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Verfahren zur Entwässerung von aus konzentrierten wässerigen Dispersionen kantsehukartiger
Stoffe gewonnenen, geformten Gebilden.
Die aus wässerigen Dispersionen kautschukartiger Stoffe mittels der zur unmittelbaren Herstellung von Kautschukgebilden dienenden Verfahren, wie z. B. Tauchen, Aufstreichen, Aufspritzen, Ausspritzen aus einer Düse, chemisches oder elektrophoretisches Niederschlagen oder unmittelbares Formen aus hochkonzentrierten pastenartigen Dispersionen, hergestellten Gebilde enthalten stets eine mehr oder weniger grosse Wassermenge. Solange diese Wassermenge nicht wesentlich vermindert wird, besitzt das Gebilde eine verhältnismässig geringe Festigkeit und ist überdies äusserst empfindlich, so dass es mit grosser Vorsicht behandelt und gegen Beschädigungen geschützt werden muss.
Dies trifft auch für den Fall zu, wenn bei Herstellung der Gebilde Koagulierungsmittel verwendet werden, die eine mehr oder weniger vollständige Koagulation des Kautschuks bewirken, oder auch wenn das Gebilde durch elektrophoretisches Niederschlagen des Kautschuks erzeugt wird.
Bei Herstellung von Überzügen, die nicht als Bekleidung dauernd auf der Niederschlagungsunterlage verbleiben sollen, sondern von derselben abgezogen werden müssen, bietet das Ab-
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keiten, so dass sie meistens bis zu einem fortgeschrittenen Trocknungsgrade auf der Niederschlagungsunterlage verbleiben mussten. Dies bedeutete aber in vielen Fällen, dass die Niederschlagungsformen während der Trocknungszeit dem Niederschlagungsbetrieb entzogen werden.
Die Beseitigung des im Niederschlag eingeschlossenen Wassers erfolgte bisher meistens in reiner oder mit Dämpfen vermischter Luft verhältnismässig langsam, wobei Rissbildungen oft nur schwer vermieden werden konnten.
Bei der Erfindung kommt es einerseits darauf an, dass die Gebilde aus mit Zusatzstoffen versetzten Konzentraten erzeugt werden, die man in der Weise herstellt, dass man zunächst die Zusatzstoffe, Vulkanisationsmittel inbegriffen, der Kautschukmilch zumischt und die Konzentrierung erst nachträglich unter fortwährendem mässigem, vorsichtigem Rühren bis zu einem Gehalt an festen Stoffen von mindestens 60%, zweckmässig bis über 70%, vornimmt, und anderseits darauf, dass das entstehungsfeuchte Gebilde in einem Bad aus einer gesättigten oder nahezu gesättigten Salzlösung in Berührung gebracht werden, um nebst der Koagulation des Kautschukgebildes eine weitere Verfestigung desselben durch Wasserübertritt aus dem Gebilde in das Bad herbeizuführen.
Die wasserentziehenden Bäder gemäss der Erfindung bewirken die Verfestigung des Konzentrates dadurch, dass sie aus der zu verfestigenden Konzentratmasse weitere Wassermengen entziehen. Es müssen also dabei zur Erzielung der Verfestigung keine Stoffe aus dem Bade in die Kautschukmasse eindringen, sondern es hat lediglich Wasser aus derselben auszutreten. Dies wird aber durch die bereits entwässerten Kautschukschichten nicht gehindert. Vielmehr dürfte die Tendenz des Wassers-infolge der osmotischen Wirkung-, aus den tieferen, wasserreicheren Schichten in die äusseren, wasserärmeren Schichten zu wandern, die Verfestigung beschleunigen. Während also ein Koagulationsbad eine so langsame Tiefenwirkung ausübt, die z.
B. bei Erzeugung kontinuierlicher Stränge praktisch nicht in Betracht kommt, ist die Tiefenwirkung eines Entwässerungsbades gemäss der Erfindung eine praktisch augenblickliche und lässt die Erzeugung fortlaufender Stränge mit einer praktisch brauchbaren Geschwindigkeit zu.
Gemäss dem Verfahren erfolgt die Verfestigung der hochkonzentrierten Dispersion und gleichzeitige Entwässerung in einer Operation bis zu einem Festigkeitszustande, der die mechanische Behandlung der Gebilde ohne bleibende Deformation, also z. B. das Abstreifen der Ge-
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endlosen Waren (wie Schläuche oder Fäden), ermöglicht.
Als wasserentziehende und gleichzeitig verfestigende Salzlösungen kommen hauptsächlich hochkonzentrierte wässerige Lösungen von Alkalimetall-oder Ammoniumsalzen (wie Natriumoder Ammoniumchlorid), vorteilhaft von Ammoniumsalzen schwacher organischer Säuren (wie Ammoniumazetat), in Betracht, doch können auch Kalziumchlorid, Magnesiumsulphat oder Alaunlösungen, eventuell mit Zusatz von Säuren (z. B. Essigsäure), oder aber aus unterhalb der Siedetemperatur des Wassers schmelzenden krystallinischen wasserlöslichen Salzen (z. B. Natriumoder Ammoniumazetat, Natriumthiosulfat, Ammoniumformiat, Azetamid) hergestellte Schmelzen verwendet werden.
