DE2032564B2

DE2032564B2 - Verfahren zum verstaerken von schaumgummi

Info

Publication number: DE2032564B2
Application number: DE19702032564
Authority: DE
Inventors: James Edward Brookfield; Vossos Peter H. Lisle; 111. Farrow (V.St.A.)
Original assignee: Nalco Chemical Co., Chicago, 111. (V.St.A.)
Priority date: 1968-12-06
Filing date: 1970-06-26
Publication date: 1973-05-17
Also published as: DE2032564A1; US3582502A; DE2032564C3; FR2059845A5; BE752630A

Description

werden leicht dadurch hergestellt, daß man eine verdünnte Alkalimetallsilikatlösung dekationisiert, indem man solche Lösungen mit einem Kationenaustauschharz in der Wasserstofform in Kontakt bringt.

Durch diese Technik hergestellte Produkte sind allgemein bekannt und haben die in Tabelle I angeführten Eigenschaften:

Tabelle I

Prozent kolloidale Kieselsäuren, als

SiO 2 bis 10%

pH-Wert 1,5 bis 4

Leitfähigkeit in reziproken Mikro-

ohm <700

Durchschnittliche Teilchengröße .. 1 bis 3 πιμ

Spezifisches Gewicht bei 20⁰C < 1,06

Viskosität bei 25^; C (cps) < 5

Prozent Na₂O < 0,005

Techniken zur Herstellung von Kieselsäuresuspensionen der obigen Art sind allgemein bekannt; vgl. z. B. die USA.-Patentschrift 2 244 325.

Ein bevorzugtes handelsübliches Verfahren zur Herstellung saurer Sole der in Tabelle I angeführten Art wird in der kanadischen Patentschrift 726 149 dargelegt. Daraus ist ein technisch brauchbares Verfahren zur Herstellung von Polykieselsäuren, welche mehrere Tage bis zu einigen Wochen stabil sind und mit verhältnismäßig hohen Kieselsäurekcnzentrationen hergestellt werden, zu entnehmen.

Zusätzlich zu diesen Kieselsäuresuspensionen ist es möglich, desionisierte Sole der in der USA.-Patentschrift 2 577 484 beschriebenen Art zu verwenden.

Die Kieselsäure-Behandlungsmaterialien, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden, können auf den Schaumgummi entweder durch Eintauchen des Schaumgummi-Gegenstandes in ein Bad oder als Spray aufgetragen werden, wobei das erstere Verfahren das bevorzugte Verfahren zum Einverleiben der Kieselsäure in den Schaum darstellt.

So wird z. B. die Behandlung des Latex-Schaumgummis durchgeführt, indem man als Behandlungsbäder Kieselsäuresuspensionen verwendet, deren Kieselsäurekonzentration, ausgedrückt als SiO₂, innerhalb des Bereichs von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent und vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0,5 bis 6 Gewichtsprozent liegt. Häufig können Kieselsäuresuspensionen, die nach den Ionenaustauschtechniken hergestellt werden, direkt verwendet werden. Dies gestattet, ein Produkt direkt herzustellen, ohne weitere kostspielige Konzentrierungsschritte anwenden zu müssen.

Die Menge an in den Schaumgummi eingebrachter Kieselsäure schwankt, je nach den Verfahrensbedingungen. Als allgemeine Regel soll der fertige Schaumgummi 0,01 bis zu etwa 10 Gewichtsprozent Kieselsäure enthalten. In den meisten Fällen werden gute Ergebnisse erhalten, wenn die im Schaumgummi verteilte Kieselsäuremenge zwischen 1 bis 3 Gewichtsprozent liegt

Um die Vorteile der Erfindung zu veranschaulichen, wurden handelsübliche offenzellige Schaumgummiprodukte mit den Abmessunges 20,32 · 25,4 · 10,16 cm verwendet

Diese Produktproben wurden in eine Reihe von Kieselsäurebehandlungsbädern mehrere Minuten getaucht, um den Schaum zu tränken. Während die Proben in das Bad eintauchten, wurde ein mäßiger Handdruck ausgeübt Überschüssige Flüssigkeit wurde aus den Proben ausgedrückt, wenn sie durch Waschmaschinen-Wringwalzen, die 1,27 cm voneinander entfemt standen, geführt wurden.

Die Proben wurden 4 Stunden bei 121,1 ° C getrocknet.

Die bei den oben beschriebenen Versuchen verwendeten verschiedenen Kieselsäure-Behandlungsbäder enthielten 2 bis 3 Gewichtsprozent SiO₂. Diese Bäder wurden hergestellt, indem die verschiedenen in Tabelle II beschriebenen Kieselsäuresole verdünnt wurden.

