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Verfahren zur Herstellung von Weich- oder Hartkautschukmischungen
unter Verwendung eines Weichmachungsmittels Bekanntlich wird in der Kautschukindustrie
der Plastizität der Kautschukmischungen große Aufmerksamkeit gewidmet. Die gute,
genügende Plastizität der Mischungen ist nämlich ausschlaggebend dafür, daß bei
den Bearbeitungsvorgängen vor der Vulkanisation, d. h. beim Lösen, Plattenziehen,
Spritzen usw., keine Nachteile eintreten können. Diese Notwendigkeit besteht bei
den heute üblichen Mischungen, deren Vulkanisation mit organischen Beschleunigern
beschleunigt wird, in noch größerem Maße als früher. Bekanntlich bewirken diese
Beschleuniger, vor allem die sogenannten Ultrabeschleuniger, eine Erniedrigung der
Vulkanisationstemperatur, erschweren aber gleichzeitig die Bearbeitung der Mischungen,
da die letzteren während der hauptsächlich mechanischen Bearbeitungsphasen auf den
Walzen der Mischmaschine oder des Kalanders, in der Schlauchmaschine usw. eine Erwärmung
erfahren, die in umgekehrtem Verhältnis zu der Plastizität der betreffenden Mischung
steht. Diese Erwärmung verursacht in manchen Fällen, insbesondere bei der Verarbeitung
von höchstbeschleunigten Mischungen, das Anvulkanisieren derselben während der Bearbeitung,
so daß die Anwendung gewisser Beschleuniger in vielen Fällen unmöglich wird.
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Diese Nachteile können nur durch eine erhöhte Plastizität der :Mischung
vermieden werden, die außer durch mechanische Mastikation auch durch die Anwendung
geeigneter Weichmachungsmittel erreicht werden kann. Weichmachungsmittel für Kautschuk
und Kautschukmischungen sind an sich bekannt und gehören den verschiedensten Stoffgebieten
an (Öle, Fette, Peche usw.) ; sie stellen aber stets dem Kautschuk fremde Substanzen
dar, die die Eigenschaften des Vulkanisats beinahe immer ungünstig verändern. Demgemäß
ist es nötig, die Anwendung dieser Substanzen auf niedrige Prozentsätze zu begrenzen,
so daß durch ihre Anwendung nicht immer die gewünschten Vorteile erzielt werden
können.
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Es wurde nun gefunden, daß teilweise depolymerisierter Kautschuk,
den man durch Erwärmung des Rohkautschuks bis zur Temperatur des Schmelzens erhalten
kann, ein vorzügliches Weichmachungsmittel sowohl für Weichals auch für Hartkautschukmischungen
darstellt und, wenn man in seiner Anwendung gewisse Grenzen nicht überschreitet,
die Eigenschaften des Vulkanisats so gut wie gar nicht verändert.
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Der Kautschukkohlenwasserstoff besteht bekanntlich aus einer langen
Kette von Molekülen und zersetzt sich bei erhöhter Temperatur. Wenn man bei der
Erhitzung eine genügend hohe Temperatur erreicht, erfährt dieser Kohlenwasserstoff
eine vollständige Zersetzung, wobei sich terpenartige Öle als Zersetzungsprodukte
bilden. Die destillierten Zersetzungsprodukte wurden auch in Kautschukmischungen
und in einigen Kautschukregenerationsverfahren angewandt.
Die Erfindung
betrifft die Anwendung eines Kautschuks in den Kautschukmischungen, der durch eine
unvollständige Depolymerisation desselben hergestellt wird, ohne daß man es dabei,
wie bisher, zu einer vollständigen Zersetzung kommen läßt.
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Der Kautschuk schmilzt, wenn er erhitzt wird, unter teilweiser Zersetzung
und ist bei etwa ?-So' vollständig flüssig. Er verwandelt sich dabei in ein Produkt,
das nach der Abkühlung eine pechartige, klebrige, Faden ziehende Masse bildet und
nichts mehr von den ursprünglichen Eigenschaften des Kautschuks aufweist.
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Es wurde schon vorgeschlagen, diese Substanz als Preßmasse anzuwenden,
wobei mau sie zuerst mit Schwefel und gegebenenfalls mit kleinen Mengen von Rohkautschuk
vermischt. Dagegen hat man jetzt gefunden, daß der geschmolzene Kautschuk, wenn
er in verhältnismäßig kleinen Mengen, z. B. 2 bis io%, dem Rohkautschuk zugesetzt
wird, diesem eine bedeutende Plastizität verleiht, so daß er mit großen Mengen von
Füllmitteln oder sonstigen Substanzen vermischt werden kann, ohne daß, wie gewöhnlich,
die Mastikation erforderlich wird. Es wurde z. B. die folgende Mischung hergestellt
| Kautschuk ............. ioo T. |
| Weichmachungsmittel ... 5 T. |
| Calciumcarbonat ....... ioo T. |
| Schwefel .............. 8 T. |
Diese Mischung ergibt, wenn sie 18o Minuten bei 143' in einer Vulkanisierpresse
vulkanisiert wird, ein gut ausvulkanisiertes Produkt.
