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Verfahren zur Herstellung einer Kaugummigrundmasse.
Den Gegenstand der Erfindung bildet die Herstellung einer innigen Mischung von unvulkani- siertem, hochgradigem Kautschuk, hartem Fettstoff, wie z. B. gehärtetem (hydriertem) Öl von hohem
Schmelzpunkt, und einem harzigen Material, wie z. B. Cumaronharz, wobei diese Mischung den sogenannten "Geschmack verbrannten Kautschuks"nicht aufweist.
Es wurde bereits vorgeschlagen, eine Kaugummigrundmasse herzustellen, indem man Kautschuk in heissem, geschmolzenem gehärtetem Öl mit einem Schmelzpunkt zwischen 52-65 C und in einem harzigen Material, wie z. B. Cumaronharz, bei ungefähr 1500 C auflöst. Wenn der Kautschuk in dem geschmolzenen Öl oder in der Mischung von Öl und Harz bei einer derart hohen Temperatur aufgelöst wird, treten gewisse Änderungen ein, die zur Ausbildung des" Geschmackes nach verbranntem Kautschuk" führen. Dieser Geschmack kann der Masse dann nicht leicht wieder entzogen werden. Die derart hergestellten Produkte haben oft auch eine sehr klebrige Beschaffenheit, die unerwünscht ist und selbst in fertigem Kaugummi nur schwer beseitigt werden kann.
Diese Übelstände können dadurch beseitigt werden, dass während des Verarbeitungsvorganges, insbesondere während der Mischoperationen, eine Erwärmung des Kautschuks nur bis zu einer Temperatur vorgenommen oder zugelassen wird, die jene Temperatur, bei welcher sich der Geschmack nach verbranntem Kautschuk ausbildet, unterschreitet, vorzugsweise nur bis zu Temperaturen von höchstens 120-125 C, und dass die Entwicklung höherer Temperaturen hintangehalten wird. Bei Einhaltung dieser Temperaturen kann die Ausbildung eines Geschmackes nach verbranntem Kautschuk mit Sicherheit vermieden werden.
Es hat sich indes gezeigt, dass der Kautschuk durch Erwärmen auf diese niedrigeren Temperaturen nicht genügend plastisch wird, so dass eine überaus innige Vermischung mit den Zusatzstoffen, wie sie zur Herstellung einer guten Kaugummigrundmasse erforderlich ist, nicht ohne weiteres vorgenommen werden kann.
Das Verfahren gemäss der Erfindung besteht nun im Wesen darin, dass der Kautschuk zunächst durch eine intensive mechanische Bearbeitung, zweckmässig auf einem mit Wasserkühlung versehenen Walzenstuhl, niedergebrochen wird, bis er wesentlich an Elastizität verloren hat. Erst hierauf setzt man dem Kautschuk einen Teil der gehärteten Fettstoffe zu und arbeitet schliesslich die weiteren Bestandteile in Anwesenheit von Wasser in die Masse ein. Um die Ausbildung des unerwünschten Geschmackes zu verhindern, hält man während des ganzen Bearbeitungsprozesses Temperaturen unter 120-125 ein. Da beim Niederbrechen des Kautschuks eine starke Erwärmung eintritt, muss während dieser Bearbeitung gekühlt werden, um eine Überschreitung der oben angegebenen Temperaturgrenze zu vermeiden.
Die Einhaltung dieser Temperaturgrenze während des Mischprozesses und der Homogenisierung bietet keine Schwierigkeiten, weil sich Kautschuk in Form der durch die mechanische Vorbehandlung erhaltenen plastischen Masse auch bei den verhältnismässig tiefen Temperaturen mit den Zusatzstoffen in kurzer Zeit zu einer homogenen Mischung verarbeiten lässt.
Ausführungsbeispiel : Eine gegebene Menge, beispielsweise etwa 50 lcg, Kautschuk, vorzugs- weise"latexgum" (unvulkanisiert), wird in einem üblichen Zweiwalzenstuhl durch beispielsweise 10-15 Minuten bearbeitet, wobei die Walzen vor dieser Behandlung so nahe aneinandergebracht werden, dass sie sich tatsächlich oder nahezu berühren. Diese Walzen werden von innen durch Wasser gekühlt, weil sich der Kautschuk während dieser Bearbeitung infolge der Reibung und des Druckes erhitzen kann.
Diese Erwärmung kann trotz der Wasserkühlung so weit gehen, dass sie bei der Berührung mit der Hand unangenehm empfunden wird, in welchem Falle man den Kautschuk nach jedesmaligem Durchlaufenlassen etwas abkühlt. Nach einer in dieser Weise durch 10-15 Minuten durchgeführten Behandlung werden die Walzen um ein geringes weiter auseinandergesetzt, so dass ihr Abstand beispielsweise 2-6 mm beträgt, worauf das Walzen neuerlich durch weitere 10-15 Minuten fortgesetzt wird. Hiebei ist die Wasserkühlung nicht mehr notwendig.
Hierauf werden die Walzen neuerlich ganz zusammengerückt ; man lässt nun das Material neuerlich ein-oder zweimal durch die Walzen laufen, worauf man es wieder abkühlen lässt.
Es ist zweckmässig, während des Walzens dem Kautschuk von Zeit zu Zeit ganz oder teilweise von den Walzen abzustreifen, um die Wärmeabfuhr zu befördern und eine bessere Durchknetung zu erzielen.
