DE1121797B - Verfahren zur Herstellung von Kautschuk-Russ-Mischungen - Google Patents

Description

Erfahrungsgemäß steigt die die Güte einer Gummimischung verbessernde Wirkung eines Aktivrußes mit

sinkender Teilchengröße. Bei den extremen feinteiligen 2

Aktivrußen, z. B. vom ISAF- und SAF-Typ wurden

jedoch insofern anormale Verhältnisse beobachtet, als 25 Der so gesammelte Aktivruß ist ein extrem leichtes, der erwartete Anstieg der vorgenannten Wirkung nicht lockeres und leicht aufzuwirbelndes Pulver. Er wird erreicht wurde. Diese Verhältnisse scheinen zum von der Sammelvorrichtung für gewöhnlich einer sogemindesten zum Teil dadurch verursacht zu sein, daß nannten Verdichtungskammer zugeführt, in welcher die üblichen Verfahren zur Herstellung von Gummi- durch vorsichtiges Rühren oder durch gleichmäßiges mischungen den Vorteil der großen Oberfläche dieser 30 Erschüttern ein Teil der eingeschlossenen Gase in extrem feinen Aktivruße nicht voll zur Geltung bringen, Freiheit gesetzt wird.

weil sie keine entsprechende Verteilung des Aktiv- Bei diesem Arbeitsgang kann die Schüttdichte des

rußes im Gummi herbeiführen. Aktivrußes von einem Anfangswert von ungefähr

Aktivruß wird heute in großem Umfange nach einem 0,016 bis 0,048 g/ml auf eine Schüttdichte von ungefähr Verfahren hergestellt, das darin besteht, daß Kohlen- 35 0,048 bis 0,128 g/ml gesteigert werden.
Wasserstoffe in Gas-, Dampf- oder flüssiger Form Aber auch ein derart entgaster Aktivruß ist extrem

durch kontinuierliches Mischen mit einem Strom voluminös, wodurch beim Lagern, beim Verladen und heißer Verbrennungsprodukte zersetzt werden, wobei bei der Handhabung Schwierigkeiten entstehen, wie in der Aktivruß in der Ofenkammer als Suspension im der Industrie bekannt ist. Um diese Schwierigkeiten zu Gas entsteht; er wird dann aus dem den Ofen ver- 40 vermindern, ist vorgeschlagen worden, den leicht auflassenden Gasstrom abgetrennt und gesammelt. Das zuwirbelnden Ruß stark zusammenzupressen oder sehr Sammeln des Aktivrußes wird nach dem Kühlen der intensiv zu rühren. Um eine weitere Verdichtung zu Suspension für gewöhnlich dadurch erreicht, daß man erreichen, ist auch schon vorgeschlagen worden, den die abgekühlte Suspension durch ein Elektrofilter Ruß mit verschiedenen Flüssigkeiten zu befeuchten, strömen läßt, um die Aktivrußteilchen zum Zusammen- 45 Derart behandelte Ruße, die im allgemeinen als verballen zu bringen, und daß man die Suspension dann dichtete Aktivruße bezeichnet werden, transportiert durch eine Reihe von Zyklonabscheidern führt. Die den man in 22,68-kg-Packungen an den Ort der Weiterletzten Abscheider der Reihe verlassenden Gase verarbeitung.

werden üblicherweise zur Gewinnung des darin noch In den letzten Jahren ist es in der Aktivrußindustrie

verbliebenen Aktivrußes weiterbehandelt, z. B. durch 50 üblich geworden, den lockeren Aktivruß vor der Verein Schlauchfilter geführt, worauf man die Gase in den frachtung an den Gummiverarbeiter in praktisch staub-Schornstein entweichen läßt. freie, frei fließende Körnchen überzuführen, indem

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man den Ruß in trockener Form kontinuierlich wälzt können. Die Erfindung ist speziell für solche Ver- oder ihn zusammen mit einer eingemessenen Wasser- fahren von Nutzen, bei welchen der Aktivruß im menge rührt. Kautschuk, sei es natürlicher oder synthetischer, ver-Am Ort der Weiterverarbeitung -wird der Aktivruß teilt wird, solange er noch in Form eines Latex vordurch den Gummiverarbeiter in natürlichen oder 5 liegt, indem ein gleichmäßig fließender Strom einer synthetischen Kautschuk in Krepp-Platten- oder wäßrigen Aktivrußauf schlämmung, günstigerweise frei Brockenform durch eine gewaltsame mechanische von Dispersions- oder Stabilisierungsmitteln, konti-Behandlung etwa mit Hilfe eines Mischers einge- nuierlich erzeugt und entsprechend dem oben bearbeitet, schriebenen Verfahren kontinuierlich mit einem Latex-

