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Verfahren zur Herstellung organische Substanzen enthaltender Kautschukmilchmischungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung stabiler wässeriger Dispersionen
organischer Stoffe, die im besonderen der Kautschukmilch zugesetzt «-erden sollen.
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Bekanntlich werden wässerige Dispersionen flüssiger Stoffe gewöhnlich
durch eine feine Dispergierung fester Stoffe durch eine feine Vermahlung der Stoffe
in Gegenwart von Schutzkolloiden und Dispergierungsmitteln hergestellt. Zahlreiche
organische Stoffe und im besonderen harzartige oder biturninöse Stoffe werden jedoch
bei Temperaturen unterhalb des Siedepunktes des Wassers nicht genügend flüssig,
um sie in Wasser dispergieren zu können; andererseits sind sie aber auch zu weich
und zu klebrig, als daß sie hinreichend fein gemahlen werden könnten.
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Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren, nach welchem derartige Stoffe
und im besonderen solche, die Kautschukmilch beigemischt «-erden sollen, in Wasser
fein dispergiert und dann in Form einer wässerigen Dispersion der Kautschukmilch
zugesetzt werden können.
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Die Erfindung besteht darin, daß zwecks Herstellung der wässerigen
Dispersionen die organischen Stoffe, wie Beschleuniger, Füllstoffe und Erweichungsmittel
o. dgl., zunächst mit Kautschuköl, das durch trockene, destruktive Destillation
von Kautschuk erhalten wird, vermischt und gelöst werden und daß dann die Lösung
in Wasser, das gegebenenfalls auch Dispergierungsmittel enthalten kann, dispergiert
wird. Da zu der genannten Destillation als Rohstoff alle möglichen Kautschukabfälle
beliebigen Vulkanisationsgrades benutzt werden können, ist das anfallende Kautschuköl
sehr billig.
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Es ist zwar bereits bekannt (brit. Patentschrift z05 q.87), der Kautschukmilch
bestimmte Zusatzstoffe, wie Vulkanisationsmittel, Harze, Wachse, Stearinsäure u.
dgl., in Form wässeriger Dispersionen beizumischen. Nach diesem Verfahren werden
jedoch die genannten Stoffe nicht mit Kautschuköl, sondern mit anderen organischen
Lösungsmitteln, wie Tetrachlorkohlenstoff, Benzol oder Terpentin u. dgl., gelöst
und dann in Wasser dispergiert. Gegenüber der Verwendung der genannten Lösungsmittel
hat
aber das Kautschuköl sehr wesentliche Vorteile, vor allem, wenn die unter Mitverwendung
von Kautschuköl hergestellten wässerigen Dispersionen der organischen Stoffe Kautschukmilch
beigemischt werden sollen.
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Es ist zwar auch bekannt, daß'Kautschuköl als Lösungsmittel für organische
Stoffe benutzt werden kann. Es ist jedoch noch nicht bekanntgeworden, Kautschuköl
zur Herstellung wässeriger Dispersionen organischer Stoffe, die der Kautschukmilch
beigemischt werden sollen, anzuwenden.
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Ein wesentlicher Vorteil des Kautschuköles für den in Frage stehenden
Zweck besteht zunächst darin, daß es selbst vom Kautschuk abstammt und zu einem
wesentlichen Teil aus polymerisierbaren Kohlenwasserstoffen besteht, die dem Kautschuk
chemisch sehr verwandt sind.
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Die unter Verwendung von Kautschuköl hergestellten Dispersionen sind
daher dem natürlichen Kautschulcmilchsaft sehr ähnlich, und sie können in allen
Verhältnissen damit vermischt werden, ohne eine Koagulation der Kautschukmilch befürchten
zu müssen; denn beide bestehen aus Kügelchen der genannten Kohlenivasserstoffe,
welche sich gegenseitig nicht beeinflussen, während die meisten anderen verfügbaren
Lösungsmittel mehr oder weniger dazu neigen, die Kautschukmilchsäfte zu koagulieren.
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Außerdem ist das Kautschuköl eine sehr bewegliche Flüssigkeit mit
einem außerordentlich hohen Lösevermögen für die meisten organischen Stoffe, so
daß es sehr leicht in Wasser dispergiert werden kann und mit geringen Mengen Kautschuköl
große Mengen Zusatzstoffe in Wasser und somit in der Kautschukmilch dispergiert
werden können. Es muß auch angenommen werden, daß gewisse Bestandteile des Kautschuköles
von einer solchen chemischen Beschaffenheit sind, daß sie selbst die Dispersionsbildung
in alkalischem Medium fördern, da Lösungen, welche Kautschuköl. in größeren Mengen
enthalten, viel leichter dispergiert werden können als Lösungen, welche andere Lösungsmittel
enthalten.