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Es wurde weiterhin festgestellt, daß man weit größere Mengen des Weichmachungsmittels
auch bei verschiedenartig zusammengesetzten Mischungen anwenden kann, ohne daß dabei
Nachteile zu befürchten sind. Seine Anwendung ist sehr vorteilhaft bei den Mischungen,
die organische Beschleuniger enthalten, da dadurch eine Anvulkanisation während
der Bearbeitung vermieden werden kann.
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Es wurde z. B. eine :Mischung von folgender Zusammensetzung
| Kautschuk ............. 2o T. |
| Weichmachungsmittel ... 5 T. |
| Zinkoxyd .............. 3 T. |
| Calciumcarbonat ....... q.o T. |
| Piperidyldithiocarbamat |
| des Piperidins ........ 0,3 T. |
| Schwefel .............. i T. |
ohne das kleinste Anbrennen aufgearbeitet und dann während io Minuten bei 133° vulkanisiert,
wobei sich ein gut ausvulkanisiertes, elastisches Produkt ergab.
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Die technischen Vorteile der Verwendung des M'eiehmachungsmittels
nach der Erfindung hinsichtlich der Bearbeitung der Mischung und des dazu nötigen
Zeit- und Energieaufwandes ergeben sich aus den nachstehend angeführten Vergleichsversuchen,
die mit der oben angegebenen, stark mit Füll- und Beschleunigungsmitteln versetzten
Mischung angestellt wurden.
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Die Bearbeitung dieser Mischung ohne W eichmachungsmittel hat für
das
| Vorbrechen und M_ astizieren |
| des Kautschuks ......... 35 Minuten, |
| Zumischen von Zinkoxyd und |
| Calciumcarbonat ........ 15 - |
| Zumischen von Beschleuni- |
| ger und Schwefel ....... 5 - |
| also insgesamt ... 55 Minuten |
| in Anspruch genommen. |
Die Walzentemperatur des Mischwalzwerkes, die dabei anfänglich
35' betrug,
hatte sich nach Fertigstellung der Mischung auf 7o° erhöht, während die Mischung
selbst eine Temperatur von 8o° aufwies, bei welcher sie schon sehr leicht anbrennt,
da der benutzte Ultrabeschleuniger (Piperidyldithiocarbamat des Piperidins) bei
8o° bereits die Vulkanisation in kurzer Zeit herbeiführt.
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Wenn man dagegen das W eichmachungsmittel nach der vorliegenden Erfindung
benutzt, und zwar zu 5 Teilen, die zum Kautschuk während des Vorbrechens zugemischt
werden, so sind für die Bearbeitung der gleichen Menge dieser Mischung zum
| Vorbrechen des Kautschuks 5 Minuten, |
| Zumischen der Füllmittel... 23 - |
| Zumischen von Beschleuniger |
| und Schwefel ........... 5 - |
insgesamt also nur
... 33 Minuten. erforderlich.
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Die Walzentemperatur belief sich in diesem Falle anfänglich auf
35', am Ende des Versuchs auf 55' und die Temperatur der fertigen
Mischung auf 6?,' bei sonst gleichen Verhältnissen wie im vorigen Beispiel.
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Aus der Bestimmung der zur Bearbeitung der Mischung aufgewandten Energie
ergab sich, daß der Energieverbrauch im zweiten Falle, d. h. bei Verwendung des
Weichmachungsmittels, um 2o0/, geringer ist als ohne Weichmachungsmittel.
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Die Erfindung beschränkt sich aber nicht nur auf die Anwendung des
geschmolzenen Rohkautschuks als Weichmachungsmittel, denn man fand auch, daß sich
zu diesem Zwecke auch geschmolzene vulkanisierte Abfälle (z. B. Abfälle von Kautschukfäden,
Luftschläuchen usw.) gut eignen, wobei auch das Schmelzen des Roh- und besonders
des vulkanisierten Kautschuks durch Anwendung von anderen bekannten Weichmachungsmitteln
erleichtert werden kann, wie
z. B. Mineral-, Harz-, Teeröl, Stearinsäure
und anderen Fettsäuren, Bitumen usw.