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Verfahren zur Herstellung von Zell-oder Schwammkautschuk.
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sich bekannter Gasschaumbildung und Koagulation der schaumhältigen Dispersion ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion mit einem getrennt hergestellten Schaum des Blasen bildenden Gases gemischt wird.
Durch Einführung des Gases in die Dispersion in Form eines getrennt gebildeten Schaumes ist es leicht möglich, mit Sicherheit dahin zu arbeiten, dass das erhaltene zellige Koagulum und infolgedessen das schliesslich vulkanisierte Material ein vorbestimmtes gewünschtes Volumen aufweist. Denn die notwendige Gasmenge, welche erforderlich ist, um ein solches Volumen zu ergeben, kann leicht vorher berechnet werden, und diese genaue Menge kann im wesentlichen vollständig und ohne Verluste in die Dispersion eingeführt werden, welcher der Schaum zugesetzt wird.
Nachdem auch nach verschiedenen, an sich bekannten Verfahren und Mitteln ein vollständig gleichmässiger Schaum leicht erzielt werden kann, kann nicht nur das Volumen des zelligen Kautschukkoagulums und des schliesslichen Kautschukproduktes in jeder gewünschten Weise beeinflusst, sondern es kann auch die Regelmässigkeit der Zellstruktur dieses Koagulums oder Endproduktes gesichert werden. Durch Wahl einer geeigneten Gasmenge zur Bildung des Schaumes und einer geeigneten Gasblasengrösse desselben kann auch sowohl die Grösse als auch die Wandstärke der Zellen des Kautschukkoagulums und damit auch des schliesslich aus diesem erhaltenen Zellkautschuk nach Wunsch genau geregelt werden.
Die in die Dispersion eingebrachte Schaummasse kann in dieser durch irgendwelche geeignete Mittel gleichmässig verteilt werden, beispielsweise durch Rühren in einer geeigneten Vorrichtung, wie solche bei der Herstellung von Latexmischungen verschiedentlich verwendet werden oder gewünschtenfalls auch in der zur Herstellung des Schaumes verwendeten Vorrichtung erforderlichenfalls nach zweckentsprechender Herabsetzung der Rührgeschwindigkeit.
Das zellenförmige, erfindungsgemäss erhaltene Koagulum wird-sofern die Ausgangsdispersion nicht vorvulkanisiert sein sollte-gewöhnlich einer Vulkanisation unterworfen und schliesslich getrocknet. Dabei kann erforderlichenfalls vor, während oder nach der Vulkanisation gewaschen werden.
Der Ausdruck,, wässerige Kautschukdispersion"soll für Zwecke vorliegender Erfindung natürliche Milchsäfte von Kautschuk, Guttapercha od. dgl. sowohl von normalem Kautschukgehalt als auch konzentrierte und sowohl vulkanisierte als unvulkanisierte und des weiteren konservierte, beispielsweise mit Ammoniak konservierte, umfassen sowie auch beliebige Mischungen solcher Stoffe, des weiteren auch künstliche Dispersionen, wie beispielsweise von synthetischem Kautschuk, regeneriertem Kautschuk u. dgl. m.
Die Dispersion kann ausser den Vulkanisationsmitteln auch Füllstoffe, Alterungsverzögerungs- mittel, Farbstoffe oder irgendwelche andere für derartige Zwecke bekannte Zusätze enthalten.
Die Kautschukdispersion soll so viskos sein, dass die Gasblasen des einverleibten Schaumes nicht vor Koagulation und Absitzen der Mischung zur Oberfläche emporstreichen können und damit ihre homogene Verteilung in der Dispersion gestört würde. Der hiefür erforderliche Viskositätsgrad der Dispersion kann durch Zusatz entsprechender Mengen von an sich bekannten, Latex verdickende Stoffen erzielt werden.
Doch kann im Falle der Verwendung von gegen Hitze empfindlich machenden Koagulierungsmitteln (solche sind beispielsweise in den britischen Patenten Nr. 284608, 292964, 330520, 335621 und 351012 beschrieben) oder der Verwendung von ihre Wirkung nur nach einer bestimmten Zeitspanne ausübenden Koagulierungsmitteln es überflüssig sein, dem Latex noch ein viskositätserhöhendes Mittel zuzusetzen, da im allgemeinen der Zusatz von Koagulierungsmitteln der vorerwähnten Art auch die Viskosität der Dispersion in einem für die Zwecke vorliegender Erfindung zumeist ausreichenden Ausmass erhöht.