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Das Kautschuköl hat sich auch sehr brauchbar erwiesen zum Lösen von
Stoffen, die normalerweise beträchtliche Gasmengen auf ihrer Oberfläche absorbieren
und die daher schwierig benetzt und somit schwierig dispergiert werden können. Ebenso
eignet sich das Kautschuköl zum Lösen von Stoffen, die stark schäumen, wenn sie
ohne Lösungsmittel dispergiert werden. Wieder andere Stoffe nehmen, wenn sie allein
dispergiert werden, positive Ladung an und können daher der Kautschukmilch, . deren
Teilchen normalerweise negativ geladen sind, nicht beigemischt werden, da sonst
eine Koagulation eintritt. Werden dagegen diese Stoffe mit Kautschuköl gemischt
und in einer alkalischen Lösung dispergiert, so nehmen sie leicht eine negative
Ladung an und können dann in beliebigen Mengen mit Kautschukmilch oder ähnlichen
alkalischen Dispersionen vermischt werden Werden dann die festen Bestandteile der
Kautschukmilch bzw. der Kautschukmilchmischungen beispielsweise durch galvanische
Niederschlagung, chemische Koagulation, Filtration o. dgl. Verfahren aus dem Wasser
abgeschieden, dann vereinigen sich die Dispersionen, welche das Kautschuköl enthalten,
leicht mit den Kautschukkügelchen und durchdringen sie und bilden mit letzteren
eine einheitliche kompakte Masse. Beim Trocknen werden die flüchtigen Bestandteile
des Kautschuköles leicht ausgetrieben, während die verhältnismäßig schwerflüchtigen
Teile im Kautschuk zurückbleiben, und zwar wahrscheinlich wegen ihrer engen chemischen
Verwandtschaft zum Kautschuk, aus dem sie stammen.
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Die enge Verwandtschaft des Kautschuköles zu dem Kautschuk in der
Kautschulzmilch trägt auch dazu bei, daß ein sehr hochwertiger Kautschuk aus der
Kautschukmilch, welche die unter Verwendung von Kautschuköl hergestellten Dispersionen
enthält, erhalten wird, da das Kautschuköl die Elastizität des Kautschuks erhöht,
ohne dessen Festigkeit und Dauerhaftigkeit jedoch schädlich zu beeinflussen. Diese
Tatsache ergibt sich wahrscheinlich daraus, daß viele der Bestandteile des Kautschuköles
selbst vulkanisierbar sind und in das Gefüge des Kautschuks eintreten, was aber
nicht der Fall bei anderen Lösungsmitteln ist, die entweder chemisch inert sind
oder einen schädlichen Einfluß auf den Kautschuk ausüben.
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Gemäß der Erfindung kann das Kautschuköl ohne Rektifikation verwendet
werden. In vielen Fällen ist jedoch eine vorherige Rektifikation, wie durch fraktionierte
Destillation, wünschenswert. Bei Verwendung von Kautschuköl als Lösungsmittel bei
der Herstellung von Dispersionen, die mit Kautschukmilch vermischt werden sollen,
können z. B. die flüchtigen niedrigsiedenden Fraktionen abgeschieden werden, wenn
diese Fraktionen im Enderzeugnis nicht erwünscht sind, während die schwerflüchtigen
hochsiedenden Fraktionen abgeschieden werden, wenn man ein weiches Endprodukt erhalten
will.
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Die Ölmengen, die zum Lösen der Stoffe, die dispergiert werden sollen,
benutzt werden, können innerhalb weiter Grenzen schwanken. Stoffe, die einen hohen
Schmelz-
Punkt haben oder im Kautschuköl verhältnismäßig wenig löslich
sind, erfordern größere Mengen Kautschuköl, manchmal sogar das Mehrfache des Gewichts
des Stoffes "selbst. Andererseits können Stoffe, die einen niedrigen Schmelzpunkt
haben und leichter mit Kautschuköl mischbar sind, nach Zusatz von io oder 2o
% Kautschuköl leicht dispergiert werden.
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Die Dispersionen können durch rasches und kräftiges Verrühren der
obengenannten Lösungen finit reinem Wasser hergestellt werden; es können jedoch
dem Wasser zum Stabilisieren der Dispersion auch Dispergierungsmittel und Schutzkolloide,
wie Seife, Saponin, Gummiarabikum, - Agar-Agar, Gelatine, Kasein, Natrium-Silicat,
Alkali, Ammoniak o. dgl., zugesetzt werden, durch die ein Zusammenballen und. Ausflocken
der dispergierten Teilchen verhindert wird. Nach Belieben kann ein Teil der Dispergierungsmittel
anstatt dein Wasser auch der Kautschuköllösung beigegeben werden. Beispiels-«-eise
ist es bei Verwendung von Seife oft zweckmäßig, wenn die Fettsäure im Kautschuköl
und das Alkali im Wasser gelöst werden, so daß die Seife erst durch die Reaktion
des Alkali mit der Fettsäure während der Dispersionsbildung entsteht.