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Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, Alkohol als Verfestigungsbad für Latexgebilde zu benutzen, doch würde Alkohol, abgesehen von der Feuergefährlichkeit, die Kosten des Verfahrens wesentlich erhöhen, da verhältnismässig grosse Mengen Alkohol verwendet werden müssen, deren Rückgewinnung nur teilweise und mit unverhältnismässig grossen Kosten möglich ist.
Die Verwendung von Salzlösungen zum Gerinnen der Kautschukmilch ist zwar bereits be- kannt gewesen, doch sind die Salzlösungen zum Niederschlagen des Kautschuks aus der Kautschukmilch an der Oberfläche von porösen Formen verwendet worden, nicht aber um die Verfestigung von bereits geformten Kautschukgebilden herbeizuführen. Überdies kann die angestrebte Wirkung der wasserentziehenden Bäder nur dann in vollem Masse eintreten, wenn die Kautschukmilch bereits ursprünglich in einem hochkonzentrierten Zustande verarbeitet wird, welcher Umstand bei den früheren derartigen Vorschlägen unberücksichtigt gelassen worden ist.
Die Entwässerungsflüssigkeiten werden zweckmässig über die Zimmertemperatur, möglichst nahe bis zur Siedetemperatur des Wassers (bei dem Arbeitsdruck), erhitzt, doch darf die Temperatur die Siedetemperatur nicht erreichen.
Bei Verwendung hochkonzentrierter Dispersionen mit weniger als 40010 Wassergehalt tritt bei Benutzung des erfindungsgemässen Verfestigungs-und Entwässerungsbades in so kurzer Zeit eine so weit gehende Steigerung der Festigkeit des aus der Dispersion geformten Gebildes ein. dass eine kontinuierliche Erzeugung von schlauchförmigen oder vollen Strängen, wie z. B.
Fäden grösseren Querschnittes, ermöglicht wird und es nicht nötig ist, ganz dünne Kautschukfäden zu erzeugen, die in noch klebrigem Zustande in grösserer Anzahl miteinander zu Fäden derjenigen Stärke vereinigt werden müssen, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von Gummigeweben erforderlich sind.
Bei der Herstellung von Gummifäden wird die Kautschukmasse nicht unter starkem Druck aus der Düse ausgespritzt, sondern man lässt das Konzentrat aus einem Vorratsbehälter, in dem es wenige Zentimeter höher steht als die Oberfläche des Entwässerungsbades, durch die Düse in das Bad ausfliessen, wobei man die Mündung der Düse nach oben richtet und ein Entwässerungsbad von grösserem spezifischem Gewicht als das Kautschukkonzentrat bzw. der ver- festigte Kautschuk wählt, so dass der Auftrieb des Bades das Ausziehen des Fadens aus der Düse unterstützt.
Bei Herstellung von Überzügen wird durch die in Entwässerungsflüssigkeiten stattfindende Entwässerung das nachträgliche Trocknen der Kautschukschicht bedeutend erleichtert und verkürzt, so dass die künstliche Trocknung in Luft als besondere Fabrikationsmassnahme unter Umständen auch ganz fortfallen kann. Jedenfalls wird sie wesentlich verkürzt, und es werden die Rissbildungen beim nachträglichen Trocknen an der Luft vermieden. Dabei werden auch die Materialeigenschaften des erzielten Überzuges verbessert. Soll der Überzug als selbständige Ware von der Herstellungsunterlage abgestreift werden, so kann das Abstreifen nach der Behandlung in der Entwässerungsflüssigkeit ohne vorheriges Trocknen sofort erfolgen, weil der Überzug seine Empfindlichkeit verloren und eine genügende Festigkeit erhalten hat.
Weist die Niederschlagungsunterlage eine Reliefmusterung auf, so wird durch die Entwässerung ein schärferer Abklatsch des Musters erzielt.
Bei Herstellung mehrschichtiger Niederschläge kann man die Entwässerung nach der Bildung einer jeden Schicht vornehmen, was das Aufbauen grösserer Stärken erleichtert.
Beispiele :
1. Ein Niederschlag, der durch Tauchen einer Niederschlagungsform in einer konzentrierten und mit Zusatzstoffen versetzten Kautschukmilch mit einer Stärke von 0'5 Mt ; K erhalten worden ist, wies einen Feuchtigkeitsgehalt von 30% auf. Durch Eintauchen in eine 700/oigne Ammoniumazetatlösung von 900 C während 2 Minuten wurde der Wassergehalt auf 12% vermindert und dem Überzug gleichzeitig eine so hohe Festigkeit und Elastizität verliehen, dass er von der Form in einem zur weiteren Behandlung geeigneten Zustand abgestreift werden konnte.
