DE1231003B

DE1231003B - Fuellmittel fuer natuerlichen oder synthetischen Kautschuk

Info

Publication number: DE1231003B
Application number: DED17589A
Authority: DE
Inventors: Dr Robert Schrauf; Arthur Frey
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1954-04-17
Filing date: 1954-04-17
Publication date: 1966-12-22
Also published as: GB804834A; NL97581C; CH338965A; FR1149665A; NL196492A; BE537432A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

InL CL:

C08c

Deutsche Kl.: 39 b-5/07

Nummer: 1231003

Aktenzeichen: D17589IV d/39 b

Anmeldetag: 17. April 1954

Auslegetag: 22. Dezember 1966

Füllmittel finden in der Technik als Fabrikationszusatz für vielerlei Stoffe, wie Kautschuk, Kunstharze, Papier, Gewebe, Leder usw., eine breite Anwendung und bestehen im allgemeinen aus feinverteilten indifferenten Stoffen, z. B. plastischen Tonen, Kaolinen, Talkum oder auch aus feinteiligen Oxyden, Silikaten oder Carbonaten. Je nach dem Verwendungszweck sollen sie als echte Füllstoffe oder Beschwerungsmittel dienen oder auch bestimmte Wirkungen, wie etwa eine Verstärkung des gefüllten Grundstoffes, ausüben. Danach richtet sich auch ihre Auswahl und ; Vorbehandlung bzw. Herstellung, da sowohl Naturstoffe als auch andererseits nach verhältnismäßig komplizierten Darstellungsmethoden erzeugte Spezialprodukte benutzt werden. 15J

Es ist auch bekannt, Mischungen von Ton, Alaun, Kalk und gegebenenfalls Calciumcarbonat als Füllstoff z. B. für die Papierherstellung zu verwenden. Beim Zusammenbringen dieser Mischungen mit Wasser setzt sich Alaun mit Kalk zu Calciumsulfat und Aluminiumhydroxyd um, das als gelatinöse ! Masse den Ton bzw. die Calciumcarbonatteilchen i umhüllt.

Nach einem anderen bekannten Verfahren werden zur Herstellung tintenfester, harzgeleimter Papiere dem Faserbrei Füllstoffe, wie Kaolin oder Barium- ; sulfat, zugesetzt, wobei der mit Wasser aufgeschlämmte Füllstoff mit Ätzkalk versetzt wird und darauf der Ätzkalk mit Säuren versetzt wird, wobei sich schwerlösliche oder unlösliche Calciumsalze bilden. Ferner ist es auch bekannt, Kaolin mit Alkali- oder Erdalkalihydroxyden zusammen im trockenen Zustand auf eine Temperatur von wenigstens 600⁰C zu erhitzen und umzusetzen.

Die nach diesen bekannten Verfahren hergestellten Füllstoffe sind jedoch jeweils nur für einen bestimmten ^: Anwendungszweck verwendbar, der z. B. entweder in einer echten Füllung oder Beschwerung zu sehen ist.

Nach einem anderen Verfahren wird vorgeschlagen, Aluminiumsilikate, vorzugsweise Bentonite, mit Erdalkalihydroxyd in wäßriger Aufschlämmung bei erhöhtem Druck und bei erhöhten Temperaturen, z. B. 180 bis 200⁰C, umzusetzen und gegebenenfalls einer Säurenachbehandlung zu unterziehen, wobei man zu Produkten gelangt, welche sowohl als Füllstoffe für Elastomere, aber auch als Verdickungsmittel· für ·" organische Flüssigkeiten, als Sedimentationsverzögerer. und als Trägerstoffe für z. B. Insektizide Verwendung, finden. . ,

Besondere Anforderungen werden an solche Füll-. stoffe gestellt, welche in mechanisch beanspruchten. Gegenständen aus natürlichem oder synthetischem Füllmittel für natürlichen oder synthetischen
Kautschuk

Anmelder:

Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt

vormals Roessler, Frankfurt/M., Weißfrauenstr. 9

Als Erfinder benannt:
Dr. Robert Schrauf, Bonn;
Arthur Frey, Frankfurt/M.

Kautschuk zum Einsatz gelangen. Für diese Anwendungsbereiche mit ihren hohen Anforderungen sind jedoch die zuvor genannten Füllstoffe wenig geeignet.

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von mit einem Erdalkalihydroxyd bei erhöhter Temperatur unter Druck in wäßriger Aufschlämmung behandelten Naturstoffen, welche überwiegend aus Siliciumdioxyd bestehen, als Füllmittel für natürlichen oder synthetischen Kautschuk.

Durch diese Hitze-Druckbehandlung erfolgt eine gegenüber dem Ausgangsstoff überraschend starke irreversible Auflockerung, durch die das Litergewicht des Aufschlußproduktes auf ein Zehntel oder weniger der Ausgangsstoffe verringert wird.

Als Ausgangsmaterial zur Herstellung des erfindungsgemäß angewandten Füllmittels kommen besonders solche wohlfeilen Naturstoffe in Betracht, welche im wesentlichen oder ganz aus Siliciumdioxyd bestehen bzw. dieses in Mengen von mehr als 85%, vorzugsweise von mehr als 90%, enthalten. Derartige Naturprodukte sind vor allem Sand, Kieselgur oder QuarzmehL Man kann zur Gewinnung des Füllmittels nach der Erfindung hochkieselsäurehaltige Materialien, auch im Gemisch mit anderen aufschließbaren Stoffen, insbesondere Silikaten, verwenden, sei es, daß es sich um in der Natur vorkommende oder willkürlich, hergestellte Gemische, beispielsweise mit Bentonit oder Ton, handelt.

