DE1209288B

DE1209288B - Verfahren zum Herstellen einer Synthese-kautschuk-Russ-Vormischung

Info

Publication number: DE1209288B
Application number: DEU7887A
Authority: DE
Inventors: Gerald M Barclay
Original assignee: Ashland Oil Inc
Current assignee: Ashland LLC
Priority date: 1960-04-15
Filing date: 1961-03-24
Publication date: 1966-01-20
Also published as: GB917326A; US3108982A; NL263648A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C08d

Deutsche Kl.: 39 b-4/01

Nummer: 1209 288

Aktenzeichen: U7887IVd/39b

Anmeldetag: 24. März 1961

Auslegetag: 20. Januar 1966

Es ist bekannt, Latizes aus Homo- oder Mischpolymerisaten von Butadien-1,3, die durch Emulsionspolymerisation hergestellt worden sind, mit wäßrigen Rußdispersionen, die gegebenenfalls noch Dispersionsmittel enthalten können, zu mischen und mit Salzen und/oder Säuren zu koagulieren.

Bei solchen Verfahren ist es aber schwierig, ein Koagulat mit gleichmäßiger Teilchengröße zu erhalten, damit bei der Weiterverarbeitung in den herkömmlichen Nachbearbeitungsvorrichtungen keine Störungen auftreten. Diese treten besonders bei der Behandlung von Vormischungen auf, die ein Dispergiermittel für den Ruß enthalten. Demgemäß wurde bisher meist so verfahren, daß zur Verstellung solcher Vormischungen Salze und Säuren zugesetzt wurden, weil die Anwesenheit von Salz eine gleichmäßige Teilchengröße gewährleistet. Nichtsdestoweniger werden die Vorteile bei der Verwendung von Salz zumindest teilweise durch bestimmte Nachteile wieder aufgewogen. So wurde z. B. gefunden, daß ein Rest-Salzgehalt im Koagulat einen ungünstigen Einfluß auf die Hitzestabilität während der folgenden Nachbehandlung ausübt. Der hohe Gehalt an hydrophilen Salzen hat darüber hinaus einen ungünstigen Einfluß auf die Qualität des Kautschuks.

Die steigende Nachfrage nach hochgefüllten Kautschuk-Ruß-Vormischungen, besonders solchen, die hoch- und höchstabriebfeste Ofenruße enthalten, hat neue Probleme hinsichtlich der Koagulationstechnik und der Verarbeitung aufgeworfen. Die Koagulation von wäßrigen Kautschuk-Ruß-Dispersionen mit hohem Rußanteil nach den herkömmlichen Methoden ergibt eine pulvrige Krume von schlechter Teilchenbeschaffenheit. Ein erheblicher Anteil der Feinstteilchen einer solchen Krume geht während der Waschung und Filterung verloren. Der Rest wird durch den Trocknungsschritt durchgeschleppt und bildet einen schweren, dichten Kuchen, der schwierig zu trocknen und zu ballen ist.

Diese Nachteile lassen sich mit Hilfe des beanspruchten Verfahrens verhindern.

Ziel dieser Erfindung ist es, ein Koagulat bzw. eine Krume von gleichmäßiger Teilchengröße mit einem niederen Gehalt an Feinstteilchen und einer Teilchenbeschaffenheit, die ein leichtes Trocknen und Ballen in den herkömmlichen Vorrichtungen erlaubt, zu erzeugen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Kautschuk-Ruß-Vormischung, durch Fällen eines Gemisches aus einem Synthesekautschuklatex, der durch Emulsionspolymerisation unter Verwendung eines seifenartigen Emulgators hergestellt Verfahren zum Herstellen einer Synthesekautschuk-Ruß-Vormischung

Anmelder:

Ashland Oil & Refining Company,

Houston, Tex. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Chem. Dr. phil. E. Sturm, Patentanwalt,

München 23, Leopoldstr. 20

Als Erfinder benannt:

Gerald M. Barclay, Baytown, Tex. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 15. April 1960 (22 460)

worden ist, und einer wäßrigen Ofenrußdispersion mit Säuren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Rußdispersion verwendet wird, die das saure Fällungsmittel enthält.

Als Synthesekautschuke werden Homopolymerisate von Butadien-1,3, 2-Methyl-butadien-l,3, 2-ChIorbutadien-1,3, Piperylen, 2,3-Dimethyl-butadien-l,3 sowie Polymerisate aus Mischungen dieser konjugierten Diene verwendet. Auch Mischpolymerisate der genannten Diene mit einem oder mehreren x-Olefinen können verwendet werden.

Zur Herstellung der Vormischungeu nach dem beanspruchten Verfahren können Strecköle beliebiger Art mitverwendet werden.

Die Art und Weise, wie die angesäuerten, wäßrigen Rußdispersionen hergestellt werden, ist nicht Gegenstand der Erfindung. Vorzugsweise wird jedoch die Säure zu der wäßrigen Rußdispersion zugesetzt. Wenn die Vormischung mit einem Strecköl versetzt werden soll, so kann dies gleichzeitig geschehen. Das Strecköl kann aber auch dem Latex oder in das Koagulationsgefäß als dritte Komponente mit dem Latex und der Rußdispersion zugegeben werden. In jedem Fall wird der Rußdispersion genügend Säure zugesetzt, um die als Emulgator verwendete Seife in die entsprechende Fettsäure überzuführen und den Latex zu koagulieren. Für eine gründliche Durchmischung der dispergierten Stoffe muß gesorgt werden.

