DE1570185C - Verfahren zur Koagulation von Kaut schuklatices - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Koagulation von Kautschuklatices, bei dem die Kautschuklatices mit einem Koagulationsmedium, das gegebenenfalls auch Elektrolyte, Aufrahmmittel oder Schutzkolloide enthält, zu einer Mischung vermischt werden und die Koagulation vollständig unter Trennung in latexfreies Serum und Koagulat erfolgt. Die Kautschuklatices betreffen insbesondere synthetische Kautschuklatices, die durch Emulsionspolymerisation in Gegenwart vorwiegend anionischer Emulgatoren hergestellt worden sind.

Bekannt ist ein vielfach benutztes Verfahren zur Aufarbeitung von Kautschuklatices, bei dem der Latex in erster Stufe durch Vermischen mit einer Salzlösung oder einem anderen Aufrahmungsmittel aufgerahmt wird. Durch kontinuierliches Eintragen der erhaltenen homogenen Latexcreme in ein saures Koagulationsmedium bei gleichzeitigem wirksamen mechanischen Rühren erfolgt die Koagulation des Latex. Die Flockengröße kann hierbei durch Zusätze von Schutzkolloiden wie Leim variiert werden. Nach einer gewissen Verweilzeit, die für die weitgehende Konvertierung des Emulgators in die entsprechende freie Säure notwendig ist, erfolgt die Abtrennung der Kautschukkrümel vom Serum im allgemeinen auf mechanisch bewegten Schwingsieben, der sich der Wasch- und Trocknungsprozeß anschließt.

Das beschriebene Verfahren wird in mehreren kaskadenförmig hintereinandergeschalteten Rührbehältern durchgeführt, die untereinander durch Überlauf oder Sctvwingsiebe verbunden sind.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren kann auf den Zusatz von Salzlösungen und zumeist auch Schutzkolloiden nicht verzichtet werden, da diese Stoffe überhaupt erst eine Flockenbildung bei der Koagulation ermöglichen. Ohne ihren Zusatz würden bei der reinen Säurekoagulation große Klumpen mit Einschlüssen von nichtkoaguliertem Latex entstehen, die die Konvertierung des Emulgators in die freie Säure und den Effekt des Waschprozesses stark verringern würden. Als Resultat entstünde ein Festkautschuk mit erheblich verminderten technologischen Eigenschaften.

Trotz dieser Schwierigkeiten ist bereits nach der deutschen Auslegeschrift 1 051 484 ein Verfahren zur reinen Säurekoagulation des Kautschuklatex bekannt. Die bei der reinen Säurekoagulation auftretenden Schwierigkeiten, die auf der hohen Klebrigkeit des Primärkoagulates beruhen und eine normale Flockenbildung unmöglich machen, werden nach dem bekannten Vorschlag dadurch überwunden, daß der Latex mittels eines unter Überdruck stehenden gasförmigen Mediums von unten in eine säulenförmige, das saure Koagulationsmedium enthaltende, erste Zone eingesprüht wird. Die bei diesem Prozeß anfallenden schwammähnlichen Agglomerate werden nach oben geschwemmt und in einem durch Überlauf verbundenen zweiten Behälter mit hochtourigem Rührer in kleinere Flocken zerschlagen. Die Flocken werden in üblicher Weise vom Serum getrennt, das mindestens teilweise nach entsprechender Ansäuerung und Erwärmung dem säulenförmigen Koagulationsbehälter von unten wieder zugeführt wird. Nach dem bekannten Vorschlag soll das Koagulationsmedium einen pH-Wert von 1 bis 3,5, vorzugsweise aber von 1,5 bis 3 haben und liegt somit im Bereich clijr bisher bekannten Verfahren.

Alle bekannten Verfahren und Technologien ergeben letztendlich Kautschukflocken, die in einem sauren Medium unter mechanischem Rühren zur Durchmischung von Latex und Fällungsmittel erhalten werden. Die Verfahren zwingen folgerichtig zu relativ hohen Verweilzeiten zur vollständigen Koagulation und Waschung. Für das Waschen werden relativ große Mengen Wasser gebraucht. Die bekannten Verfahren sind außerdem darauf angewiesen, min-"

ίο destens einen Teil der flüssigen Phase als Schwemm- und Treibmittel für die Kautschukflocken zu benutzen. Normalerweise muß die flüssige Phase mit einer solchen Geschwindigkeit den Koagulationsgefäßen zudosiert werden, daß sich das Volumenverhäitnis von Latex und im Kreise gefahrenem Schwemmittel wie 1: 2,5 verhält.

Allen beschriebenen bekannten Verfahren ist außerdem gemeinsam, daß infolge der Säuredosierung in das in großer Menge als Schwemmittel verwendete Kreislaufserum das Koagulationsmedium maximal 0,5% Schwefelsäure, im allgemeinen 'jedoch noch eine wesentlich geringere Konzentration enthält.

