DE1592914C3 - Verfahren zum Herstellen eines für Kautschukmassen geeigneten Füllmittels sowie dessen Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines für Kautschukmassen geeigneten Füllmittels in Form eines nicht abfärbenden Kohlenstoff-Produktes und dessen Verwendung. Kohlenstoff als Füllmittel zu verwenden ist bekannt. Da hierdurch hohe Zerreißfestigkeiten erhalten werden, sind Ruße die bevorzugten Füllmittel und Zusatzmittel für derartige Massen gewesen. Da Ruße jedoch relativ kostspielig sind, sind gelegentlich Ruße, die durch Vermählen metallurgischen Kokses hergestellt werden, als Füllmittel angewandt worden. Diese Ruße und verwandte Ruße wurden bei billigen Kautschukprodukten angewandt, da Polymerisate, die dieselben enthalten, schlechtere Eigenschaften im Vergleich zu ähnlichen Massen aufweisen, die mit echten Rußen gefüllt sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Füllmittel zu schaffen, das zum Herstellen von polymeren Masen geeignet ist, deren Eigenschaften denjenigen Masen überlegen sind, die die oben genannten Ruße od. ä. herkömmliche vermahlene Ruße enthalten.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß Kohle in einer nicht oxidierenden Atmosphäre auf eine durchschnittliche Teilchengröße von nicht über 2,5 Mikron zerkleinert und sodann das zerkleinerte Produkt bis zum Einarbeiten in eine Kautschukmasse gegenüber Oxidation geschützt wird. Als Kohle kann dabei Anthrazit angewandt werden.

Das derart hergestellte Füllmittel eignet sich zur Verwendung in Form von Naturkautschuk, Elastemerer auf der Grundlage von Styrol-Butadien-Copolymeren, Butadien-Acrylnitril-Copolymeren, Butylkautschuk, Äthylen-Propylen-Diolefinterpolymeren, Polyisopren, Chloropren oder Fluoropren.

Durch das Zerfallen des Kokses werden die Teilchen mit sehr hoher Reaktionsfähigkeit ausgebildet, und zwar möglicherweise auf Grund des Zerreißens von Bindungen. Dies kann während des Mahlens auftreten. Derartige zerrissene Bindungen setzen sich mit dem Luftsauerstoff um und verlieren hierdurch ihre Reaktionsfähigkeit. Wenn jedoch ein ausreichender Schutz in der erfindungsgemäßen Weise vorgesehen wird, können sich diese Bindungen mit anderen Bestandteilen der Polymerisate umsetzen und zu Polymerisaten bzw. Kautschuken mit physikalischen Eigenschaften führen, die ausgezeichnet sind.

Zusätzlich zu den erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen übersteigen die bevorzugten erfindungsgemäßen Koksformen erheblich die ASTM Vorschriften für »nicht abfärbende Ruße«.

Als bevorzugtes Strömungsmittel in den zur Anwendung kommenden Zerkleinerungsmühlen wird Wasserdampf verwendet, dessen Geschwindigkeit beläuft sich angenähert auf Schallgeschwindigkeit bei 370 bis 430° C und einem Düsendruck von 7 bis 10,5 kg/cm- in dem Zerkleinerungsabschnitt der Mühle.

Die Klassifizierungsanordnung der Mühle wird so betätigt, daß Teilchen mit 5 Mikron oder kleiner abgetrennt werden und das Zerkleinern wird fortgesetzt, bis sich die Teilchengrößen-Verteilung wie folgt beläuft: 99% kleiner als 5 Mikron, 50% kleiner.als 1,5 Mikron, 10% kleiner als 0,5 Mikron (Gewichtsprozent).

Man arbeitet sorgfältig dahingehend, daß Sauerstoff ausgeschaltet wird und das Wasser, aus dem der Wasserdampf hergestellt wird, wird vorzugsweise vor dem Eintritt in den Waserdampfboiler entlüftet. Die gesamte Vorrichtung ist mit einer Isolierung bedeckt, um die Kondensation an den Wänden der Mühle zu unterdrücken.

• Während sich das Füllmittel in der Klassifizierungsanordnung befindet, wird dasselbe mit angenähert 0,1 bis 1 % bezogen auf das Gewicht des Füllmittels mit Zinkstearat übersprüht. Um die schädliche Wirkung eines Inberührungkommens mit Sauerstoff zu verhindern, werden die Teilchen vorzugsweise einzeln mit dem Zinkstearat überzogen, bis ein relativ einheitlicher Überzug erhalten worden ist.

Wenn das in der beschriebenen Weise erhaltene überzogene Füllmittel in Naturkautschukmassen verwendet werden soll, die angenähert 65 Teile pro 100 Teile Kautschuk aufweisen, schmilzt das Überzugsprodukt während der normalen Schmelz- und Vulkanisationsverfahren, die in herkömmlicher Weise zur Durchführung kommen. Die erhaltenen Kautschukmassen zeigen eine Zerreißfestigkeit vergleichbar mit der durchschnittlichen Zerreißfestigkeit, wie man sie dann erhält, wenn herkömmliche Thermoruße angewandt werden und weist einen hervorragenden Elastizitätsmodul auf.

Wenn auch harte Kohlen, insbesondere Anthrazit für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt sind, kann auch jede andere Kohle angewandt werden, die ausreichend mechanisch fest ist, um auf die oben angegebene Teilchengrößen-Verteilung zerkleinert zu werden. Im allgemeinen ist es bevorzugt, daß die Kohlen etwa 5,0 bis etwa 30% flüchtige Anteile enthalten.

