DE1795222A1

DE1795222A1 - Verfahren zur Herstellung pulverfoermiger Elastomermischungen mit Russ

Info

Publication number: DE1795222A1
Application number: DE19681795222
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Buechel; Willi Clas
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1968-08-24
Filing date: 1968-08-24
Publication date: 1972-03-09
Also published as: NL159696B; NL6912849A; US3654218A; FR2017020A1; DE1795222B2; GB1269536A

Description

DEUTSCHE GOLD-UND SILBER-SCHEIDEANSTALT VOIWALS ROESSLEIt Frankfurt/Main, Weissfrauenstr. 9 1795222

Verfahren zur Herstellung pulverförmiger Elaetomermischungen mit Russ.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von pulverförmigen, Vulkanisationshilfsmittel und Zusatzstoffe enthaltenden, Mischungen aus Elastomeren und aktivem Russ durch Koagulation von Latices, natürlicher oder synthetischer Kautschuke mittels Säuren in Gegenwart einer wässerigen Russdispersion, anschliessender Waschung des Koagulats, Filtration, Granulierung, Trocknung und Zerkleinerung der Granulate, wodurch Mischungen in Pulver- oder Granulatform erhalten werden, welche direkt zu Fertigteilen oder Halbfabrikaten weiter verarbeitet werden können.

Es ist bekannt, russhaltige Elastomermischungen als Vormischungen, sog. Masterbatchen, für die weitere Vorarbeitung in der Kautschukindustrie durch Koagulation von Latex aus natürlichem oder synthetischen Kautschuk zu gewinnen, oder auch durch direktes mechanisches Einmischen von Russ in trocknen oder nassen Festkautschuk mit Hilfe eines Kneters, z.B. eines Innenmischers, mit oder ohne Zusatz von Verarbeitungsölen, wie naphtenischen oder aromatischen Mineralölen, in Blockform herzustellen. Diese kompakten Blöcke bieten aber bei der weiteren Verarbeitung gewisse Schwierigkeiten. Sie müssen meist gespalten oder in anderer Weise vorzerkleinert werden, z.B. im sog. Pelletizer zu Granulaten. Deshalb sind auch die Hersteller von sog. Masterbatchen bemüht, diese Vormischungen bereits in Perl- oder Granulatform an die Verbraucher zu liefern. Diese Granulate neigen jedoch zum Zusammenbacken, weshalb Trennmittel, z.B. Zinkstearat, erforderlich aind, um dies zu verhindern.

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Die Erfindung ging von der Aufgabenstellung aus, ein Verfahren zur Herstellung von pulverförmiger Vulkanisationshilfsmittel und Zusatzstoffe enthaltenden, Mischungen aus Elastomeren und aktivem Russ durch Koagulation von Kautschuk-Latices natürlicher oder synthetischer Kautschuke mittels Säuren, in Gegenwart einer wässrigen Russdispersion, anschliessender Waschung des Koagulates, Filtration, Granulierung, Trocknung und Zerkleinerung der Granulate anzugeben, welches die geschilderten Mängel konventionell hergestellter Vormischungen zu vermeiden ermöglicht.

Das Kennzeichnende der Erfindung ist darin zu sehen, dass man aktiven Russ in Pulver- oder Granulatform in angesäuertem Wasser bei Raumtemperatur und einen pH-Wert von 1-2 innerhalb eines Zeitraumes von 2-5 Minuten, vorzugsweise 3 Minuten, mittels eines Rührapparates mit steilem Geschwindigkeitsgefälle feinst dispergiert, dann in diese Dispersion den Kautschuk-Latex über einen Zeitraum von 5-8 Minuten und unter intensivem Rühren einmischt und unter Säurezugabe bei einem pH-Wert von 1,5-2 koaguliert.