Infolge der großen Abmessungen der Rührbehälter für die Koagulation, den Verweilzeit- und Waschprozeß, der Schwingsiebe bzw. der Siebbandstraßen und der Einrichtungen für die mechanische Vorentwässerung benötigen derartige Kautschukaufarbeitungsanlagen hohe Investitionskosten. Die Instandhaltung und Reinigung der für die Trennung der Kautschukkrümel vom Serum verwendeten Siebvorrichtungen ist aufwendig. Vor allem erhöht sich der Wartungs- und Reinigungsaufwand sprunghaft, wenn in der gleichen Anlage mehrere Typen hintereinander aufgearbeitet werden sollen. Der bereits oben erwähnte Nachteil des zuerst beschriebenen Verfahrens, hervorgerufen durch den zusätzlichen Aufwand an Auf rahmungsmitteln und Waschwasser, wird bereits durch das zweite vorgeschlagene Verfahren teilweise beseitigt, ohne daß jedoch dadurch die technischen Einrichtungen wesentlich vereinfacht werden. Nach der deutschen Auslegeschrift 1 051 484 werden benötigt: Eine Koagulationssäule mit Einsprühvorrichtung, ein Rührbehälter mit hochtourigem Rühraggregat, eine Wascheinrichtung ähnlich dem herkömmlichen Verfahren und Einrichtungen zur mechanischen Vortrocknung.

All diese in den Verfahren begründeten Unzulänglichkeiten erfordern aufwendige technische Lösungen und begrenzen den ökonomischen Nutzeffekt der Verfahren und Anlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, durch welches der Gesamtaufwand der Koagulation von Kautschuklatices erheblich reduziert wird, und zwar durch minimalen Aufwand an Einsatzstoffen und technischen Mitteln, ohne die Qualität des Festkautschuks negativ zu beeinflussen.

Gemäß der Erfindung wird bei dem obengenannten Verfahren die Mischung in der Weise mechanisch durchgeknetet, daß das entstehende Koagulat Scherkräften unterständiger Ausbildung neuer Oberflächen ausgesetzt wird.

Damit ist erreicht, daß der Gesamtaufwand für die Koagulation erheblich vermindert ist. Die Vorteile im Hinblick auf die Qualität des Rohkautschuks bestehen darin, daß die Konvertierung der in den Latices vorhandenen Emulgatoren in die freien Säuren quantitativ erfolgt.

Der Eisengehalt im Festkautschuk, besonders bei Latices, die durch stark eisenhaltige Redoxpolymerisations-Rezepturen hergestellt worden sind, liegt sehr niedrig, wodurch bei lichtechter Stabilisierung hellere Rohkautschuke mit besseren Lichtechtheitseigenschaften entstehen.

Insbesondere wird die unvollständige Konvertierung der Emulgatoren, die durch die Bildung eines alkalihaltigen Komplexsalzes in schwach saurem Medium entstehen kann, vermieden.

Deshalb unterscheiden sich nach diesem Verfahren aufgearbeitete Kautschuke durch das Nichtvorhandensein von gebundener Säure.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht zusätzlich darin, daß die Schwefelsäuremenge an die theoretisch zur Konvertierung notwendige Menge angenähert werden kann, keine weiteren Aufrahmungsmittel erforderlich sind und durch die Besonderheiten des Verfahrens die notwendigen Waschwassermengen gegenüber den bisher bekannten Technologien stark vermindert werden können.

Zweckmäßigerweise wird die Mischung durch gemeinsames Zerstäuben mit dem Koagulationsmedium vorkoaguliert.

Das Verfahren soll nachstehend näher erläutert werden: Kautschuklatex und zur Koagulation notwendige Mengen an Säure — in Sonderfällen unter Zusatz anderer Elektrolyte bzw. Aufrahmungsmittel — werden in ein kontinuierlich arbeitendes Misch- und Knetaggregat dosiert, wodurch eine vollständige Durchmischung von Fällmittel und Latex gewährleistet und damit eine vollständige Koagulation erzielt wird. Kautschuklatex und Säure können dem Misch- und Knetaggregat in vorgemischter Form zugeführt werden. Die primär anfallende schwanunartige, vorkoagulierte Masse scheidet sich im Verlauf des Knetprozesses in das wäßrige Serum und eine zusammenhängende vlies- oder fellartige Kautschukmasse. Die Koagulation ist also nicht an resultierende Kautschukflocken gebunden.

