DE2531964B2

DE2531964B2 - Verfahren zur Herstellung von rieselfähigen Pulvern aus Kautschuk, feinteiligen hydrophoben Pulvern und gegebenenfalls üblichen Zusätzen

Info

Publication number: DE2531964B2
Application number: DE19752531964
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Phys. Dr. 6450 Hanau Caspary; Josef 6451 Rossdorf 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: 1979-06-07
Also published as: GB1503066A; MY7800408A; JPS5224249A; DE2531964A1

Description

Verfahren zur Herstellung von rieselfähigen Pulvern aus Kautschuk, feinteüigen hydrophoben Pulvern und gegebenenfalls üblichen Zusätzen.

Die Technologie pulverförmiger! Kautschuks bietet ansich 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 ansich sehr interessanten Anwendung von pulverförmigen Kautschuken dadurch Grenzen gesetzt, daß optimale Verfahren zur Herstellung solcher pulverförmigen Kautschuke noch nicht bekannt 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 Vulkanisate negativ beeinflussen. Oft können auch die im Laboratorium erprobten Herstellungsbedingungen nicht auf ein großtechnisches Produktionsverfahren übertragen werden.

Zum Stand der Technik sind die folgenden Veröffentlichungen zu nennen: US-PS 33 45 324; UK-PS 66 43 50; UK-PS 27 06 58; UK-PS 99 03 15.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung Naturkautschuk-Latex und/oder Synthesekautschuk-Latex durch intensives mechanisches Bearbeiten in feinteüigen hydrophoben Pulvern unter standiger Beibehaltung der Pulverform der Mischung dispergiert und das entstandene Pulver anschließend trocknet

Nach einer bevorzugten Ausführungsform dispergiert man dabei den Kautschuk-Latex durch intensives mechanisches Bearbeiten in Ruß und/oder hydrophober Kieselsäure.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist 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 Kautschukchemikalien aufweist, dispergiert

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist schließlich dadurch gekennzeichnet, daß die Dispergierung und Trocknung in kontinuierlicher Weise aufeinander folgen.

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

Insbesondere ist in letzter Zeit eine feimeilige hydrophobe Kieselsäure bekanntgeworden, du: sich unter Erhalt der Rieselfähigkeit durch eine außergewöhnlich hohe Wasseraufnahmefähigkeit, nämlich durch eine solche bis etwa 90% Wasser, auszeichnet (sogenanntes »Trockenes Wasser«).

Vorliegender Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß feinteilige hydrophobe Stoffe große Mengen an Kautschuk-Latex unter Erhalt der Rieselfähigkeit (dieser feinteüigen hydrophoben Stoffe) aufnehmen können, obwohl bekanntlich der Kautschuk-Latex sehr klebrig ist und daß diese Aufnahmefähigkeit insbesondere dann vorhanden ist, wenn man die Lances 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 Weise 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 werden.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß lediglich eine kurze und einfache mechanische Dispergierung des Latex in Wechselwirkung mit dem feinteüigen 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 geeigneten feinteüigen 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 Form wäßriger Dispersionen vorliegen. Insbesondere geeignet sind wäßrige Dispersionen der folgenden Kautschukarten, die in den üblichen internationalen Abkürzungen angegeben sind:

NR, SBR, NBR, CR, BR, EPDM, EVAC, IR,
TPR, HR, ACM, POR, SIR, CFM und UE.

Um den Kautschukanteil der fertigen Pulver optimal zu gestalten, werden bevorzugt Latices mit einem relativ hohen Feststoffgehalt eingesetzt

Gemäß vorliegender Erfindung wendet man vorzugsweise feinteilige hydrophobe Stoffe, insbesondere Ruße und spezielle Kieselsfluren mit einer Teilchengröße zwischen 2 und 500 nro an, letztere mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,1 bis 10Gew.-%.

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 angestrebt wird, werden die Kautschukchemikalien, 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, wo 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 Wechselwirkung mit rte*n Rührwerk und dem hydrophoben Pulver bewirkt Es ist für die Dispergierung förderlich, den Latex in den laufenden Ni sicher bereits in feinverteilter Form einzugeben, beispielsweise durch Einsprühen.