Als Aufschlußmittel für die hydrothermale Druckbehandlung sind Erdalkalihydroxyde geeignet. Am einfachsten erfolgt der Aufschluß mit gelöschtem Kalk.

609 748/446

Zur hier nicht geschützten Herstellung der Füllmittel werden die genannten Ausgangsstoffe mit Erdalkalihydroxyden in wäßriger Aufschlämmung bei Temperaturen zwischen 150 und 280° C unter Druck behandelt. Man kann, wenn der Aufschluß beispielsweise mit Kalk durchgeführt war, den gebundenen Kalk aus dem entstandenen Silikat durch eine Nachbehandlung mit Säure oder sauer wirkenden Mitteln teilweise oder vollständig wieder abspalten oder auch extrahieren, so daß. das. Füllmittel in Form -von .neutralem oder saurem Calciumsilikat oder auch als praktisch von Calciumoxyd freies Siliciumdioxyd zur Anwendung gelangt.

Füllmittel nach der Erfindung zeichnen sich gegenüber der Mehrzahl der sehr gebräuchlichen inaktiven Füllstoffe dadurch aus, daß sie trotz ihres stark aufgelockerten, Gefüges in großen Mengen in Kautschuk eingearbeitet'werden 'können. Besonders überraschend ist die Feststellung, daß die erfindungsgemäßen Füllmittel, auch ohne daß ihre Feinteiligkeit der der bekannten hochaktiven verstärkenden Füllstoffe unbedingt entsprechen muß, in Kautschuk als aktive Füllstoffe wirken und die mechanischen Eigenschaften, im Sinne einer Verstärkung, verbessern.

Beispiel

Ein gemäß der Erfindung verwendetes Füllmittel wurde in seiner Wirkung in Naturkautschuk mit je einem handelsüblichen Produkt und einem mit Erdalkalihydroxyd ,behandelten Aluminiumsilikat verglichen. Die drei Kautschukmischungen enthielten bei sonst gleicher Zusammensetzung jeweils 80 Teile des zu untersuchenden Füllmittels auf 100 Teile Kautschuk. Es wurden folgende Füllmittel verwendet: In Mischung 1:

Füllstoff A, ein handelsübliches natürliches Silikat, das mit 1 bis 4% Fettsäuren bzw. deren Salzen überzogen worden ist.
In Mischung 2:

Füllstoff B, durch hydrothermale Druckbehandlung aufgeschlossener Bentonit, Verhältnis SiO₂ zu CaO 1:1.-

In Mischung 3 (gemäß Erfindung): ■;'

Füllstoffe, durch hydrothermale Druckbehandlung aufgelockerter Quarzsand, Verhältnis SiOI zu CaO wie 1: 0,75. ^:

Die Mischungen 1 bis 3 hatten folgende Zusammensetzung: .

Zusammensetzung

Gewichtsteile
Mischung 1

Gewichtsteile
Mischung 2

Gewichtsteile
Mischung 3

Smoked Sheets

Füllstoff A

Füllstoff B ,

Füllstoff C gemäß Erfindung

Stearinsäure

Zinkoxyd

Magnesiumoxyd .,;.

Paraffmöl

Phenyl-jS-naphthylamin

Mischung aus Di-2-benzthiazyldisulfit mit basischen

Beschleunigern

Schwefel .... ../."

100
80

5
5
1

1,3

2,5

100

80

3,2 4,0

100

80

3
8
5
5
1

3,2 4,0

Die Vulkanisationstemperatur beträgt 150⁰C.

Die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften der Vulkanisate ergab für die verschiedenen Mischungen Werte gemäß nachstehender Tabelle.

Vulkanisationszeit
(Min.)

Zerreißfestigkeit
(kg/cm^a)

Modul

300%

(kg/cm²)

Bruchdehnung (7o) Elastizität

Shorehärte
(⁰A)

Kerbzähigkeit (kg/cm)

5	.138	78
8	146	80
10	142	79
15	143	81
20	138	79
5	140	111
8	139	106
10	145	109
15	' 138	105
20	138	104

Mischung

435 451 441 449 452

Mischung

385 386 393 • 406 54
54
54

55
55
55

41	70	5,0
41	71	4,2
42	70	5,1
—	—	4,6
—	—	5,4

3,6
3,9
3,2
3,6
3,5

Vulkanisations-

zeit
(Min.)

Zerreißfestigkeit
(kg/cm²)

Modul

300%

(kg/cm²)

Bruchdehnung

Elastizität

Shorehärte

CA)

Kerbzähigkeit (kg/cm)

	132	Mischung 3	43	71
209	131	467	45	72
202	127	459	43	75
210	118	477	—	—
199	107	454	—	—
199	521

10
15
20

Die Zusammenstellung läßt erkennen, daß die FüllstoffeB und C Vulkanisate ergeben, deren Eigenschaften dem mit dem bekannten Füllmittel A erhaltenenVulkanisat, insbesondere in Härte und Kerbzähigkeit deutlich überlegen sind. Die Mischung 3 gemäß der Erfindung ergibt bei etwa gleicher Härte wie Mischung 2 jedoch eine noch höhere Kerbzähigkeit, einen höheren Modul, eine höhere Bruchdehnung und Zerreißfestigkeit.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung von mit einem Erdalkalihydroxyd bei erhöhter Temperatur unter Druck in wäßriger 6,9 6,9 6,9 6,5 8,8

Aufschlämmung behandelten Naturstoffen, die überwiegend aus Siliciumdioxyd bestehen, als Füllmittel für natürlichen oder synthetischen Kautschuk.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 244 779, 634 790, 727;

französische Patentschrift Nr. 974071; britische Patentschriften Nr. 522 271, 713 468; USA.-Patentschriften Nr. 2 307 239, 2 665 996.

609 748/446 12.66 © Bundesdruckerei Berlin