Das zur Erzielung einer entsprechenden Verteilung io strom vermischt wird.

des Aktivrußes erforderliche gewaltsame Vermählen Wie weiter vorn erwähnt, wird der in der Gummides Kautschuks beeinflußt erfahrungsgemäß die Eigen- Industrie verwendete Aktivruß zur Vermeidung oder schäften der erzielten Gummimischung, speziell was Verminderung der Schwierigkeiten und der Kosten die Abriebfestigkeit von Gummibereifungen und beim Verladen, bei der Handhabung, bei der Lagerung ähnlichen daraus hergestellten Gegenständen betrifft, 15 und beim Gebrauch einer zu seiner Verdichtung in ungünstiger Weise. Dies scheint mindestens zum führenden Behandlung unterworfen. Unerwartete Ver-Teil durch ein Zerreißen der Kettenmoleküle des Poly- besserungen der Abriebfestigkeit von Gummiwaren meren verursacht zu sein. Des weiteren führt das Ver- werden erzielt, wenn zur Herstellung der Kautschukmahlen in der besprochenen Art und Weise nicht zu Ruß-Mischungen nach dem weiter vorn beschriebenen der optimalen Dispersion des Rußes im Gummi, wie ao Verfahren, bei dem Latex mit einer wäßrigen Aufsie erforderlich ist, um den Vorteil der großen Ober- schlämmung eines Aktivrußes vermischt wird, erfinfläche des Aktivrußes voll zur Auswirkung zu bringen. dungsgemäß nicht vorbehandelter Aktivruß in lockein noch jüngerer Zeit ist vorgeschlagen worden, den rem Zustand, wie er bei der Herstellung anfSllt, ver-Aktivruß dem noch in Latexform vorliegenden wendet wird. Es wird also Ruß verwendet, der nach Kautschuk beizumischen. Bei einem Verfahren dieser as der Herstellung mechanischen Drücken, heftigem Art wird eine gleichmäßige wäßrige Aufschlämmung Rühren oder einem Körnungs- bzw. einem anderen von Aktivruß als kontinuierlich fließender Strom Verfahren nicht unterworfen wurde, erzeugt, indem der Aktivruß und das Wasser in gleich- Obwohl die Ursache dieser Verbesserung der bleibenden bestimmten Mengenverhältnissen konti- Gummieigenschaften nicht mit Sicherheit angegeben nuierlich einem Mischgefäß, z. B. der Eingangsseite 30 werden kann und noch keine Theorie in bezug auf eines längeren Mischrohres, zugeführt werden und mögliche grundsätzliche Unterschiede zwischen den indem die durch das Mischgefäß strömende Mischung angewandten Aktivrußen aufgestellt werden kann, einer heftigen hydraulischen Bewegung und Zusammen- scheint es, daß durch das übliche Verdichtungsverprall ausgesetzt wird, wobei sich ein kontinuierlich fahren einige grundsätzliche Änderungen in der Natur fließender Strom einer wäßrigen Aktivrußaufschläm- 35 des Aktivrußes hervorgerufen werden, welche die beim mung mit gleichmäßiger Zusammensetzung bildet, die Arbeiten nach den vorbeschriebenen Verfahren ergünstigerweise frei von Dispersions- oder Stabilisie- ziehen Ergebnisse beeinflussen, rungsmitteln ist. Der gebildete Strom der Aufschläm- Es wird somit für die zur Verteilung im Kautschukmung wird, bevor ein Absetzen oder eine lokale An- latex vorgesehene wäßrige Auf scMänunun* nicht vorreicherung von Aktivruß eintreten kann, mit be- 40 behandelter Aktivruß in lockerem ZaeUUKrverwendet, stimmter gleichmäßiger Geschwindigkeit kontinuier- wie er bei der Herstellung anfällt. Hierunter wird Aktivlich mit einem Latexstrom vereinigt, wobei die beiden ruß verstanden, wie er nach der groben Trennung der Ströme durch heftige Wirbelbildung und durch Zu- feinen Partikelchen von den diese Partikelchen zusammenprall vermischt werden, worauf die Mischung nächst enthaltenden Heizgasen und nach der anschließlich durch Zusatz eines Säure- oder Salz-Koagu- 45 schließenden ersten Entgasung und Verdichtung durch lationsmittels zur Koagulation gebracht wird. leichtes Umrühren in Sammelbehälter anfällt.