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Beispiel i Das harzige Kondensationsprodukt aus Acetaldehvd und Anilin
ist sehr brauchbar als Beschleuniger bei der Vulkanisation von Kautschuk, aber wenn
es gepulvert und unmittelbar der Kautschukmilch zugesetzt wird, so scheidet es sich
sehr schnell aus und bewirkt eine Koagulation. Der Beschleuniger wird daher in Wasser
in der folgenden Weise dispergiert: ioo Gewichtsteile Beschleuniger, Zoo Teile Kautschuköl,
ro Teile Ölsäure werden zusarmnengeinischt, bis eine homogene Lösung erhalten wird.
Gleichzeitig werden 4. Teile Kasein in 6oo Teilen heißem Wasser gelöst, das 3o Teile
konzentriertes Ammoniak enthält. Die zwei Flüssigkeiten werden dann zusarninengerührt,
bis eine grobe Dispersion erhalten wird, und das Gemisch wird dann durch eine Kolloidmühle
oder eine Homogenisiervorrichtung geschickt, durch die die Oltröpfchen in sehr feine
Teilchen zerlegt «-erden. Die erzielte Dispersion ist sehr stabil und zeigt praktisch
keine Neigung zum Aufrahmen oder Zusammenballen. Sie kann leicht mit alkalischer
Kautschukmilch gemischt werden, ohne daß die Stabilität der Kautschukmilch beeinflußt
wird, und der Kautschuk aus dieser Kautschukmilchmischung hat die normale Vulkanisationsäeschwindigkeit
des Kautschuks, der den sauren Beschleuniger enthält. Beispiel e Das harzige Oxydationsschutzmittel,
das durch Kondensation von Aldol mit a-Naphthylamin hergestellt wird, wird in Wasser
dispergiert, indem ioo Gewichtsteile des Aldol-a-naphthylamins zunächst in einer
Mischung aus ioo Teilen Kautschuköl und io Teilen Ölsäure gelöst werden. Die Öllösung
wird dann in einer Lösung aus 2 Teilen Gelatine und i4. Teilen konzentriertem Ammoniak
in 65o Teilen heißem Wasser dispergiert, und zwar in derselben Weise, wie es im
Beispiel i beschrieben ist. Die Dispersion ist sehr brauchbar zur Herstellung von
Kautschukmischungen, die gegen das Altern beständig sind.
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Beispiel 3 Bituminöse Substanzen können nach dem Verfahren der Erfindung
ebenfalls leicht zur Dispersion gebracht werden. Weichasphalt, Teer oder die teerartigen
Rückstände, die in den Petroleumdestillations- oder -krackanlagen anfallen, werden
dispergiert, indem 8o Gewichtsteile des Teers mit 2o Gewichtsteilen Kautschuköl
und d. Teilen Ölsäure vermischt werden. Das heiße Gemisch wird in einer Lösung aus
einem Teil Kasein und io Teilen konzentriertem Ammoniak in 4oo Teilen heißem Wasser
dispergiert. Die Dispersion enthält nur eine kleine Menge Kautschuköl, aber diese
kleine Menge reicht aus, die Viskosität des Teers soweit zu verringern, daß er leicht
dispergiert werden kann. Die Dispersion kann dann mit Kautschukmilch genlicht werden,
und der Teer wirkt als Erweichungsmittel für den trockenen Kautschuk. In gleicher
Weise kann auch Mineralkautschuk dispergiert werden.
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Beispiel d.
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Der Zusatz von Kautschuköl zu Kohlenwasserstoffen vor ihrer Dispersion
erleichtert deren Dispersion sehr. 85 Gewichtsteile Petroleum, die mit 15
Teilen Kautschuköl gemischt worden sind, werden in einer Lösung aus .i Teilen Ammoniumoleat
in 4.0o Teilen heißem Wasser dispergiert. Die Teilchen der Dispersion sind sehr
klein und von gleichmäßiger Größe.
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Die vorstehenden Beispiele sind natürlich nur zur Veranschaulichung
der Ausführung der Erfindung angegeben; selbstverständlich können auch andere Stoffe
nach dem beschriebenen Verfahren dispergiert werden; auch können die angegebenen
Teilmengen der bei der Herstellung der Dispersionen benutzten Stoffe innerhalb weiter
Grenzen geändert werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.