Durch die Koagulation des Latex in Gegenwart einer im sauren pH-Bereich (pH-Wert 1-2) bereiteten Russdispersion, die in ™ feinstverteilter Form vorliegt, wird das Verfahren derart gesteuert, dass bereits nach der Koagulation, der anschliessenden Waschung und Filtration sowie einer in üblicher Weise durchgeführten Trocknung, z.B. einer Sprühtrocknung, ein Granulat entsteht, welches ohne zusätzliche Hilfestoffe nicht mehr zusammenbackt.

Dieses Granulat lässt sich in einem einfachen Mahlprozess in Pulverform bringen. In dieses Pulver können dann durch einfaches Einrühren auf leichten Mieohapparaturen (wie Rühr- oder Schneckenmischer) alle zur Vulkanisation benötigten

Substanzen, wie Beschleuniger, Zinkoxid, Stearinsäure,

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Schwefel, Alterungsschutzmittel, Verarbeitungsöle und dgl. eingemischt werden. Die Verarbeitungsöle können auch in üblicher Dosierung schon bei der Koagulation zugesetzt werden. Derartige Russ-Elastomer-PulVermischungen können ohne weitere Verarbeitung auf den in der Gummiindustrie üblichen Maschinen (Kalander, Extruder oder Spritzgussmaschinen) sowie auch in Lösung weiterverarbeitet und in üblicherweise vulkanisiert werden.

Zur Erhöhung der Lagerungs- und Transportstabilität in Sackstapeln, Silos oder anderen Behältern können dem Russ-Elastomer-Pulvergemisch bei der Vermahlung des Granulates o,5 - 5»ο Gewichtsteile auf 1oo Teile des Gemisches (vorzugsweise 1 io) einer feinteiligen, hochdispersen, trocknen Kieselsäure zugesetzt werden. Hierdurch wird die Mahlfeinheit verbessert und das Zusammenbacken des Pulvers auch unter Druck und bei erhöhter Lagertemperatur verhindert.

Die Russdosierung kann variiert werden zwischen 3o und 1oo Gewichtsteilen auf 1oo Gew. Teile des Elastomeren. Zur Herstellung dieser Russ-Elastomer-Pulvermischungen sind alle gebräuchlichen Gummirusse verschiedener Aktivität bzw. Teilchengrösse und Struktur geeignet.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird durch nachstehendes Ausführungsbeispiel erläutert:

A. Suspendieren des Russes;

hoo g Russgranulat oder -pulver werden in 6 1 Wasser bei Raumtemperatur (24° C) und einem pH-¥ert 1-2 (3-3»5 normaler Schwefelsäure) 3 Minuten unter Verwendung eines sog. Kotthoff-Mischers mit 2ooo UpM und steilem Geschwindigkeitsgefälle unter Entwicklung hoher Scherkräfte

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dispergiert, Anschliessend erfolgt die Zugabe von k 1 Wasser. Die Russdispersion liegt dann in feinverteilter Form vor und kann so für die Koagulation weiter verwendet werden.

^Et Koagulation bei 24° Ct

8oo g Kautschuk = 3»2 Styrolbutadien-Latex + 126 g einer 1 obigen Fettalkohol-Polyglykoläther-Lösung + 8g eines alkyliarten, styrolisierten, phenolischen Alterungs- mk Schutzmittels werden innerhalb von 5-8 Minuten unter kräftigem Rühren mit einem Intensiv-Mischer der vorgelegten wässerigen Russdispersion bei Aufrechterhaltung eines pH-Wertes von 1,5 - 2,ο zugegeben und innig vermischt .

Man erhält ein leichtes, kugelförmiges Produkt, das sich sehr gut filtrieren und auswaschen lässt und nach dem Granulieren in üblichen Trockenapparaturen getrocknet und anschlieesend gegebenenfalls unter Zugabe von 1 % eines feinteiligen pyrogen gewonnenen oder nassgefällten Kieselsäure oder eines synthetisch gewonnenen Silikates feinvermählen werden kann. Das erhaltene Mahlgut verklebt ^m nicht. Belastungsversuche zeigen, dass durch Stossen dae

Zusammenbacken des Mahlgutes leicht wieder gelockert werden kann.