Die erstaunlich gute Rieselfähigkeit des bereits nach kurzer Zeit erhaltenen Pulver-Latex-Gemischs erklärt sich wahrscheinlich — zumindestens 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.-%.

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 I

20 g hydrophobe feinteilige Kieselsäure mit einer Teilchengröße von 16πιμ werden in einem hochtourigen Mischer 1 bis 2 Minuten aufgelockert Danech werden 200 g Naturkautschuk-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 nun, das anschließend bei +50⁰C unter Vakuum vom Wasser befreit wird. Es hat danach einen Kautschukaitteil von 86 Gew.-% und dient bevorzugt als Ausgangsmaterial für die weitere KauUchukverarbeitung.

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

Härte, Shore A	59
Zerreißfestigkeit, MN/m²	27,6
Bruchdehnung, %	530
Spannungswert, MN/m²
50%	1,1
100%	13
200%	4.9
300%	9,7
Weiterreißfestigkeit, kN/m	42,6
Zugverformungsrest 1 h 200% Vor
dehnung, in %
nach 15"	6
nach 1 h	4
Rückprallelastizität, %	50

(sämtlich DIN-Prüiungen)

Beispiel 2

10 g hydrophobe Kieselsäure mit einem Teilchendurchmesser von 16 πιμ, 50 g Perl-Ruß (HAF) und üblichen Gummichemikalien werden wie oben in einem hochtourigen Mischer 2 Minuten lang gemischt. Darauf werden 200 g SBR-Latex mit einem Feststoffgehalt von 60 Gew.-% zugegeben. Nach etwa 2 Minuten Mischzeit erhält man wiederum ein feines rieselfahij^s Pulver, das wie in Beispiel 1 anschließend getrocknet wird.

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

Teilchengröße	.2,5	Gehalt	FüllstofTgehalt
mm	.1,0	Gew.-%	Gew.-%
>2,5	.0,5	1,7	29,6
1,0 ..		11,8	27,7
0,5 ..	22,6	27,3
0,32 ..	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:

Härte, Shore A	58
Zerreißfestigkeit, MN/m²	24,9
Bruchdehnung, %	690
Spannungswert, MN/m²
50%	0,7
100%	U
200%	3,6
300%	7a
Weitentsißfestigkeit, kN/m	25,1
Zugverformungsrest 1 h 200% Vor
dehnung, in %
nach 15"	11
nachl h	5
Rückprallelastizität, %	41

Dieses Pulver, das ebenfalls alle Vorteile eines fertig compoundierten Kautschukpulvers aufweist, entspricht in seiner Zusammensetzung vollständig einer konventionellen hochwertigen Gummimischung. Es kann nach kurzzeitiger Anwendung üblicher Gummimischmethoden zu Vulkanisaten mit ausgezeichnetem physikalischen Verhalten verarbeitet werden wie die Werte der folgenden Tabelle zeigen:

Beispiel 3

68 g Perl-Ruß (HAF) werden mit der üblichen Menge von Gummichemikalien sowie Weichmachern wie oben in einen hoch tourigen Mischer gegeben, gemahlen und aufgelockert. Darauf werden 200 g des in Beispiel 2 benutzten SBR-Latex zugegeben. Nac:· 2 Minuten Mischzeit erhält man ein feines rieselfähiges Pulver, das anschließend wie in Beispiel 1 vom Wasser befreit wird.

Härte, Shore A	61
Zerreißfestigkeit, MN/m²	22,6
Bruchdehnung, %	560
Spannungswert, MN/m²
50%	1,5
100%	3,2
200%	8,1
300%	11,0
Weiterreißfestigkeit, kN/m	24,7
Zugverformungsrest 1 h 200% Vor
dehnung, in %
nach 15"	!2
nach 1 h	6
RückpraJlelastizität, %	41

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von rieselfähigen Pulvern aus Kautschuk, feinteüigen hydrophoben s Pulvern und gegebenenfalls üblichen Zusätzen, dadurch gekennzeichnet, daß man Naturkautschuk-Latex und/oder Synthesekautschuk-Latex durch intensives mechanisches Bearbeiten in feinteüigen hydrophoben Pulvern unter ständiger Beibehaltung der Pulverform der Mischung dispergiert 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 hydrophober Kieselsäure dispergiert

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

4. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispergierung und Trocknung in kontinuierlicher Weise aufeinander folgen.