Tabelle II

pH-Wert

Teilchengröße ΐημ
spezifisches Gewicht bei 20° C

Na₂O

Sol I I Sol II I Sol IH | Sol IV

5,8

3,0

Ibis 3

1,03
bis 1,05
<0,005

30
10,0

1,214 0,65

15 9,94

1,10 0,6

15 bis 20 4.15 8 1,097

<0,01

Die Ergebnisse der Behandlung der geschäumten Latices mit den obigen wäßrigen Dispersionen von kolloidaler Kieselsäure sind in Tabelle III wiedergegeben.

Tabelle III

	•/ο SiOs- Aufnarrne	Modul	bei
Sol Nr. 45		25°/o Kom pression	5O°/o Kom pression
	2,0	(kg cm²)	(kg'cm⁵)
1	2,3	3,16	5,06
I	2,1	3,52	5,83
⁵⁰ π	1,9	2,53	4,08
IJI	2,2	2,74	4,15
IV	2,46	3,86

Aus Tabelle III geht hervor, daß die erfindungsgemäß verwendeten Kieselsäure-Behandlungsbäder (Sol I) eine bessere Kompressionsfestigkeit ergeben als die anderen, im Handel erhältlichen Kieselsäuren.

Claims

1 2

Die erstarrte zellige Masse wird in gewohnter Weise

Patentanspruch: vulkanisiert, z.B. durch Erhitzen des koagulierten

Latex in einer Form oder einem Heißluftofen, bis die

Verfahren zur Herstellung eines pffenzelligen gewünschte Vulkanisation erreicht ist. Bis zu diesem Schaumgummis, wobei ein Kautschuklatex ge- ä Punkte sind die Verfahrensschritte die gleichen, wie schäumt, der geschäumte Latex geliert und vulka- sie bisher normalerweise zur Herstellung von offennisiert wird, und der vulkanisierte Schaumgummi zelligem Schaumgummi angewendet wurden,
mit einer wäßrigen Dispersion von kolloidaler Nach dem Vulkanisieren wird der Schaumgummi Kieselsäure imprägniert wird, dadurch ge- vorzugsweise mit Wasser gewaschen, um wasserkennzeichnet, daß man eine metallfreie io lösliche Materialien, wie Seife, aus dem Schaumgummi wäßrige Lösung TOn.aktiver Kieselsäure verwendet, zu entfernen, bevor der Schaumgummi mit einer wäßderen Teilchengröße.5 ΐημ niclit übersteigt rigen kolloidalen Kieselsäuredispersion behandelt

wird.

• _ 3 Die üblicherweise hierfür bisher verwendeten kolloi-

"_ ,₅ dalen Kieselsäuresole haben Teilchengrößedurchmesser

innerhalb des Bereichs von 10 bis 130 ΐημ und enthal-

- : . . ten wesentliche Mengen an Alkalimetalloxiden, wie

Die Erfindung ist auf Verbesserungen bei einem Natriumoxid.

Verfahren zum Behandeln eines vorgefertigten offen- Solche Sole werden gewöhnlich hergestellt, indem zelligen Schaumgummis gerichtet. 20 man zunächst die ausfließende Lösung, die aus dem Gegenband der Erfindung ist ein Verfahren zur Kontakt einer verdünnten Alkalimetallsilikatlösur.g Herstellung eines offenzelligen Schaumgummis, wobei mit einem Kationenaustauscherharz in der Wasserein Kautschuklatex geschäumt, der geschäumte Latex stofform stammt, alkalisiert. Ein Teil dieser alkalisiergeliert und vulkanisiert wird, und der vulkanisierte ten ausfließenden Lösung wird dann erhitzt und mit Schaumgummi mit einer wäßrigen Dispersion von 25 weiterer ausfließender Lösung unter den Bedingungen kolloidaler Kieselsäure imprägniert wird, das dadurch eines konstanten Volumens durch Verdampfung vergekennzeichnet ist, daß man eine metallfreie wäßrige setzt, bis ein fertiges Kieselsäuresol hergestellt ist, Lösung von aktiver Kieselsäure verwendet, deren welches 20 bis 35 Gewichtsprozent SiO₂ enthält.
Teilchengröße 5 ηψ nicht übersteigt. Wenn der Schaumgummi durch Einfrieren des ge-Bei diesem Verfahren wird als Behandlungsmittel 30 schäumten Latex und Durchtreiben einer Flüssigkeit kolloidale Kieselsäure verwendet, welche sich mit oder eines Gases als Koaguliermittel durch den gegeringen Dosierungen einsetzen läßt und dennoch frorenen Latex koaguliert worden ist, braucht der dem Schaumgummi eine verbesserte Kompressions- Schaumgummi nicht getrocknet zu werden, bevor er festigkeit vermittelt. mit der wäßrigen kolloidalen Kieselsäuredispersion Der zu verwendende Latex kann Naturkautschuk- 35 behandelt wird, wenn jedoch die Gelierung des gelatex oder ein synthetischer Kautschuklatex aus Poly- schäumten Latex dadurch erreicht wird, daß man ein merisaten von offenkettigen konjugierten Diolerlnen Koaguliermittel mit verzögerter Wirkung verwendet, mit vier bis acht Kohlenstoffatomen sein, z. B. Bu- wie Natriumsilicofluorid, sollte der vulkanisierte tadien-(l,3), l,4-Dimethyl-butadien-(l,3) oder 2,3-Di- Schaumgummi in gewohnter Weise getrocknet werden, methyl-butadien-(l,3) oder aus kautschukartigen Co- 40 bevor man die Behandlung des Schaumgummis mit polymerisaten solcher Diolefine miteinander oder mit der wäßrigen kolloidalen Kieselsäuredispersion vercopolymerisierbaren monomeren Materialien, die eine sucht