Es ist weiter als besonders vorteilhaft vorgeschlagen Um eine kontinuierliche gleichmäßige Nachlieferung worden, dieses Verfahren unter Verwendung eines des Aktivrußes sicherzustellen, erwies es sich im alllängeren Mischrohres mit gleichmäßigem und verhält- gemeinen als vorteilhaft, den Aktivruß von der Sammelnismäßig kleinem Querschnitt durchzuführen, wobei 50 anlage direkt einem Ausgleichsbehälter Zuzuführen, die das Mischrohr durchströmende Aktivruß-Wasser- von dem der lockere Ruß kontinuierlich abgezogen Mischung der Wirkung von vielen rasch rotierenden und dem Verfahrensschritt der Herstellung der Auf-Rührflügeln mit schärfen Vorderkanten ausgesetzt schlämmung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, die sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von zugeführt wird. Obwohl ein Ausgleichstank nicht mindestens 17,78 m/sec drehen, ohne andere feste 55 wesentlich ist, wird er doch gemäß der bevorzugten Oberflächen zu berühren, wobei ein Mitgehen der Ausführungsform der Erfindung benutzt, weil er beim Masse mit den rotierenden Flügeln verhindert wird, Aussetzen des Ofenprozesses eine kontinuierliche und die in einem gewissen Abstand über die ganze Nachlieferung des Rußes gewährleistet und außerdem Länge des Rohres verteilt auf einer gemeinsamen Gelegenheit zur weiteren Entgasung des Rußes gibt. Achse angebracht sind. 60 Wenn der Aktivruß dem weiter unten beschriebenen Durch Anwendung dieses Verfahrens sind die Eigen- Verfahrensschritt zur Bildung der Aufschlämmung schäften der Gummimischungen wesentlich verbessert direkt von der Sammelanlage mit einem Minimum an worden, speziell was die Abriebfestigkeit von aktivruß- sonstigen Eingriffen zugeführt wird, lassen sich überverstärkten Gummibereifungen betrifft. raschend günstige Ergebnisse in bezug auf die Ver-Die Erfindung betrifft weitere Verbesserungen bei 65 Stärkung des Gummis erzielen. Dementsprechend der Verstärkung von Gummi mit Aktivruß, wobei auch sollte jede notwendige Behandlung auf ein Minimum Gummiwaren bedeutend verbesserter Qualität, beson- beschränkt bleiben und jede merkliche Kompression, ders in bezug auf die Abriebfestigkeit, erhalten werden heftiges Rühren, ein Körnen oder ein vorheriges Be-

feuchten des Rußes vermieden werden. Der in dieser Weise dem Verfahrensschritt zur Bildung der Aufschlämmung zugeführte Ruß sollte eine Schüttdichte von nicht mehr als 0,160 g/ml, am besten eine solche innerhalb des Bereiches von 0,048 bis 0,096 g/ml aufweisen.

Die Erfindung ist weder auf eine spezielle Rußsorte noch auf einen speziellen Latextyp beschränkt; sie ist sowohl auf natürlichen wie auch auf synthetischen Kautschuk anwendbar, und obwohl die damit erzielbaren Vorteile mit der Rußsorte und mit dem Latextyp etwas variieren, werden unabhängig von der speziellen Aktivrußsorte, die zur Herstellung der Gummimischung verwendet wurde, wesentliche und merkliche Vorteile erzielt. Die besten Erfolge erreicht man bei Verwendung der feineren Aktivrußsorten, wie etwa der feineren Sorten, z. B. der ISAF-, der VFF- und der SAF-Typen der Ofenruße, bei welchen der volle Gewinn der hohen Oberflächenausdehnung zuvor noch nicht erreicht worden ist.

Wenn auch die Erfindung im folgenden speziell für die Anwendung von Aktivrußen, die nach der Art ihrer Herstellung Ofenruße sind, genauer beschrieben und erläutert wird, so ist sie jedoch auch bei Verwendung von Gasrußen anwendbar, die mit Hilfe des bekannten Impingement-Verfahrens — Anprall von Erdgasflammen an Kühlflächen —, wie z. B. die sogenannten Kanalruße, hergestellt wurden. Diese Ruße werden für gewöhnlich von den Niederschlagsflächen im Brennergehäuse abgeschabt und vermittels einer Förderschnecke ausgetragen und der Verdichtung und Körnung zugeführt. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Ruße, wie weiter vorn beschrieben, direkt dem Arbeitsgang zur Bildung der Aufschlämmung oder einem dazwischenliegenden Ausgleichsbehälter zugeführt.

