DE2531964A1

DE2531964A1 - Verfahren zur herstellung von rieselfaehigen kautschukpulvern

Info

Publication number: DE2531964A1
Application number: DE19752531964
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Phys Caspary; Josef Heske
Original assignee: Dunlop GmbH and Co KG
Current assignee: Dunlop GmbH and Co KG
Priority date: 1975-07-17
Filing date: 1975-07-17
Publication date: 1977-02-03
Also published as: DE2531964B2; GB1503066A; MY7800408A; JPS5224249A

Description

Verfahren zur Herstellung von rieselfähigen Kautschukpulvern

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung von rieselfähigen Kautschukpulvern, die gegebenenfalls Füllstoffe und/oder Weichmacher und/oder an sich bekannte Gummichemikalien enthalten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man in feinteiliges hydrophobes Pulver durch intensive mechanische Bearbeitung den Kautschuk-Latex so dispergiert, daß während dieser Bearbeitung die Pulverform der Mischung aufrecht erhalten wird und das entstandene Kautschukpulver anschließend getrochnet wird.

Die Technologie pulverförmigen Kautschuks bietet an sich eine Anzahl von interessanten wirtschaftlichen Vorteilen hinsichtlich der Kautschukverarbeitung, wobei insbesondere neuerdings den Verfahrensweisen zur Herstellung von Kautschuk in Pulverform zunehmendes Interesse entgegengebracht wird.

Jedoch sind der an sich sehr interessanten Anwendung von pulverförmigen Kautschuken dadurch Grenzen gesetzt, daß optimale Verfahren zur Herstellung solcher pulverförmigen Kautschuke noch nicht be-

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kannt sind. Nach den bisherigen Verfahren erhält man nämlich nachteiligerweise meist nur größere unregelmäßige Partikel oder man benötigt beträchtliche Mengen an Trennpulvern, die zwar ein Zusammenkleben verhindern, jedoch die physikalischen Eigenschaften der VuI-kanisate negativ beeinflussen. Oft können auch die im Laboratorium erprobten Herstellungsbedingungen nicht auf ein großtechnisches Produktionsverfahren übertragen werden.

Demgegenüber liegt nun der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein besonders wirkungsvolles und gleichzeitig einfaches Verfahren zur Herstellung eines rieselfähigen Kautschukpulvers zu schaffen und zwar insbesondere eines solchen Kautschukpulvers, bei dem alle Mischungsbestandteile in Pulverform vorliegen.

Diese Aufgabe wird - wie bereits eingangs ausgeführt wurde - dadurch gelöst, daß man erfindungsgemäß Kautschuk-Latex in feinteilige hydrophobe Stoffe, insbesondere Ruß und / oder hydrophobe Kieselsäure, dispergiert, wobei man überraschenderweise die gewünschte Pulverform der Mischung erhält und anschließend auf an sich bekannte Art und V/eise das Wasser entfernt.

Es ist zwar allgemein bekannt, daß kleine Plüssigkeitsmengen in feinteiligen Stoffen auf mechanische Weise so dispergiert werden können, daß sich die erhaltenen Mischungen weiterhin wie rieselfähige Pulver verhalten.

Insbesondere ist in letzter Zeit eine feinteilige hydrophobe Kieselsäure bekannt geworden, die sich unter Erhalt der Rieselfähigkeit durch eine außergewöhnlich hohe Wasseraufnahmefähigkeit, nämlich

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durch eine solche bis etwa 90% Wasser, auszeichnet (sogenanntes "Trockenes Wasser").

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß feinteilige hydrophobe Stoffe große Mengen an Kautschuk-Latex unter Erhalt der Rieself ähigkeit (dieser feinteiligen hydrophoben Stoffe)aufnehmen können, obwohl bekanntlich der Kautschuk-Latex sehr klebrig ist. Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß diese Aufnahmefähigkeit insbesondere dann vorhanden ist, wenn man die Latices in intensiver mechanischer Weise als feine Tröpfchen in den vorgenannten Pulvern dispergiert.