Die Trennung zwischen Kautschukmasse und Serum kann im gleichen Aggregat in einem unmittelbar an die Knetstrecke anschließenden Seiherteil erfolgen, wobei die Kautschukmasse durch den mechanischen Preßvorgang von Serumresten weitgehend befreit wird. Wiederum im gleichen Aggregat kann sich eine Zone mit Waschwasserzuführung, Knetstrecke und erneutem Seiherteil anschließen, um den Waschprozeß zu ermöglichen. Das Waschwasser wird zweckmäßigerweise als Destillat oder als enthärtetes Wasser eingesetzt. Als Misch- und Knetaggregat sind z. B. ein- oder zweiwellige Extruder bzw. alle Maschinen einsetzbar, die bei diesem Prozeß Misch- und Knetwirkung besitzen.

Die Trocknung der Kautschukmasse erfolgt anschließend in üblicher Weise.

Das Serum kann zur Verdünnung der zur Koagulation eingesetzten hochprozentigen Säure teilweise verwendet werden, während das Waschwasser verworfen wird.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus folgendem Beispiel.

Die Latexkoagulation und der anschließende Waschprozeß werden in einem einwelligen Schneckenextruder herkömmlicher Bauart durchgeführt, dessen Spritzkopf entfernt ist. Der äußere Durchmesser der wasserkühlbaren Schnecke beträgt D = 90 mm, ihre

ίο Länge 15 D.

Bei einer über die gesamte Länge konstanten Schneckensteigung von IZ) und einer Stegbreite von 0,1 D nimmt die Gangtiefe von der Einzugszone zur Ausstoßzone von 10 mm auf 2,4 mm ab. Die Umdrehungszahl der Schnecke liegt bei 100 UpM. In die Einzugszone der Schnecke wird ein zuvor nicht aufgerahmter Latex mit einem Feststoffgehalt von 200 g/l in einer Geschwindigkeit von 1201/Std. und eine 2,4°/oige wäßrige Schwefelsäure in einer Geschwin-

ao digkeit von 40 l/Std. derart dosiert, daß die verdünnte Schwefelsäure, in Förderrichtung gesehen, vor der Einflußstelle des Latex zufließt. Die durch die Schneckenförderung hervorgerufene Durchmischung von Latex und Säure bewirkt die sofortige Koagula-

»5 tion des Latex zu einem schwammförmigen zusammenhängenden Koagulat, das sich im Förderungsverlauf von der Einzugszone zur Ausstoßzone infolge der Kompression und der damit verbundenen Durchknetung in ein nur noch etwa 2O°/o Serum enthaltendes, zusammenhängendes Kautschukfell und das saure Medium trennt. Das mit einer Schwefelsäurekonzentration von 0,5 °/o anfallende Serum wird mit einer Geschwindigkeit von 40 l/Std. in den Vorratsbehälter für verdünnte Schwefelsäure zurückgeführt und durch Zugabe von 0,8 kg Schwefelsäure (Konz.)/ Std. auf eine 2,4%ige Schwefelsäurelösung eingestellt, die erneut zur Koagulation verwendet wird.

Das auf einem grobmaschigen Sieb vom Serum abgeuennte Koagulat wird nunmehr in einen Extruder mit den gleichen technischen Daten, wie oben beschrieben, zusammen mit dem Waschwasser eingetragen, das in einer Geschwindigkeit von 72 l/Std. zufließt, so daß die für den Waschprozeß benötigte Wassermenge 3 Vkg Festkautschuk beträgt. Im Verlauf der gemeinsamen Förderung von Kautschuk und Waschwasser erfolgt eine innige Durchmischung beider Komponenten.

Am Extruderausgang wird das gewaschene Kautschukfell auf einem Sieb von der Waschflüssigkeit abgetrennt und mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 15 bis 20% nach einer Grobzerkleinerung zur Trocknung gegeben.

In nachfolgender Tabelle werden einige charakteristische Daten aufgeführt, die den Unterschied der beiden gegenübergestellten Aufarbeitungsverfahren demonstrieren. In beiden Fällen ist der gleiche auf der Basis einer Eisenpyrophosphat-Rezeptur polymerisierte Latex verwendet.

Probe

Asche-Gehalt

»/0 Fe-Gehalt

Organische
Säuren

Seife

Weißgehalt einer hellen Mischung

nach

48 Stunden Xenonlicht

Nullstufe

Erfindungsgemäße Verfahrensführung

Mittels Salzlösung aufgerahmt.

0,075
0,4

8,0
7,6

0,0
0,4

83 80

79 75

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Koagulation von Kautschuklatices, bei dem die Kautschuklatices mit einem sauren Koagulationsmedium, das gegebenenfalls auch Elektrolyse, Aufrahmmittel oder Schutzkolloide enthält, zu einer Mischung vermischt werden und die Koagulation vollständig unter Trennung in latexfreies Serum und Koagulat erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in der Weise mechanisch durchgeknetet wird, daß das entstehende Koagulat Scherkräften unter ständiger Ausbildung neuer Oberflächen ausgesetzt wird. '

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung durch gemeinsames Zerstäuben mit dem Koagulationsmedium vorkoaguliert wird.