Die Koagulation der Mischung der Kautschukdispersion mit dem Schaum kann durch Erhitzung der Mischung bewirkt werden, was bevorzugt wird, gegebenenfalls aber auch durch Stehenlassen bei normaler Temperatur, je nach den verwendeten Koagulierungsmitteln.
Das verwendete Koagulierungsmittel-gegebenenfalls mehrere-kann der Dispersion vor dem Zusatz des Schaumes oder während dieses Zusatzes beigefügt werden. In letzterem Falle kann die flüssige Phase des Schaumes das oder die zuzusetzenden Koagulierungsmittel enthalten. Das oder die Koagulierungsmittel können auch später der bereits gebildeten Mischung der Dispersion mit dem Schaume zugesetzt werden.
Die Dispersion kann auch einen Stoff enthalten, welcher an sich nicht ein Koagulierungsmittel für die Dispersion ist, zumindestens nicht bei gewöhnlicher Temperatur, aber fähig ist, in der Mischung der Dispersion und des Schaumes mit einer andern Substanz, welche in das flüssige Medium des Schaumes eingeführt wird, unter Bildung eines Koagulierungsmittels in der Mischung zu reagieren.
Dieses Koagulierungsmittel kann entweder in der Kälte wirksam sein (vorzugsweise nach einer gewissen Zeitspanne) oder bei erhöhter Temperatur. Man kann beispielsweise einen Latex mit 50% Trockenkautschukgehalt mit 0. 5% Ammoniak konservieren, 1% Di-phenylguanidin zusetzen und dem flüssigen Bestandteil des Schaumes eine 20%ige Lösung von Ammoniumacetat. Ihre Menge hängt von der gewünschten Schnelligkeit der Koagulation und/oder der Temperatur ab, welche je nach Wunsch während der Koagulation eingehalten werden soll.
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Die Mischung Dispersion-Schaum kann entweder in einer Form koaguliert werden oder nachdem sie geformt wurde, gewÜnschtenfalls nachdem sie auf ein Material, wie etwa auf ein Gewebe, aufgebracht wurde.
Das koaguliert Material kann später vulkanisiert werden. Falls die Mischung durch Hitzeeinwirkung vulkanisiert wird, kann die Koagulation und die Vulkanisation gleichzeitig vorgenommen werden.
Im Falle einer Hitzekoagulation und Hitzevulkanisation der Mischung Dispersion-Schaum ist es vorteilhaft, den oder die Arbeitsgänge unter Bedingungen durchzuführen, welche die Verdampfung von Wasser aus der Dispersion oder dem Koagulum verhindern, da andernfalls die Regelmässigkeit und der vorbestimmte Charakter der zellförmigen Struktur des Produktes beeinträchtigt werden konnten.
Der flüssige Bestandteil des Schaumes besteht vorzugsweise aus einer wässerigen Flüssigkeit, welche ein Schaum bildendes Mittel enthält, wie beispielsweise eine Alkali-oder Ammoniumseife oder Saponin, welche der Flüssigkeit emulgierende Eigenschaften verleihen oder solche erhöhen.
Der Schaum soll genügend fest und anhaltend sein, um im wesentlichen intakt in die Kautschukdispersion eingearbeitet werden zu können, d. h. ohne dass im wesentlichen Ausmass ein Platzen der Gasblasen mit einem sich daraus ergebenden Verlust der in dem Schaum vorhandenen vorbestimmten Gasmenge eintritt. Zu diesem Zwecke kann dem flüssigen Bestandteil des Schaumes eine Substanz, wie beispielsweise Albumin, Leim, Zucker oder Melasse, zugesetzt werden, welche so weit viskositätserhöhend wirkt, dass ein genügend fester Schaum für den jeweils beabsichtigten Arbeitsvorgang vorhanden ist. Die zu diesem Zweck zugesetzte Substanz kann an sieh genügend Schaum bildende Eigenschaften aufweisen, so dass der Zusatz eines weiteren Schaum bildenden Mittels, wie Seife, Saponin od. dgl., entbehrlich wird.
