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Verfahren zur elektrophoretischen Herstellung von homogenen Kautschukniederschlägen
aus Kautschukmilch In dem Patent .1t3 038 ist angegeben, daß bei der Herstellung
von Kautschukniederschlägen auf elektrischem Wege gleichzeitig mit der Niederschlagung
des Kautschuks auch eine Elektrolvse der in der Dispersionsflüssir-I,ceit der Kautscukmilch
enthaltenen Elektrolvte stattfindet,' welche eine Gasentwicklung an der Anode zur
Folge hat. und daß es dieser ano:lischen Gasentwicklung zuzuschreiben ist. claß
man auf diesem Wege keinen homogenen Kautschukniederschlag erzielen konnte. Auf
:fieser Erkenntnis beruhte der in dem oben bezeichneten Patent angegebene Vorschlag,
;furch örtliche Trennung der Entstehungs-#telle der anodischen Gase von der Bildungsstelle
des Kautschukniederschlages dem an der Anode frei gesetzten Gase eine Entweichungsmöglichkeit
zu bieten. Diese örtliche Trennung erfolgte mittels einer porösen Unterlage, die
als N iederschlagsunterlage zwischen die Anode und die Kathode eingeschaltet wurde.
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Eine weitere Möglichkeit der Erzielung homogener Niederschläge bz-,v.
der Beseiti-@ung des schädlichen Einflusses der elektrol@ tischen Gasausscheidung
an der Anode besteht in der Unterdrückung der Freisetzung von Gasen. Dies kann dadurch
erzielt werden, daß man in der elcktrophoretischen Vorrichtung Stoffe verwendet.
welche das Freiwerden der' Gase verhindern; insbesondere wurde auch die Verwendung
von Anoden unter Schutz gestellt. die Stoffe enthalten oder aus Stoffen (wie Zink
oder Blei) bestehen, welche die anodischen Gase in irgendeiner Weise binden, um
homogene Kautschukniederschläge auch unmittelbar an der Oberfläche von elektrisch
leitenden Anoden erhalten zu können.
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Es wurde nun gefunden. daß es bei allen nietällischen Anoden, selbst
bei solchen, wie z. B. Zink- oder Bleianoden, von denen man annehmen könnte, daß
sie mit den durch die Elektrolyse an ihnen frei gesetzten Gasen eine chemische Verbindung
eingehen und infolgedessen durch Bindung dieser Gase, insbesondere des Sauerstoffs,
eine Gasentwicklung nicht zustande kommen lasen sollten, Sclilvierigkeiten bietet,
die Gasentwicklung an der Anode zu verhindern und aus dem handelsüblichen präservierten
Latex vollständig honiogene Niederschläge zu erzielen.
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Es wurde festgestellt, daß es bei Verwen-dung von metallischen
Niederschlag ingsunterlagen nicht genügt, das Metall der Anode reeigllet zu wählen,
sondern daß es gleichzeitig auch auf die Beschaffenheit bzw. zweckentsprechende
Vorbereitung des handelsüblichen Latex ankommt,. um die Gasentwicklung an -der Anode
finit Sicherheit zu verhüten und um tatsächlich volWändig homogene Kautschukniederschläge
zu erzielen. Insbesondere hallen wir gefunden, daß die dein handelsüblichen Latex
zugesetzten Präservierungsstoffe, wie Ainnioniak, die Gas-
Bildung
unter dein Einfloß des elektrischen Strome. an der Anode begünstigen, und daß diese
Stoffe aus dein auf elektrischem Wege auf Kautschukwaren zti verarbeitenden Latex
ausgeschaltet bzw. auf eine unschädliche Menge vermindert werden müssen. Die Ausschaltung
bzw. Verminderung der schädlichen Stoffe kann z. B. durch teilweises oder -änzliches
I?ntferneit oder durch teilweises oder gänzliches Überführen derselben in eine unschädliche
Form erfolgen.
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Der handelsübliche präservierte Latex enthält nämlich beispielsweise
o.@ bis i' Prozent Ammoniak. Es wurde gefunden, daß dieser Ainmoniakgehalt zum größten
Teile beseitigt werden muß. l- ersuche haben ergeben. daß es bei Verarbeitung eines
Latex mit 33 Prozent Kautschukgehalt und bei V erwendung von Anoden aus Zink. Cadmium.
Blei oder ähnlichen -Metallen oder deren Legierungen zweckmüßig ist, den Ammoniakgehalt
des Latex (hei etwa 33 Prozent Kautschukgehalt) auf eine Gesamtalkalität von etwa
o,oo Nor-mal oder darunter zu vermindern. Andererseits hat e: .ich ergeben.
daß es für die Beschaitenheit des gewonnenen homöQenen l-Zautschukniederschlages
und für das Verhalten der Kautschukmilch v=on Vorteil ist, den Aminoniakgehalt nicht
gänzlich zu entfernen. Die obere Grenze und die vorteilhafteste Größe des Ammoniakgehaltes
hängt von der Beschaffenheit und Konzentration des verwendeten Latex, der Temperatur,-
dem Stoff der Anode und von anderen Umständen ab. und muß stets durch Versuche festgestellt
werden.