C· Eigenschaften des Vulkanisatest

Der Pulvormischung wurden die in der Rezeptur angegebenen Vulkanisationshilfsmittel durch einfaches Einrühren zugegeben. Das so erhaltene Pulver wurde auf einem Gummiextruder zu Strängen gepresst, welche unmittelbar danach in Pressformen zu 6 mm dicken Prüfplatten vulkanisiert wurden* Zum Vergleich wurde, ausgehend von handeleüblichem

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und BX ο oko'l as tamer j auf einem Hi^cliwaliwerk ο JLi θ Mischung· in. konventionaller Weise hergestellt.

Vitlkanisations-Rezeptur	Pul vertnls chung	Wal ζ e nrni s chung konventionell
Pulvermischung bes tehend aus 1oo GeW₁Tl, SBR-Kaut- schuk, erfindungsgeraäas durch. Koagulation von Butadien-Styrol-Latex und 5o Gew. Tl, aktivem Russ hergestellt:	15o
Styrol-ßutadien-Kaut- schuk (fest)		I00
aktiver Russ		*5 0*
Zinkoxid	3,o	3» 0
Stearinsäure	1,o	1,0
Benzothiazyl-2 cyclo hexyl -sulfenamid	1,o	1,0
Schwefel	2,o	2,0

Nach einer Vulkanisation von 25 Minuten bei 145° C wurden in den Vulkanisaten beider Mischungen aufgrund einer nach DIN genormten Ringprüfung folgende Eigenschaften festgestellt«

Technische Daten des	Pulvermi s chung	Walζ enmi s chung
Vulkanisates		konventionell
Zerreissfestigkeit kg/cm	236	237
Modul 3oo kg/cm	212	2o8
Bruchdehnung $	33o	343
Rückprallelastizität #	4o	38
Defo-Härte	U50	I950
Shore-Harte	7o	72
Elnreissfestigkeit	11	7
Abrieb	78 mm	3 80 mm

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Ein Vergleich der gummitechnoIogiseheη Werte zeigt, dass die erfindungsgemäss hergestellte Pulvermischung, welche sich gegenüber einer konventionellen Walzenmischung durch ihre leichtere Verarbeitbarkeit und höhere Lagerungs- und Transportstabilität auszeichnet, zu Vulkanisaten führt, deren Zerreissfestigkeit, Modul, Bruchdehnung, Elastizität und Shore-Härte den Vulkanisaten einer konventionellen Walzenmischung praktisch gleich sind, während deren Einreissfestigkeit und Defohärte sogar bessere Werte ergeben.

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Claims

Patentansprüche

I₁) Verfahren zur Herstellung von pulverförmiger Vu^kanisations hilfsmittel und Zusatzstoffe enthaltenden, Mischungen aus Elastomeren und aktivem fluss durch Koagulation von Kiuitschuk-Latices natürlicher oder synthetischer Kautschuk mittels Säuren, in Gegenwart einer Ruesdispersicr., anachliessender Waschung des X.oagulates, FiltratioT.·,Gr; ■?.-lierung, Trocknung und Zerkleinerung' der Granula· e, c-'-.lvr: gekennzeichnet. dass man aktiven Russ in Pulver- oder Granulatforiü in angesäuertem Vassar bei Raumtemri-rati; · und einem pH-Wert νου 1-2 innerhalb eines Zeit-j aunuv von 2 - 5 Minuten, vorzugsweise '} Mi rjjian, mitttj 3 el ■■; Eülirapparates mit stvilem tee chwindi&keitsgefäll ■■ ff ;*"■■ cispergiert, dann in diese Dispersion d«;i Kautsc-'- ^k- . rüber einen Zeitraum vor. 3 - P Minuten ·>·.:■■.' unter :. :iti; "^: ■- ■-. ■ liiüiren einmischt ν,ν.ά unter Saure zugabe "bei einer. pH- ;^i; von 1,5 - 2 koaguliert.

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