Um günstige Ergebnisse zu erzielen, sollten die Polymerisate über etwa 10 Gewichtsprozent-Teile des erfindungsgemäßen Füllmittels pro 100 Teile in der Masse vorliegenden Elastomeren enthalten. Für die meisten Zwecke sind insbesondere 60 bis etwa 75 Teile pro 100 Teile Elastomeres bevorzugt.

Zerkleinerungsvorrichtungen oder Mühlen der angegebenen oder vergleichbaren Art können mit einer großen Vielzahl an inerten nicht oxidierenden Atmo-

Sphären arbeiten. Unter nicht oxidierend sind hier Atmosphären als Zerkleinerungsmedien zu verstehen, die sich unter den Zerkleinerungsbedingungen nicht oder nicht in einem merklichen Ausmaß umsetzen. Zu vermeiden sind Oxidationsmittel wie Sauerstoff, Ozon, Stickstoffoxide usw. Wasserdampf stellt das bevorzugte Zerkleinerungsmedium vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit aus dar, jedoch können ebenfalls Stickstoff, Helium, Wasserstoff, Argon und eine große Vielzahl weiterer Gase in Anwendung kommen, die allgemein inert oder reduzierend wirken. Zwecks größtmöglicher Wirtschaftlichkeit bei dem Zerkleinern sind Gase mit niedrigem Molekulargewicht wie z. B. Wasserstoff und Wasserdampf bevorzugt.

Das aus der Mühle entnommene Füllmittel kann sofort in Masen eingearbeitet werden, um so ein Inberührungkommen mit einer oxidierenden Atmosphäre zu verhindern. In den meisten Fällen wird es jedoch bevorzugt sein, die aus der Mühle austretende Kohle mit einem Überzugsmittel nach der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform zu überziehen. Das Überzugsmittel darf ebenfalls keine nachteiligen Einwirkungen auf die Massen ausüben. Besonders zweckmäßig ist ein flüchtiges Überzugsmittel, das während der Verarbeitung z. B. während des Vulkanisierens der Kautschukmassen verdampft oder schmilzt. Bevorzugte Überzugsmittel sind diejenigen mit Schmelz- oder Siedepunkten von etwa 21 bis etwa 120° C. Zusätzlich zu den Flüssigkeiten wirken bestimmte feinverteilte Pulver, wie z. B. Zinkstearat, Stearinsäure oder feste primäre Amine als wirksame Schranken gegen oxidierende Atmosphären. In einigen Fällen bedingt ebenfalls ein Überführen in Kügelchen, daß ein Hauptteil des zerkleinerten Kokses gegen den Einfluß oxidierender Atmosphären geschützt wird. Derartige Kügelchen können in zweckmäßigerweise ausgebildet werden, sollten jedoch ausreichend mechanisch schwach sein, um während der normalen Kompoundierung zu zerfallen.

Im allgemeinen werden Kautschuke und andere

Polymerisate, die mit dem erfindungsgemäßen Füllmittel hergestellt worden sind, geringere Dichten als vergleichbare Formulierungen mit herkömmlichen Rußen aufweisen. Da die meisten Kohlenstoffprodukte derartig formuliert sind, daß ein gegebenes Volumen gefüllt wird, ermöglicht diese niedrigere

ίο Dichte leichtere Produkte und führt zu einer wesentlichen Ersparnis der Bestandteile, die praktisch in allen Fällen auf der Gewichtsgrundlage verkauft werden. In den meisten Fällen wird kein Umarbeiten der Formulierungen erforderlich sein, und die Gewichtsbelastung des heuen Füllmittels kann auf Grund des Verhältnisses deren spezifischer Gewichte zu 1,8 verringert werden (das angenäherte spezifische Gewicht der derzeitig in Anwendung kommenden Ruße).

Ein zusätzlicher Vorteil bei bestimmten speziellen Anwendungsgebieten besteht darin, daß die Substitution äquivalenter Mengen des neuen Füllmittels für die bisher angewandten Ruße in den meisten Fällen sowohl zu einer Erhöhung der elektrischen als auch der thermischen Leitfähigkeit des fertigen Produktes führt.

Auf Grund der Kombination eines hohen Elastizitätsmoduls und ungewöhnlich guter nicht abfärbender

• Eigenschaften des erfindungsgemäßen Füllmaterials sind die damit hergestellten Produkte insbesondere zum Herstellen von Reifenkarkassen geeignet. Bei derartigen Anwendungsgebieten ergeben sich geringe Wärmewerte; der hohe Elastizitätsmodul bedingt ausgezeichnete schlagabsorbierende Eigenschaften und die nicht abfärbenden Eigenschaften sind wichtig, um ein .Anfärben der weißen Reifenwände zu verhindern, die auf die Reifenkarkassen aufgebracht werden.

Hierzu keine Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines für Kautschukmassen geeigneten Füllmittels in Form eines nicht abfärbenden Kohlenstoffproduktes, dadurch gekennzeichnet, daß Kohle in einer nicht oxidierenden Atmosphäre auf eine durchschnittliche Teilchengröße von nicht über 2,5 Mikron zerkleinert und sodann das zerkleinerte Produkt bis zum Einarbeiten in eine Kautschukmasse gegenüber Oxidation geschützt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohle Anthrazit eingesetzt wird.

3. Verwendung des nach den vorangehenden Ansprüchen erhaltenen Füllmittels für Kautschukmassen in Form von Naturkautschuk, Elastomerer auf der Grundlage von Styrol-Butadien-Copolymeren, Butadien-Acrylnitril-Copolymeren, ao Butylkautschuk, Äthylen-Propylen-Diolefinterpolymeren, Polyisopren, Chloropren oder Fluoropren.