden Gewebe s und die Unterlage b mit dem zu tränkenden Gewebe zusammen ein endloses Band aus Pergament od. dgl. hindurchführen.
Man kann ferner geformte Kautschukwaren mit Faserstoffeinlage oder mit einer Aussenschicht aus Faserstoffanlage erfindungsgemäss derart herstellen, dass die geformten Gewebe auf die anodisch geschalteten porösen Formen aufgebracht werden.
Um tadelloseware zu erhalten, ist es zweckmässig, einen durch Zentrifugieren aufbereiteten Latex der Kataphorese unterwerfen. Durch das Zentrifugieren wird der mit Präservierungsmitteln, z. B. 0'5% Ammoniakzusatz, stabilisierte Latex von festen Verunreinigungen und vom grössten Teil der harzigen Bestandteile befreit, enthält aber noch genügend Flüssigkeit, um der Kataphorese unterworfen werden zu können.
In der oben beschriebenen Weise können auch unter vollständiger Vermeidung einer jeden mechanischen Bearbeitung transparent gefärbte Kautschukwaren erzeugt werden. Zu diesem Zwecke setzt man dem Latex, aus dem die Waren gemäss der Erfindung erzeugt werden sollen, organische Farbstoffe zu. Die Farbstoffe werden durch die Kautschukteilchen ohne Herbeiführung einer Koagulation adsorbiert und gelangen beim Zentrifugieren in das Konzentrat, während die nicht adsorbierten Teile des Farbstoffes in dem Serum verbleiben bzw. in den durch die Zentrifuge ausgeschiedenen Schlamm wandern.
Aus dieser gereinigten und gefärbten Kautschukmilch geht bei der Elektrophorese der an die Kautschukteilchen adsorbierte Farbstoff samt dem Kautschuk in die niedergeschlagene Kautschukhaut über und ergibt vollkommen gleichmässig transparent gefärbte Waren.
Aber auch der Schwefel, sowie eine Reihe der bekannten Kautschukzusatzstoffe, wie Füllstoffe, z. B. Goldschwefel, Russ, Kaolin, können unter vollständ ; ger Vermeidung der mechanischen Bearbeitung des Kautschuks den gemäss dem neuen Verfahren hergestellten Waren einverleibt werden, intern die einzuverleibenden Stoffe in fein verteiltem Zustande mit dem Latex vermengt zwecks Herstellung der Waren in der oben beschriebenen Weise der Elektrophorese unterworfen werden. Bei Verwendung von Zusatzstoffen, deren Ultramikronen in wässeriger Dispersion eine negative Ladung besitzen, kann bei der kataphoretischen Niederschlagung eine homogene Kautschukmischung erhalten werden.
Die Vulkanisation der nach dem neuen Verfahren erzeugten Waren kann in bekannter Weise erfolgen. Ebenso wie Kautschukmilch auf Kautschuk können die entsprechen Jen Milchsäfte auf Guttapercha, Balata u. dgl. aufgearbeitet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur unmittelbaren Herstellung von Kautschukartikeln jeder Art aus Kautschukmilch mittels des elektrischen Stromes, dadurch gekennzeichnet, dass der Kautschuk aus der Kautschukmilch auf eine Flüssigkeit durchlässige, elektrisch nicht leitende Unterlage oder Form niedergeschlagen wird, die zwischen der Kathode und Anode derart eingeschaltet ist, dass die in der Anode entstehenden Gase zwischen der Oberfläche der Unterlage und der Anode durch die Poren der Unterlage oder durch eine zwischen dieser und der Anode eingeschaltete Elektrolytschicht entweichen können.