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Die Verminderung oder Beseitigung des Präservierungsmittels kann durch
Dialvse oder durch Auswaschen des Laux, z. B. durch Konzentrierung mittels Zentrifugieren
und nachträgliches Verdünnen, bewirkt werden. Mittels derartiger Behandlungsweisen
können auch etwaige andere Bestandteile des Latex (wie beispielsweise kohlensaures
Ammonium, Ammoniumcarbonat, Aminöverbindungen, Phosphate und andere Elektrolvte)
entfernt oder vermindert werden. welche gleichfalls zur Begünstigung der Gasentwicklung
an der Anode beitragen oder den Prozeß oder die O_tialität des Produktes aus anderen
Ursachen schädlich beeinflussen könnten. Ist der zu entfernende Stoff flüchtig,
wie z. B. das derzeit allgemein verwendete Ammoniak. so kann die Menge desselben
auch durch Evakuierung. Durchlüftung oder durch Erwähnung oder aber durch gleichzeitige
Anwendung dieser Maßnahmen verringert werden. Versuche haben ergehen. daß inan den
Ammoniakgehalt, z. B. durch Erwärmen des Latex auf etwa ;o° C: während einiger Stunden,
ohne Gefährdung desselben bis auf die erforderliche geringe Menge vermindern kann.
Eine-andere Art der. Ausschaltung bzw. Verminderung oder Beseitigung des Präservierungsmittels
besteht im Überführen desselben in eine bei der elektrophoretischeniederschlagung
des Kautschuks nicht @ zur Gasbildung neigende oder sonstwie schädliche Verbindung.
So läßt sich z. B. der Ammoniakgehalt des handelsüblichen präserviertenLatex mittels
Fonnaldehvd bz-w. Polvmere desselben abstumpfen, indem hierdurch- das Ammoniak in
Hexamethvlentetramin übergeführt und die Hvdroxylionenkonzentration entsprechend
erniedrigt wird. In gleicher Weise können andere carbonvlhaltige Verbindungen Verwendung
finden.
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Eine weitere Art der Umwandlung der schädlichen Stoffe, falls diese
alkalisch sind, besteht in der einfachen -Neutralisation, wobei jedoch die Koagulationsgefahr
dein Zusatz stark sauer wirkender Stoffe Grenzen zieht. Hingegen kann man oft im
Latex selbst die zur ?Neutralisation benötigte Säure, z. B. durch Oxydation von
Aldehyd, entstehen lassen.
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Wenn der mit Ammoniak präservierte Latex vor seiner @,- erarbeitudg
von seinem Ammoniakgehalt bis auf die zulässige Grenze befreit worden ist, wird
es meistens zweckmäßig sein, dein Latex ein für die Gasentwielaung unschädliches
Desinfektionsmittel, z. B. , Isoamylhydrocuprein. Octylhydrocuprein oder Thyniol,
zuzusetzen.
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Mit den wie oben beschrieben vorbereiteten 'Milchsäften konnten unmittelbar
auf Zink-, ! Cadmium-, Eisen- und Bleianoden sowie auf Anoden, die aus bestimmten
Legierungen bestanden, welche obige Metalle enthielten (z. B. eine Legierung mit
9o Prozent Zn und to Prozent Sb), tadellose, vollständig homogene Kautschukniederschläge
erhalten werden.
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Die bisherigen Versuche scheinen darauf hinzudeuten, obwohl dies noch
nicht einwandfrei festgestellt ist, daß für das obige Verhalten des Latex der Umstand
maßgebend sein dürfte, daß einerseits Elektroden verwendet werden müssen, die im
Verlaufe der elektrischen Niederschlagung des Kautschuks unter den gegebenen Bedingungen
bzw. in Gegenwart des verwendeten Elektrolyten sich fortlaufend ionisieren" indem
z. B. die durch die Elektrolyse erzeugten Oxydationsprodulcte des Anodenmetalls
löslich sind, und daß andererseits die Konzentration des die Hyäroxylionen liefernden
Elektrolyten in bezog auf die Lösungsgeschwindigkeit der Anode oder der.aus dein
Anodenmetall gebildeten Oxydationsprodukte so weit vermindert wird, daß sie nur
für sekundäre Reaktionen genügt und ilie Hydroxylionen nicht zu einer primären zur
i Gasbildung führenden Entladung kommen können.
Die Verringerung
der Konzentration des gasbildenden Elektrolyten durch Verdünnung des Latex führt
nicht zum Ziele, weil der liandeLsübliclie präservierte Latex zu diesem Zwecke mindestens
auf das 6- bis 7fache verdünnt werden müßte. Aus einem derart verdünnten Latex lassen
sich aber keine brauchbaren Kautschukniederschläge erzielen, da dieselben keine
glatte Oberfläche aufweisen, außerdem aber die , Niederschlagungsgeschwindigkeit
des Kautschuks eine wesentliche Verlangsamung erleidet.