Durch diese Behandlung wird der Kautschuk teilweise gebrochen, d. h. seine Elastizität beträchtlich vermindert.
Nachdem der gewalzte Kautschuk ausgekühlt ist, wird er mit dem gleichen Gewichte an gehärtetem Öl vermischt, beispielsweise auch vermittels des Walzwerkes, u. zw. durch eine etwa 15-25 Minuten andauernde Behandlung. Zufriedenstellende Resultate erzielt man durch Verwendung von hartem hydriertem Baumwollsamenöl mit einem Schmelzpunkt von 52 bis 70 C, insbesondere einem solchen
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mit einem Schmelzpunkt von 560 C. Bei dieser Bearbeitung erwärmt sich die Masse neuerlich auf eine Temperatur von 55 bis 70 C.
Man streift das Material von den Walzen ab, worauf man es auskühlen und für eine beliebige Zeit liegenlassen kann. In der Regel wird bei sonst gleichen Bedingungen die sieh ergebende Kaugummigrundmasse um so härter, je länger man die Masse ruhen lässt.
Das restliche Öl und das Harz, das noch hinzukommen soll, werden in einem Kessel mit einem gut arbeitenden Rührwerk, z. B. in eine dampfgeheizte Knetmaschine von Werner und Pfleiderer, eingebracht.
Der Mischung von gewalztem Kautschuk und gehärtetem Baumwollsamenöl werden noch folgende Zusätze einverleibt : ein weiteres Quantum von gehärtetem Öl, Cumaronharz, gegebenenfalls auch andere Harze und Wachsarten, Füllstoffe, Talg, gereinigtes Mineralöl u. dgl.
Einer Mischung von 50 kg gewalztem Kautschuk und 50 kg gehärtetem Baumwollsamenöl kann man beispielsweise zusetzen : 50-250 Teile gehärtetes Erdnussöl und 150-300 kg Cumaronharz (z. B. gleiche Teile eines Cumaronharzes mit einem Schmelzpunkt von 60 und eines solchen mit einem Schmelzpunkt von 140 C). Diese Mengenverhältnisse können aber innerhalb weiter Grenzen geändert werden.
Eine Grundmasse von sehr zufriedenstellender Qualität wurde beispielsweise erhalten durch Verwendung von 10 Gewichtsteilen Kautschuk, 40 Gewichtsteilen gehärtetem Öl und 50 Gewichtsteilen Cumaronharz.
Das gesamte Material wird mit einer dem Gewichte nach gleichen Menge von Wasser in einen Mischapparat eingebracht.
In den Dampfmantel dieses Apparates wird Dampf eingelassen, dessen Druck 2-5-3'5 Atm. beträgt, wobei das der Mischung zugesetzte Wasser ein zu hohes Ansteigen der Temperatur verhindert, so dass die Temperatur des Bades im Misehkessel 110'C nicht übersteigt. Auf keinen Fall darf sie aber 1250 C wesentlich übersteigen. Diese Temperatur bringt das Material nicht zum Schmelzen, macht es aber so weich, dass seine Konsistenz ungefähr jener von weichem Glaserkitt gleichkommt. Dabei wird das Wasser mit der erweichten Masse mehr oder weniger vermischt.
Man lässt den Mischapparat arbeiten, bis die Mischung gleichmässig ist, in welchem Zustand nur mehr 5-6%, höchstens 10% Wasser übrigbleiben. Der Mischapparat bleibt natürlich während dieser Behandlung offen, und es entweicht ständig Wasserdampf. Die Verdampfung des Wassers erhält eben die Temperatur im Mischapparat niedrig in der oben angegebenen Höhe.
Die Mischung wird sodann in geeigneten Pfannen übergeführt und abgekühlt, um sie hart werden zu lassen. Sie ist dann fertig für die Verarbeitung auf Kaugummi, die im Zusetzen geeigneter Siissmittel, Aroma gebender Stoffe und medikamentöser Mittel besteht.
An Stelle eines Teiles des gehärteten Öles können auch verschiedene andere harte Fette verwendet werden, z. B. raffinierter Talg, vegetabilischer Talg oder wachsartige Materialien, wie Bienenwachs, japanisches Wachs, oder Mischungen dieser Stoffe mit Paraffin, wenngleich diese Ersatzstoffe ein weniger gutes Resultat ergeben als die ausschliessliche Verwendung von gehärtetem Öl. In manchen Fällen lassen sich aber Kokosbutter, Kokosnussöl oder ähnliche Fettstoffe oder geschmackloses weisses Mineralöl verwenden, um der Grundmasse die gewünschte Konsistenz zu erteilen. Was den Kautschuk anbelangt, so ist unvulkanisierter Latexkautschuk vorzuziehen. In manchen Fällen kann man denselben ganz oder teilweise durch Crepekautschuk von guter Qualität ersetzen.
Gewaschenen und gereinigten Pontianak oder Jalutong (Kautschukmilch von Dyera coatulata) od. dgl. kann man ebenso wie Chielegummi (Gummi des Sapotilbaumes) als Zusatz verwenden. In manchen Fällen kann man auch sonstige, künstliche oder bis zu einem gewissen Ausmasse auch natürliche Harze oder Harzester anstatt eines Teiles des Cumaronharzes verwenden.