Die für die Koagulation verwendete Säure kann eine beliebige organische oder Mineralsäure sein. Der pH-Wert der koagulierten Mischung beträgt

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etwa 2,5 bis 3. Die Koagulationstemperatur in dem beschriebenen Koagulationsverfahren richtet sich nach der jeweilig herzustellenden Vormischung. Im allgemeinen hat sich jedoch eine Temperatur von 35 bis 50⁰C als geeignet erwiesen. Wenn die Koagulation unter Verwendung gleichzeitiger Rühr- und Zerkleinerungsvorrichtungen durchgeführt wird, kann die Teilchengröße bis zu einem bestimmten Maß durch Änderung der Scherwirkungen kontrolliert werden. Im allgemeinen kann gesagt werden, daß, je weicher und klebriger das Koagulat ist, desto intensiver muß die Rühr- und Zerkleinerungswirkung sein, um die gewünschte Teilchengröße zu erhalten.

Das nach dem beanspruchten Verfahren erhaltene Koagulat kann leicht getrocknet werden. Wenn die Koagulation der Ruß-Latex-Vormischung nach dem beanspruchten Verfahren durchgeführt wird, erhält man ein Koagulat, das weniger Feinstteilchen enthält und eine bessere Struktur besitzt, als wenn die Säure zu der Mischung der beiden Latizes zugegeben wird. Das trifft insbesondere bei Vormischungen mit hohem Ruß- und Ölgehalt zu. Es treten somit weniger Verluste an Material auf, und das Produkt kann leichter und schneller getrocknet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der nachstehenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1 (Vergleichsversuch)

Für die Herstellung einer ölgestreckten Kautschuk-Ruß-Vormischung, die 100 Teile Butadien-Styrol Kautschuk, 75 Teile Ofenruß und 37,5 Teile Öl enthält, wurden ein Emulsionspolymerisat mit hoher Mooney-Viskosität, ein hocharomatisches Strecköl als 50%ige wäßrige Dispersion und eine 8%ige wäßrige Dispersion von sehr hoch abriebfestem Ofenruß, ohne Verwendung eines Dispergiermittels, verwendet. Die Strömungsgeschwindigkeiten, mit denen der Latex, die Öldispersion und die Kohlenstoffdispersion zusammengebracht wurden, betrugen 9,1,4 und 16,5 l/Min. Die resultierende Mischung wurde durch eine Homogenisierungszone und dann in die Koagulationsvorrichtung geschickt, wo eine 0,5%ige wäßrige Schwefelsäure mit der Geschwindigkeit von 4,5 l/Min, zugesetzt wurde. Die Rotorgeschwindigkeit betrug 600 Umdr./Min., und es wurde eine Koagulationstemperatur von 38 bis 43⁰C eingehalten. Der pH-Wert betrug etwa 3,0. Eine Krume mit einer Teilchengröße von 0,3 bis 0,6 cm wurde erhalten. Die zurückbleibende Flüssigkeit war infolge hohen Feinstrußgehaltes dunkel und schlammig. Nach dem Trocknen zeigte sich, daß die Krume wegen seines Mangels an Struktur leicht wieder zerfiel.

Beispiel 2

Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Abänderung, daß die Säure vorher zu der Öl- und Rußdispersion zugegeben wurde. Eine Krume von regelmäßigerer Teilchengröße von etwa 0,6 cm wurde erhalten. Die Restfiüssigkeit war fast klar und zeigte somit an, daß keine wesentlichen Mengen Feinstteilchen in ihr enthalten waren. Das Koagulat hatte ein besseres Gefüge, und die Krume neigte nicht zum Zerfallen.

Beispiel 3 (Vergleichsversuch)

Es wurde ein Vormischung unter Verwendung eines Butadien-Styrol-Kautschuk-Latex mit 23,5% gebundenem Styrol, der durch Emulsionspolymerisation in Gegenwart einer Harzsäureseife erhalten worden ist, eines hochabriebfesten Ofenrußes und eines Naphthenöles hergestellt. Die Dispersion aus Ruß und Öl wurde in die Koagulationsvorrichtung zusammen mit getrennten Strömen von Säure und Latex geführt, die so bemessen waren, daß 52 Teile Kohlenstoff und 10 Teile Öl auf 100 Teile des Polymerisationsproduktes anfielen. Die Rotorgeschwindigkeit betrug 700 Umdr./ Min. Die Größe der Krume schwankte zwischen 0,3 und 1 cm und enthielt Feinstteilchen. Die Struktur der Krume war schlecht und neigte zum Zerfallen.

Beispiel 4

Das Verfahren nach Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei die Säure jedoch zu der Rußdispersion zugegeben wurde. Es wurde eine Krume von einheitlicherer Teilchengröße von etwa 0,6 cm erhalten. Sie wies nur wenige Feinstteilchen und eine bessere Struktur auf.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen einer Kautschuk-Ruß-Vormischung durch Fällen eines Gemisches aus einem Synthese-Kautschuk-Latex, der durch Emulsionspolymerisation unter Verwendung eines seifenartigen Emulgators hergestellt worden ist, und einer wäßrigen Ofenrußdispersion mit Säuren, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rußdispersion verwendet wird, die das saure Fällmittel enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Rubber Age, Bd. 86 (1959/60), S. 647 bis 649;
Noble, »Latex in Industry«, 2. Auflage (1953), S. 193 und 348.

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