DE1063364B

DE1063364B - Verfahren zur Herstellung von Dispersionen von Russ in Kautschuk

Info

Publication number: DE1063364B
Application number: DEC7015A
Authority: DE
Inventors: Harold Anthes Braendle
Original assignee: Columbian Carbon Co
Current assignee: Columbian Carbon Co
Priority date: 1952-03-12
Filing date: 1953-01-22
Publication date: 1959-08-13
Also published as: GB705344A; BE541816A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Vermischen von Kautschuk und Ruß und sieht ein verbessertes Verfahren zum Vereinigen von Ruß und natürlichem oder synthetischem Kautschuk oder anderen polymeren Stoffen vor.

Seit vielen Jahren sind von der Industrie große Anstrengungen gemacht worden, ein wirksames und technisch brauchbares Verfahren zum Dispergieren von Ruß in Kautschuk durch Vermischen des Rußes mit der Kautschuklatex vor der Koagulierung des Kautschuks zu entwickeln, aber soweit bekannt, lassen die derzeitigen Verfahren, wenn sie auch betriebsfähig sind, viel zu wünschen übrig.

Nach einem bekannten Verfahren hat man Ruß in trockener Form in einem großen Faß, das Wasser, ein Dispergiermittel und ein Stabilisierungsmittel enthält, zu einer stabilen Rußsuspension verrührt und durch Zugabe von Ätznatron auf den p_H-Wert von Latex eingestellt. Die Rußsuspension wird hiernach in großen Einzelchargen hergestellt und anschließend mit einer vorher bestimmten Menge Latex vermischt. Dann wird ein Aufrahmmittel, z. B. Salz, und nach Erreichung der Aufrahmung ein Koagulierungsmittel, z. B. Schwefelsäure oder Alaun, zugegeben. Das anfallende Koagulat wird vom Serum abgetrennt und getrocknet. Dieses Verfahren bedeutet im wesentlichen ein absatzweises oder diskontinuierliches Arbeiten.

Hierbei verbleibt ein wesentlicher Teil des Rußes im Serum. Auch wurden Schwierigkeiten bei der weiteren Verarbeitung des Kautschuks beobachtet, und die Eigenschaften des Kautschukfertigproduktes waren im allgemeinen schlecht.

Es wurden Anstrengungen gemacht, die Verwendung des Dispergierungsmittels zu vermeiden, diese sind jedoch im praktischen Betrieb notwendig, um eine gleichmäßige Dispersion des Rußes aufrechtzuerhalten, um den zum Latex zugegebenen Rußanteil zu regeln und eine übermäßige Viskosität des wäßrigen Rußschlammes während des Lagerns und des Verarbeitens zu vermeiden.

Auch weitere ähnliche Verfahren sehen zur Herstellung der Rußdispersion sowie der weiteren Dispersion von Ruß und Latex Behandlungsfässer vor. In allen diesen Fällen handelt es sich nicht um vollkontinuierliche Verfahren. Auch besteht in den Fässern immer die Gefahr des Absetzens, so daß die genaue Regelung des Verhältnisses von Ruß und Kautschuk erschwert ist.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein kontinuierliches Verfahren zum Vereinigen von Ruß mit Kautschuk od. dgl. zu schaffen, bei dem die Verwendung von Dispergierungsmitteln, das Vermählen des Rußes zu einer wäßrigen Dispersion und andere nach-Verfahren zur Herstellung
von Dispersionen von Ruß in Kautschuk

Anmelder:
Columbian Carbon Company,
New York, N.Y. (V.St.A.)

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff₁ Dipl.-Ing. G. Puls
und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. Ε. Frhr. ν. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. März 1952

Harold Anthes Braendle₁ New York, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

teilige Kennzeichen der derzeitigen Arbeitsweisen (Fässer) vollständig vermieden werden können.

Nach dem vorliegenden Verfahren wird der Ruß, insbesondere Ofenruß, in gleichmäßiger, vorbestimmter Menge kontinuierlich mit einem gleichmäßig fließenden Wasserstrom unter starker Schlageinwirkung vermischt, so daß hierdurch ein kontinuierlich fließender, begrenzter Strom einer wäßrigen Rußdispersion gleichmäßiger Zusammensetzung gebildet wird, und dieser Suspensionsstrom noch in turbulentem Zustand sofort gleichmäßig mit einem Latexstrom in gleichmäßiger vorbestimmter Menge unter starker Schlageinwirkung vermischt und das Rühren fortgesetzt wird, bis Koagulation eintritt.

Das Verfahren hat den Vorteil der kontinuierlichen und gleichförmigen Arbeitsweise und vermeidet Misch- und Lagerbehälter für die zunächst hergestellte Rußsuspension. Es vermeidet die Kosten und die schädlichen Einwirkungen von Dispergierungs- und Stabilisierungsmitteln und die Notwendigkeit, den Ruß zu mahlen.

Das Verfahren ist auf alle Rußarten anwendbar, ob sie gekörnt sind oder in flockenförmiger Form sich befinden, und ist auch auf die Vereinigung von Ruß sowohl mit synthetischem oder natürlichem Kautschuk oder anderen polymeren Stoffen, die in Latexform zur Verfügung stehen, anwendbar.