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Es ist zwar schon mehrfach versucht worden, den Kautschuk aus Kautschukmilch
unmittelbar auf 11Ietalloberflächen elektrisch niederzuschlagen, doch wurden die
obigen Bedingungen niemals gleichzeitig erfüllt.
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So z. B. schlägt C o c k e r i l 1, der einLa.texkoagulationsverfahren
für die Roliguinniiherstellung anstrebte, in der britischen Patentschrift 2144r
vom Jahre igo8 Aluminiuin als das vorteilhafteste hfetall für die Anode vor, welches
sich aber für das oben beschrie- -bene Verfahren vollständig unbrauchbar- erwiesen
hat, da es sogar mit dem in der oben angegebenen Weise zubereiteten Latex Gase entstehen
läßt. Dementsprechend erhielt C o c k e r i l 1, wie dies aus seiner Patentschrift
hervorgeht. nur einen körnigen Niederschlag von so geringem Zusammenhang, daß der
Niederschlag, um eine -weitere Behandlung zu gestatten, durch Preßwalzen verdichtet
werden mußte. C o c k e r i 11 konnte infolgedessen gar nicht an die unmittelbare
Erzeugung formfertiger Kautschukwaren denken, sondern wollte nur ein neues Koagulationsverfahren
für die außerhalb der Produktionsgebiete nicht erhältliche unpräservierte Kautschuh-milch
zur Erzeugung von Rohgtim@mi schaffen: , S h e p p a r d (India Rubber Journal,
Jahrgangiqa5,j'II.¢) erwähntzwar die Möglicbkeit der elektrophoretischen Herstellung
von Kautschukschichten aus Kautschukdispersionen auf einer leitenden Unterlage,
ohne aber die für die technische Durchführung notwendigen Maßnahmen erkannt und
angegeben zu haben. So z. B. hat Sheppard zunächst nicht erkannt, daß es auf die
Wahl des Metalls der Anode ankommt, indem er in gleicher Reihe mit den bei entsprechender
Vorbereitung des Latex geeigneten Metallen auch Antimon und Zinn erwähnt, auf denen
weder unter den von Sheppard angegebenen Umständen noch mit dem in der oben beschriebenen
Weise vorbereiteten Latex homogene Kautschukniederschlägeerzielt werden konnten.
Auch auf den von Sheppard erwähnten übrigen Metallen lassen sich unter den von Shepp
ardangegebenen Verhältnissen aus natürlicher Kautschukmilch ohne besondere Rühr-
usw.Maßnahmen gleichfalls nur körnige unhomogene Niederschläge erzielen. Im übrigen
ziehen die von Sheppard empfohlenen Maßnahmen sowie die Benutzung künstlicher Kautschukemulsionen
der technischen Verwendungsmöglichkeit des Sheppardschen Verfahrens sehr enge Grenzen.
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Im übrigen gestattet die Niederschlagung unter Verwendung der metallischen
Niederschlagungsunterlagen ähnliche Alöglichkeiten wie die in dem Patent 413
038 für die Niederschlagung auf porösen nicht leitenden Unterlagen .beschriebenen,
d. h. man kann die verschiedenen Zusatzstoffe, z. B. @julkanisationsmittel, Vulkanisationsbeschleuniger,
Füllstoffe, Farbstoffe usw.. dem Latexbeimischen. man kann den Niederschlag auf
vollständig in die Kautschukmilch getauchten Formen oder auf durch die Kautschukmilch
hindurchgeführten endlosen Unterlagen (Trommel oder Band) in fortlaufendem Betriebe
erzeugen und in beiden Fällen Faserstoff- oder Gewebeeinlagen ver@venden bzw. diese
mit Kautschuk tränken.
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Bei Verwendung metallischer Formen kann man den Kautschukniederschlag
auf den Formen selbst trocknen und vulkanisieren oder aber den erzielten Kautschukniederschlag
vor der VuIkanisation von der Form abnehmen, da die mit den oben angegebenen Verfahren
erzielten Niederschläge hierzu eine genügende Festigkeit und Elastizität besitzen.
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Ferner können einzelne Stellen der Niederschlagungsunterlage aus einem
der Anode vorgelagerten porösen, flüssigkeitsdurchlässigen Stoff im Sinne des Patents
413 o38 bestehen, während an den übrigen Stellen der \; iederschlagungsunterlage
der Niederschlag unmittelbar an der Oberfläche der Anode gebildet wird.
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Es ist zu bemerken, daß unter dein Ausdruck Kautschukmilch sowohl
von Füllmaterialien freie als auch Füllstoffe, Vulkanisationsmittel, Vulkanisationsbeschleuniger,
Farbstoffe oder andere Zusatzstoffe enthaltende vulkanisierte oder unvulkanisierte
Kautschukmilch zu verstehen ist.