äthylenische Bindung enthalten, wie Styrol, Methyl- Der hier verwendete Begriff »aktive Kieselsäure« ist acrylat, Methylmetacrylat, Äthylacrylat, Äthylmeta- definiert als Kieselsäure in molekularer oder kolloidacrylat oder Acrylnitril oder aus kautschukartigen 45 ler wäßriger Lösung, in,einem solchen Polymerisations-Polymerisaten des Chloroprens oder ein Gemisch aus stadium, daß, wenn sie mit Natriumhydroxidlösung einem Naturkautschuklatex mit einem synthetischen auf einen pH-Wert von 12 verdünnt wird und die Kon-Latex oder ein Gemisch aus synthetischen Latices sein. zentration von etwa 0,02% SiO₂ bei 30"C beträgt, die Der zusammengestellte Latex, der die üblichen Füll-, Kieselsäure im wesentlichen vollständig zu Mono-Verarbeitungs- und Vulkanisiermittel enthält, wird 50 meren depolymerisiert, in nicht mehr als 100 Minuten, geschäumt, z. B. durch mechanisches Einleiten eines Vorzugsweise werden aktive Kieselsäuren mit einer nichtkoagulierenden Gases, wie Luft oder Stickstoff, durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als 1 in den Latex, bis das Volumen des Schaumes aus- bis 3 πιμ verwendet. Sie sind als »metallfrei« anzusehen, reicht, um einen Schaumgummi einer gewünschten wenn ein 5%-SiO₂-Sol nicht mehr als 0,01 Gewichts-Dichte zu bilden, oder durch Zugabe eines Treibmittels 55 prozent Alkalimetallionen, ausgedrückt als Na₂O, zu dem Latex, welches sich in dem Latex zersetzt oder enthält.

mit einem anderen Material in dem Latex reagiert, Wenn die Kieselsäure Teilchengrößen innerhalb des und der geschäumte Latex wird zwecks Koagulierung beanspruchten Bereiches enthält, liegt die meiste verfestigt. Die Gelierung des geschäumten Latex kann Kieselsäure vorwiegend in Lösung vor und weniger durchgeführt werden, indem man zu dem Latex ein 60 als kolloidale Dispersion. So können die zur Durchverzögernd wirkendes Koaguliermittel, wie Natrium- führung des beanspruchten Verfahrens verwendeten silicofluorid, Kaliumsilicofluorid, Ammoniumchlorid Kieselsäuren als niedermolekulare Körper von PoIy- oder Ammoniumnitrat gibt, welches den Latex inner- kieselsäure angesehen werden, wobei mindestens 20% halb einer verhältnismäßig kurzen und vorbestimm- derselben ein Molekulargewicht von nicht über 2000 baren Zeit, nachdem es zv dem Latex gegeben wurde, 65 aufweisen.

gelieren läßt, oder indem man den geschäumten Latex Der pH-Wert der suspendierten Kieselsäuren liegt

einfrieren läßt und durch den gefrorenen Latex in allgemein innerhalb des Bereiches von 1,5 bis 4 und

bekannter Weise eine Flüssigkeit oder ein Gas treibt. vorzugsweise von 2,5 bis 3. Produkte dieser Art