Nach dem Trocknen in an sich bekannter Weise erhält man ein weiterhin rieselfähiges, hoch kautschukhaltiges Pulver, das in vielfältiger V/eise alle Vorteile der Kautschukpulver-Technologie bietet, wie z.B.eine verkürzte Bearbeitungszeit mit der Walze bzw.dem Kneter oder eine direkte Eingabemöglichkeit in einen Mischextruder. Die üblicherweise notwendigen Kautschuk-Hilfsmittel können sowohl während der Latex-Dispergierung oder auch erst bei der späteren Verarbeitung zugesetzt v/erden.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß lediglich eine kurze und einfache mechanische Dispergierung des Latex in Wechselwirkung mit dem feinteiligen hydrophoben Pulver genügt, um den Zustand des rieselfähigen "Trockenen Latex" wünschenswerterweise zu erreichen.

Es ist ferner ein besonderer Vorteil, der das erfindungsgemäße Verfahren auszeichnet, daß die zur Aufnahme der Latex-Dispersion ge-

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eigneten feinteiligen hydrophoben Stoffe vielfach zusätzlich als verstärkende Füllstoffe für Kautschuk wirken wie z.B.Ruß oder Kieselsäure.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf Naturkautschuk und auf alle synthetischen Kautschukarten angewendet werden, wenn diese in Porm v/äßriger Dispersionen vorliegen. Insbesondere geeignet sind wäßrige Dispersionen der folgenden Kautschukarten, die in den üblichen internationalen Abkürzungen angegeben sind: NR, SBR, NBR, CR, BR, BPDM, EVAC, IR, TPR, HR, ACM, POR, SIR, CEM und UE.

Um den Kautschukanteil der fertigen Pulver optimal zu gestalten, v/erden bevorzugt Latices mit einem relativ hohen Peststoffgehalt eingesetzt.

Gemäß vorliegender Erfindung wendet man vorzugsweise feinteilige hydrophobe Stoffe, insbesondere Ruße und spezielle Kieselsäuren mit

an,

einer Teilchengröße zwischen 2 und 500 nm^ letztere mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,1 bis 10 Gew.-%.

Die erfindungsgemäße Herstellung des Kautschukpulvers beginnt vorteilhafterweise mit einem kurzzeitigen Auflockern und Mahlen des im allgemeinen feinteiligen hydrophoben Stoffes in einem hochtourigen Mischer, z.B.in einem sogenannten Starmixgerät.- Es können aber auch gröbere hydrophobe Stoffe wie z.B.Perl-Ruß eingesetzt werden, wenn sie nach der mechanischen Behandlung im Mischer hinreichend geringe Teilchengröße aufweisen.

Wenn die Herstellung eines fertig compoundierten Kautschukpulvers

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angestrebt wird, werden die Kautschuk chemikalien, Weichmacher, andere Füllstoffe etc. bereits in diesem Bearbeitungsstadium hinzugegeben. In diesem Falle kann ein Teil des zur Herstellung notwendigen feinteiligen hydrophoben Stoffes durch diese Stoffe ersetzt werden, insbesondere auch durch inaktive Füllstoffe. Dies ist in all den Fällen von Bedeutung, v/o auf die Verwendung aktiver Füllstoffe verzichtet werden kann, also z.B.bei speziellen technischen Gummiartikeln.

Nach der eben beschriebenen kurzzeitigen mechanischen Vorbehandlung des Pulvers wird der Kautschuk-Latex in den hochtourigen Mischer eingefüllt und in dem Pulver dispergiert. Die gewünschte hochgradige Dispersion des Latex wird hierbei durch die intensive V/echselwirkung mit dem Rührwerk und dem hydrophoben Pulver bewirkt. Es ist für die Dispergierung förderlich, den Latex in den laufenden Mischer bereits in feinverteilter Form einzugeben, beispielsweise durch Einsprühen.