Das Verfahren ist von besonderem Nutzen beim Vermischen von Ruß mit synthetischem SR-G-

909 607/371

Claims

Kautschuk und insbesondere von solchem, bei dem die Polymerisation von Butadien und Styrol bei niedrigen Temperaturen erfolgte, d. h. beim Vermischen mit sogenanntem Tiefentemperaturpolymerisat oder »Kaltkautschuk«. Die hydraulische Schlageinwirkung wird mit Vorteil durch Einführen des Rußes unter Schlagen in das System mit einem Wasserstrom mit hoher Geschwindigkeit oder mit einem Wasserstrahl oder beidem bewirkt. Ein alternatives Verfahren besteht darin, daß der Ruß zunächst grob in Wasser dispergiert wird und das Gemisch anschließend einem heftigen Zusammenprall mit einem Dampfstrahl unterworfen wird. Das Vermischen der anfallenden wäßrigen Rußsuspension mit dem Latex wird vorzugsweise entweder durch heftiges Aufschlagen des Stromes der Rußsuspension auf einen Latexstrom oder durch heftiges mechanisches Verrühren beider Ströme bewirkt. Zum Beispiel wird mit Vorteil ein Dampfstrahlgebläse zur Herstellung der Rußdispersion verwendet. Dann wird der Rußstrom einem zweiten Dampfstrahlgebläse zugeführt, in welchem der Latexstrom die energieliefernde Flüssigkeit ist, so daß der Ruß kontinuierlich, sofort und gleichmäßig mit dem Latex vermischt wird. Anschließend folgt das Aufrahmen, Koagulieren, Waschen und Trocknen. Nach einer anderen Ausführungsform werden mechanische Einrichtungen angewendet, um einen turbulenten Wasserstrom von hoher Geschwindigkeit zu erzeugen, in den der Ruß kontinuierlich in trockener Form eingeführt, zerteilt, dispergiert und durch schlagartige Einwirkung der Geschwindigkeit und der Turbulenz des Wasserstromes suspendiert wird. Die Rußdispersion wird dann unmittelbar mit einem Latexstrom von hoher Geschwindigkeit vermischt, wodurch man ein im wesentlichen sofortiges und gleichförmiges Vermischen beider Ströme bewirkt. Es folgten dann in gleicher Weise das Aufrahmen, Koagulieren, Waschen und Trocknen. Bei allen diesen Verfahren ist die Arbeitsweise kontinuierlich, und die Rußmengen, die mit dem Kautschuk vermischt werden, werden leicht geregelt. Lagerbehälter für die Rußdispersion erübrigen sich, und die Gefahr mangelnder Gleichförmigkeit der Rußanteile in dem Fertigprodukt, z. B. auf Grund von Absetzerscheinungen, werden vollständig vermieden. Nach Einstellung der Meßvorrichtungen auf die gewünschten Anteilmengen kann das Verfahren kontinuierlich mit einem Mindestmaß an Wartung von den Arbeitern durchgeführt werden. Die Erfindung hat weiter den Vorteil niedriger Kosten und einer einfachen Vorrichtung bei geringstem Raumbedarf. Die Anteilmengen des verwendeten Rußes können in dem Maße schwanken, wie er üblicherweise als Verstärkungsmittel beim Einmischen in Kautschuk od. dgl. verwendet wird, z. B. von 30 bis 70 oder mehr Teilen trockenem Ruß je 100 Teile Kautschukfeststoffen. Eine besondere Einstellung des pH-Wertes der Rußdispersion wird vollständig vermieden. Ferner ist die Zugabe von Salz oder anderen Aufrahmungsmitteln unnötig, und die Säuremenge oder das sonstige Koagulierungsmittel ist wesentlich reduziert. Auch wird nahezu aller zugegebene Ruß vom koagulierten Polymerisat aufgenommen und ein nahezu klares Serum erhalten. Somit werden wesentliche Rußverluste vermieden. Ferner haben die Kautschukmischungen, insbesondere Autoreifenmischungen, bei deren Herstellung der Ruß in den Kautschuk, wie hier beschrieben, dispergiert wurde, eine größere Vulkanisationsgeschwindigkeit, einen höheren Modul und bessere Zerreißeigenschaften als die nach dem üblichen Verfahren hergestellten. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Dispersionen von Ruß in Kautschuk, bei denen der Ruß mit dem Kautschuk in Latexform vermischt wird und das Gemisch aus Ruß und Latex anschließend koaguliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruß in gleichmäßiger, vorbestimmter Menge kontinuierlich mit einem gleichmäßig fließenden Wasserstrom unter starker Schlageinwirkung vermischt wird, so daß hierdurch ein kontinuierlich fließender, begrenzter Strom einer wäßrigen Rußsuspension gleichmäßiger Zusammensetzung gebildet wird, und daß dieser Suspensionsstrom noch in turbulentem Zustande sofort gleichmäßig mit einem Latexstrom in gleichmäßiger vorbestimmter Menge unter starker Schlageinwirkung vermischt wird und. daß das Rühren fortgesetzt wird, bis Koagulation eintritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vermischen der wäßrigen Rußsuspension mit dem Latex bewirkt wird durch ein kräftiges Aufeinanderschlagen der beiden Ströme.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ruß Ofenruß verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Latex ein Latex aus synthetischem Kautschuk verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Latex ein Mischpolymerisat aus Butadien und Styrol verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Latex ein Kaltkautschuk verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 680 110;

britische Patentschrift Nr. 365 564;

französische Patentschrift Nr. 946 482;

USA₁-Patentschrift Nr. 1611 278;

Auszüge deutscher Patentanmeldungen, Vol. 8,
S.256, Referat der Patentanmeldung 164326
IVc/39b.