Es ist an sich bei der Herstellung eines Schaumes bekannt, dass die Grösse der erzielten Gasblasen von der Geschwindigkeit der Rührvorrichtungen abhängt und dass die Gasblasen mit fortschreitendem Umrühren kleiner, regelmässiger und von mehr gleichförmiger Grösse werden. Wenn nun die Rührvorrichtung eine übliche Schlagvorrichtung ist, bei welcher die Rührer aus gegeneinander gestellten und eng aneinander vorbeistreichenden Schlägern oder gekreuzten Elementen bestehen, welche in Schraubenlinien oder Spiralen angeordnet sind, beeinflusst die Entfernung zwischen den gegeneinander sich bewegenden Rührern die Grösse der erzielten Gasblasen, u. zw. in dem Sinn, dass die Gasblasen um so kleiner sind, je geringer die Entfernung ist.
Es ist möglich, durch entsprechende Einstellung der Distanz zwischen den Rührern in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der relativen Bewegung derselben Schäume mit Gasblasen von ausserordentlich geringer Grösse zu erzielen. Man kann Schäume von praktisch jeder gewünschten Grösse der Gasblasen durch diese Mittel herstellen, und da, wie früher erwähnt, die zellförmige Struktur des erfindungsgemäss erhaltenen Koagulums und damit des schliesslich hergestellten Kautschuks einen Zusammenhang mit der Struktur der Gasblasen des in die Kautschukdispersion eingeführten Schaumes aufweist, ist es möglich, Zell-oder Schwammkautschuk von praktisch jeder gewünschten, auch sehr kleiner Zellen-oder Porengrösse zu erzielen.
Damit stellt die vorliegende Erfindung eine Lösung des Problems der Herstellung von für Gas oder Flüssigkeit durchlässigen Weich-oder Hartkautschuk dar mit einer Durchlässigkeit jedes gewünschten Grades, die gegebenenfalls auch die des sogenannten mikroporösen Kautschuks oder Ebonits überschreitet.
Das Koagulum, welches nach vorliegendem Verfahren erhalten wird, ist im allgemeinen von zellförmiger Struktur, bei welcher die Zellen nicht miteinander in Verbindung stehen, und wenn der Charakter des Schaumes, welcher in die Dispersion eingeführt wird, in geeigneter Weise geregelt wird und die Bedingungen für die eventuelle Vulkanisation des Koagulums entsprechend gewählt werden, so kann diese zellenförmige Struktur des Koagulums dauernd aufrechterhalten werden, so dass das schliesslich Endprodukt ebenfalls eine zellenförmige Struktur aufweist, bei welcher die Zellen nicht miteinander in Verbindung stehen.
Wenn jedoch ein poröses Material hergestellt werden soll, d. h. ein Material, bei welchem die Zellen miteinander in der Art von Naturschwamm kommunizieren, so muss das Verfahren so ausgeführt werden, dass die Zellwände des Koagulums so dünn sind, dass sie während der Hitzevulkanisation des Koagulums oder (im Falle die Ausgangsdispersion vorvulkanisierten oder halbvulkanisierten Latex oder eine Dispersion darstellt, welche bei normalen oder relativ niedrigen Temperaturen bis etwa 600 vulkanisiert wird) während einer Erhitzung zerrissen werden, welcher das vulkanisierte Koagulum vor der schliesslichen Trocknungsstufe ausgesetzt wird. Das Zerreissen der Zellwände geht in jedem Falle auf die Ausdehnung der in den Zellen eingeschlossenen Gase zurück.
Nach der Vulkanisation wird das erhaltene zellförmige oder poröse Produkt zwecks Entfernung der löslichen Substanzen, welche entweder in der Ausgangsdispersion oder in dem Schaum enthalten sind und deren Gegenwart in dem Endprodukt unerwünscht ist, gewaschen. Es werden nachfolgend zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben, welche aber nur der weiteren Erläuterung dienen und in keiner Weise die Erfindung auf die nur beispielsweise zu verstehenden Detailmassnahmen beschränken sollen.