Die erstaunlich gute Rieselfähigkeit des bereits nach kurzer Zeit erhaltenen Pulver-Latex-Gemischs erklärt sich wahrscheinlich - zumindester.s teilweise - durch die bei der Dispergierung erfolgende hochgradige Ummantelung der Latex-Tröpfchen mit dem rieselfähigen Ausgangspulver. Die Menge an Kautschuk-Latex, die dem feinteiligen hydrophoben Pulver noch ohne Einbuße an Rieselfähigkeit der Mischung zugefügt werden kann, ist vom Grad der Dispergierung und der Partikelgröße des Ausgangspulvers abhängig. Sie kann durch Versuche ermittelt werden. Bei besonders feinteiligen Pulvern liegt diese Menge zwischen 90 und 95 Gew.-%.

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Nach dem kurzzeitigen Dispergiervorgang werden die Pulver in an sich bekannter Weise getrocknet und zwar vorzugsweise bei erhöhter Temperatur und vermindertem Druck.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Pulver haben eine ausgezeichnete Rieselfähigkeit und zwar selbst bei einem Kautschukanteil von 90 Gew.-%. Die Partikelgröße liegt zwischen 0,1 und 1 mm, was im allgemeinen für die Kautschukpulver-Technologie gefordert wird.

Vorliegende Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen, die bevorzugte Ausführungsformen darstellen, weiterhin erläutert:

Beispiel 1

20 g hydrophobe feinteilige Kieselsäure (AEROSIl R 972) werden in einem hochtourigen Mischer ("Star-Mix") 1 bis 2 Minuten aufgelockert. Danach v/erden 200 g Naturkautschuk-Latex ("Room-Latex") zugegeben und das Mischwerk 2 Minuten bei gleichzeitiger Ausführung von Taumelbewegungen in Betrieb genommen.

Man erhält ein ausgezeichnet rieselfähiges Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 mm, das anschließend bei +50⁰C unter Vakuum vom Wasser befreit wird. Es hat danach einen Kautschukanteil von 86 Gew.-τό und dient bevorzugt als Ausgangsmaterial für die weitere Kautschukverarbeitung.

Die physikalischen Werte einer typischen Gummimischung,die nach weiterem Zumischen von Ruß und anderen Gummichemikalien zum Pulver in einem Laborkneter hergestellt wurde, sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben:

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Härte	Shore A	59
Zerreißfestigkeit	MN/m²	27,6
! Bruchdehnung 1	%	530
ί \ : Spannunsswert 50 fo		1.1
\ 100 %		1.9
200 %	MN/nr	4.9
300 %		9,7
Weiterreißfestigkeit	N/m	42,6
Zugverformungsrest	nach 15"	6
1 h 200 % Vordehnungjin %	nach 1 h	4
Rückprallelastizität		50

(sämtlich DIN-Prüfungen)

Beispiel 2

10 g AEROSIL R 972, 50 g Perl-Ruß "Corax 3" und übliche Gummichemikalien werden wie oben in einem hochtourigen Mischer vom Typ "Star-Mix" 2 Minuten lang gemischt. Darauf v/erden 200 g SBR-Latex TT 2116 (GWH) - auf 60% Peststoffgehalt konzentriert - zugegeben. Nach etwa 2 Minuten Mischzeit erhält man wiederum ein feines rieselfähiges
Pulver, das wie in Beispiel 1 anschließend getrocknet wird.

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Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Teilchengrößenverteilung und die Verteilung des Füllstoffes auf die verschiedenen Fraktionen:

Teilchengröße mm	Gehalt Gew.-%	Füllstoffgehalt Gew.-%
2,5	1,7	29,6
1,0 2,5	11,8	27,7
0,5 1,0	22,6	27,3
0,32 0,5	18,2	27,1
0,32	45,7	32,7

Ebenso wie in Beispiel 1 besitzt dieses Pulver die Eigenschaft, sowohl im Kneter als auch auf einem Walzwerk augenblicklich eine zusammenhängende Masse zu ergeben. Es wird also eine starke Verkürzung der Verarbeitungszeit erreicht, was einen der großen Vorteile der Kautschukpulver-Technologie ausmacht.