2. Ein an einem zylindrischen Kern erzeugter Niederschlag von 0'6 mu Stärke wurde während 3 Minuten in eine heisse, konzentrierte Ammoniumsulphatlösung getaucht, sodann mit heissem Wasser abgespült und mit einer zweiten Niederschlagsschicht derselben Stärke wie die erste bekleidet. Darauf folgte ein Tauchen in der Entwässerungsflüssigkeit während 5 Minuten. Der Niederschlag konnte nunmehr gut abgestreift werden.
3. Ein auf einer Zinkanode gebildeter elektrophoretischer Kautschukniederschlag, der in trockenem Zustande eine Wandstärke von 1-1-5 min ergab, enthielt nach der Entstehung etwa 500/0 Feuchtigkeit. Durch Eintauchen in eine konzentrierte Kochsalzlösung von 90 C während 5 Minuten wurde der Wassergehalt so weit vermindert, dass der Niederschlag, ohne eine bleibende Formänderung zu erleiden, sofort von der Form abgestreift werden konnte.
4. Ein biegsamer drahtförmiger Kern wird durch ein Bad aus einer wässerigen Kaut- schukdispprsion mit mindestens 60% Trockensubstanz und dann durch eine konzentrierte
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Ammoniumazetatlösung von 90 C hindurchgeführt. Es bildet sich auf dem Kern ein fester Überzug, der z. B. bei Herstellung von isolierten Leitern oder Kabeln auf dem Kern verbleiben oder zur Herstellung von Schläuchen von dem Kern abgestreift werden kann. Das Abstreifen kann beispielsweise durch Einblasen von Druckluft zwischen Kern und Kautschuküberzug erfolgen.
5. Eine Kautschukdispersion, die 60 % Gehalt an festen Stoffen besitzt, welche aus 90-8% Kautschuk (als Latex eingeführt), 2 o/o Schwefel, 1 % Paraffinwachs, 1 % Transformatoröl, 0'2 % Zinkdiethyldithiocarbamat und 5 /o Zinkoxyd besteht, lässt man durch eine Düse unter einem Überdruck von wenigen Zentimetern Flüssigkeitssäule in ein Bad austreten, welches 15 Gewichtsteile Kochsalz und 15 Gewichtsteile Ammoniumazetat in 45 Gewichtsteilen Wasser gelöst enthält und eine Temperatur von 80-95 G besitzt. Die Düse soll mit ihrer Mündung nach oben gerichtet angeordnet sein. Bei einem Versuch befand sich die Düse etwa 6 cm unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche des Bades.
Die Düse besass einen runden Querschnitt von 1 m111 Durchmesser, und der austretende Strang, der durch den Auftrieb der Flüssigkeit lotrecht nach oben geführt worden ist, verfestigte sich zu einem Faden von 0'65 mm Durch- messer. Der Flüssigkeitsstand in dem Behälter, aus dem die Kautschukmischung austrat, betrug 20 cm oberhalb der Mündung der Düse. Die Länge des Entwässerungsbades war derart bemessen, dass der Faden während etwa 10-15 Sekunden im Bade verblieb. Hierauf wurde der Faden in einem zweiten Bad während etwa 12 Sekunden mit etwa 90-95 gradigem Wasser gewaschen. Der ursprüngliche Wassergehalt des Fadens von 42'lao wurde dabei auf 23-70/o vermindert.
Der in dieser Weise erzeugte Kautschukfaden besass genügende Festigkeit um mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 m in der Minute aufgewunden werden zu können.
Die Konzentration des Entwässerungsbades ist dabei so hoch gewählt worden, dass das spezifische Gewicht des Bades grösser war als dasjenige des aus der Düse tretenden Stranges. so dass dieser durch den Auftrieb der Entwässerungsfliissigkeit lotrecht nach oben gezogen wurde.
Die Düse wird zweckmässig, z. B. mit Wasser, gekühlt, damit eine Koagulation innerhalb der Düse vermieden werde.
Die Vulkanisation des kontinuierlich erzeugten Fadens kann entweder durch fortlaufendes Hindurchführen durch eine erhitzte Kammer oder dadurch erfolgen, dass man den Faden lose aufwickelt und ihn in geeigneter Weise in Behältern vulkanisiert.
Die gemäss der Erfindung zu verarbeitenden Dispersionen können aus natürlichen oder künstlichen, gegebenenfalls auch vulkanisierten Dispersionen von Kautschuk, Guttapercha oder Balata oder ähnlichen pflanzlichen Harzen bestehen, und die künstlichen Dispersionen können aus Kautschuk-oder dergleichen Abfälle oder Regenerate erzeugt werden und können mit den übrigen Zusatzstoffen vermischt sein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Entwässerung von aus konzentrierten wässerigen Dispersionen kautschukartiger Stoffe gewonnenen, geformten Gebilden, dadurch gekennzeichnet, dass die entstehungsfeuchten Gebilde mit einer wässerigen, gesättigten oder nahezu gesättigten Salzlösung in Berührung gebracht werden.