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Ausführungsbeispiel 1 :
Eine Kautsehukdispersion folgender Zusammensetzung :
EMI4.1
<tb>
<tb> Latex <SEP> mit <SEP> 55% <SEP> Trockenkautschukgehalt, <SEP> mit <SEP> 0-5% <SEP> Ammoniak <SEP> konserviert.............. <SEP> 180 <SEP> 9
<tb> Mineralöl <SEP> 5 <SEP> g
<tb> Zinkoxyd <SEP> 1 <SEP> 9
<tb> Zinkacetat <SEP> (kristallisiert <SEP> in <SEP> ammoniakalischer <SEP> Lösung) <SEP> 1 <SEP> 9
<tb> Di-methyl-di-thio-Zinkcarbamat...................................................... <SEP> 0. <SEP> 4 <SEP> g
<tb> Schwefel <SEP> 2 <SEP> g
<tb>
welche 50% Gehalt an festen Körpern aufweist, wird gleichmässig mit 120 cm3 eines Schaumes gemischt, welcher durch Einführung von Luft in eine 5% ige wässerige Leimlosung erhalten wird, die 0-5% einer Alkaliseife zwecks Erhöhung des Schaumbildungsvermögens enthält.
Der Schaum wird in einer der bekannten Schlagmaschinen hergestellt, deren Schlagen voneinander einen Abstand von ungefähr 5 mm aufweisen.
Das entstehende homogene Gemisch aus Kautschukdispersion und Schaum wird in eine Form gegossen. Die gefüllte Form wird dann geschlossen und zunächst durch 30 Minuten auf 60 C und dann durch eine Stunde auf 100 C erhitzt.
Der entstehende geformte Artikel kann dann aus der Form entfernt und mit Wasser gewaschen werden, wonach er sorgfältig getrocknet wird. Man erhält eine weiche und gleichmässige Zellkautschukmasse mit einem Volumen ungefähr zweimal so gross, welches diese Masse annehmen würde, wenn die Dispersion in Abwesenheit des Schaumes koaguliert und vulkanisiert worden wäre.
Wenn im vorangehenden Beispiel 480 cm3 desselben Schaumes in dieselbe Menge Dispersionsgemisch eingeführt worden wären und dieselben Koagulations-und Vulkanisationsmassnahmen auf die entstehende Mischung angewendet würden, so würde das entstehende Produkt ein gleichmässiges und leicht schwammförmiges Material sein, welches ein Volumen ungefähr fünfmal so gross aufweisen würde, als jenes der nach dem vorhergehenden Beispiel erzielten Zellkautschukmasse.
Ausführungsbeispiel 2 : Eine Kautschukdispersion folgender Zusammensetzung :
EMI4.2
<tb>
<tb> Latex <SEP> von <SEP> 55% <SEP> Trockenkautschukgehalt, <SEP> konserviert <SEP> mit <SEP> 0-5% <SEP> Ammoniak <SEP> 180 <SEP> 9
<tb> Di-ortho-toluyl-guanidin <SEP> 1-5 <SEP> g
<tb> Ammoniumacetat <SEP> 3 <SEP> g
<tb> Zinkoxyd <SEP> 3 <SEP> g
<tb> Schwefel <SEP> 30 <SEP> g
<tb>
welche 50% Gehalt an festen Stoffen aufweist, wird gleichmässig mit 80 cm3 eines Schaumes vermischt, bestehend aus sehr fein verteilter Luft in 7%iger Leimlösung. Dieser feine Schaum wird in einer Schlagmaschine hergestellt, deren Schlagen einen Abstand voneinander von ungefähr 1 nun aufweisen und deren Innenvolumen ungefähr dreimal so gross ist als das der Flüssigkeitsmasse, welche in Schaum übergeführt werden soll.
Eine Form wird mit der entstehenden Mischung aus Dispersionsgemisch und Schaum gefüllt, wonach die gefüllte Form verschlossen und zunächst durch 30 Minuten auf 60 C und dann in einem Autoklaven durch vier Stunden bei einem Druck von 3 atm erhitzt wird.
Das erhaltene Produkt stellt nach dem Trocknen einen porösen Ebonit dar, dessen Poren mittels eines Vergrösserungsglases gesehen werden können und dessen Volumen ungefähr zweimal so gross ist als jenes, welches erhalten worden wäre, wenn die Kautschukmischung in Abwesenheit des Schaumes behandelt worden wäre.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Zell-oder Schwammkautschuk oder Gegenständen daraus aus Latex und ähnlichen wässerigen Dispersionen durch Gas-Schaum-Bildung und Koagulation der schaumhältigen Dispersion, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion mit einem getrennt hergestellten Schaum gemischt wird.