Das oben beschriebene Pulver kann als fertig compoundiertes Kautschukpulver nach kurzzeitiger Behandlung in einem Kneter oder auf der Walze nach üblicher Vulkanisationstechnik zu Gummi-Fertigprodukten verarbeitet werden. Typische physikalische Prüfwerte eines solchen Vulkanisats sind in der folgenden Tabelle enthalten:

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Härte	Shore A	58
Zerreißfestigkeit	M/m²	24,9
Bruchdehnung·	%	690
Spannun^swert 50 %		0.7
100 %		1.3
200 %	MN/nT	3.6
300 %		7,2
V/eiterreißfestigkeit	N/m	25,1
Zugverformungsrest	nach 15"	11
1 h 200 % Vordehnungjin %	nach 1 h	5
Rückprallelastizität		41

Beispiel 3

63 g Perl-Ru3 ("Gorax 3") werden mit der üblichen Menge von Gummichemikalien sowie Weichmachern wie oben in einen hochtourigen Mischer gege'oen, gemahlen und aufgelockert. Darauf werden 200 g des in Beispiel 2 benutzten SBR-Latex zugegeben. Nach 2 Minuten Mischzeit erhält man ein feines rieselfähiges Pulver, das anschließend wie in Beispiel 1 vom Wasser befreit wird.

Dieses Pulver, das ebenfalls alle Vorteile eines fertig compoundierten Kautschukpulvers aufweist, entspricht in seiner Zusammensetzung vollständig einer konventionellen hochwertigen Gummimischung. Es

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kann nach kurzzeitiger Anwendung üblicher Gummimischmethoden zu Vulkanisaten mit ausgezeichnetem physikalischen Verhalten verarbeitet werden wie die Werte der folgenden Tabelle zeigen:

Härte	Shore A	61 "
Zerreißfestigkeit	MN/m²	22,6
Bruchdehnung	%	560
Spannungswert JjjO JXj
100 %		1.5
200 %	MN/nr	3,2
300 %		11,0
j ; Weiterreißfestigkeit	N/m	24,7
■ Zugverformungsrest	nach 15"	I 12
i 1 h 200 % Vordehnung,in %	nach 1 h	6
Rückprallelastizität	%	41

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Claims

Patentansprüche Λ

\ Verfahren zur Herstellung von rieselfähigen Kautschukpulvern, die gegebenenfalls zusätzlich Füllstoffe und / oder Weichmacher und / oder Gummicheraikalien enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kautschuk-Latex durch intensives mechanisches Bearbeiten in an sich bekannte feinteilige hydrophobe Pulver dispergiert und während dieser Bearbeitung die Pulverform der Mischung ständig beibehält und das entstandene Pulver anschließend trocknet.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kautschuk-Latex durch intensives mechanisches Bearbeiten in Ruß und / oder hydrophobe Kieselsäure dispergiert.

5. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kautschuk-Latex durch intensives mechanisches Bearbeiten in feinteiliges hydrophobes Pulver, das einen Gehalt an aktiven und / oder inaktiven Füllstoffen und / oder Weichmachern und / oder jur-miehernikalien aufweist, dispergiert.

4, Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kautschuk-Latex durch intensives mechanisches Bearbeiten in ein feinteiliges hydrophobes Pulver dispergiert, dessen Zusammensetzung derart ausgewählt ist, daß nach dem Trocknen des den Latex enthaltenden Pulvers die Rezeptur einer üblichen Gummimischung vorliegt.

'5. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

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man als Kautschuk-Latex Naturkautschuk-Latex und / oder Synthesekautschuk-Latex einsetzt.

6. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 "bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispergierung und Trocknung in aufeinanderfolgenden Stufen durchgeführt wird.

7. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 Ms 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispergierung und Trocknung in kontinuierlicher Weise aufeinander folgen.

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