Der Anteil des Aktivrußes, der mit dem Latex vermischt wird, liegt innerhalb der Grenzen, wie sie üblicherweise eingehalten werden, wenn Aktivruß als Verstärker zur Herstellung von Gummimischungen u. ä. verwandt wird; er beträgt z. B. 30 bis 70 oder mehr Teile trockenen Aktivruß auf 100 Teile festen Kautschuk.

Beim Arbeiten gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird praktisch die gesamte Aktivrußmenge, die dem Latex zugeführt wird, vom koagulierenden Polymeren aufgenommen, und man erhält ein praktisch klares Serum. Außerdem liegen die Aktivruße, speziell die der feineren Typen, im Gummi in einer solchen Verteilung vor, daß ihre verstärkende Wirkung auf den Gummi mit ihrer Oberflächenausdehnung übereinstimmt. Gummibereifungen, die mittels einer so aufbereiteten Aktivrußmasse hergestellt wurden, haben gemäß dem Straßenabnutzungstest eine Abriebfestigkeit, die um 15 bis 20 °/₀ höher liegt als die von Bereifungen, die unter Verwendung von gekörnten oder verdichteten Aktivrußen in der üblichen Art und Weise hergestellt wurden.

Außer Aktivruß können dem Kautschuk auch noch verschiedene andere Gummizusatzmittel und Modifikatoren zugesetzt werden, z. B. Weichmacher, wie etwa Ölemulsionen, und verschiedene Verbindungen oder Mischungen zur Modifikation der Eigenschaften des Gummikoagulats. Derartige Materialien können mit dem Latex oder mit dem Aktivruß oder mit Aktivrußaufschlämmung oder mit dem Wasser, das zur Bildung der Aufschlämmung verwendet wird, vorgemischt werden. Weichmacheröle u. ä., die üblicherweise in Form einer Emulsion zugefügt werden, können dem System auch in nicht emulgierter Form zugeführt werden; sie werden dann durch die heftige hydraulische Bewegung und den Zusammenprall, wie weiter oben beschrieben, emulgiert.

Die Erfindung hat nicht nur den Vorteil, zu einer besseren und gleichmäßigeren Ausgangsmasse zu führen, sie vermeidet auch den Umstand und die Kosten des Körnens oder einer anders gearteten Verdichtung des Aktivrußes und die Notwendigkeit, ihn abzupacken. Sie beseitigt weiterhin den Schmutz und den Staub, der normalerweise durch die Handhabung von Aktivruß hervorgerufen wird, aus der Reifenfabrikation. Das Verfahren läßt sich in einer kompakten Anlage kontinuierlich durchführen und kann automatisch geregelt werden; es vermeidet die Notwendigkeit großer Mischbehälter und anderer weitläufiger Einrichtungen.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von Kautschuk-Ruß-Mischungen, wobei Aktivruß in dem in der Form von Latex vorliegenden Kautschuk verteilt und die Mischung danach zur Koagulation gebracht wird und das aus den folgenden Arbeitsgängen besteht: kontinuierliche Zufuhr von Aktivruß und Wasser in bestimmten gleichmäßigen Mengenverhältnissen zu einem Mischgefäß, Bildung eines kontinuierlichen feinen Stromes einer wäßrigen Aktivrußaufschlämmung von gleichmäßiger Zusammensetzung durch heftige hydraulische Bewegung und durch Aufprall der Aktivruß-Wasser-Mischung in diesem Mischgefäß, unmittelbar darauffolgendes Zumischen eines Latexstromes in bestimmten, gleichmäßigen Mengenverhältnissen zu dem gebildeten Strom der Aufschlämmung, ebenfalls unter heftigen hydraulischen Strömungen und unter Zusammenprall, und sich unmittelbar anschließende Koagulation der gebildeten Mischung, gekennzeichnet durch die Verwendung von nicht vorbehandeltem Aktivruß in lockerem Zustand, wie er bei der Herstellung anfällt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom der wäßrigen Aufschlämmung ohne Zusatz eines Dispersionsmittels gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Latex ein solcher eines Tieftemperaturpolymeren von Butadien und Styrol verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aktivruß ein ISAF-Ruß verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aktivruß ein SAF-Ruß verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aktivruß ein Impingementruß verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Aktivruß mit einer Schüttdichte verwendet wird, die nicht höher als 0,160 g/ml ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Aktivruß mit einer Schüttdichte zwischen 0,048 und 0,096 g/ml verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 1 177 200, 2 169 338.

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