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Verfahren zur Herstellung von Schwammkautschukgegenständen Die Erfindung
betrifft die Herstellung von Schwammkautschukgegenständen, insbesondere solcher,
die mit Hilfe einer Form hergestellt werden. Zur Herstellung von Schwammkautschuk
ist vorgeschlagen worden, einer Kautschukmischung, welche also koagulierten Kautschuk
enthält, Stoffe zuzusetzen, die bei erhöhter Temperatur, z. B. bei der Vulkanisation,
Gase entwickeln; als solche Stoffe können auch leicht siedende Flüssigkeiten, wie
Leichtbenzin, verwendet werden, welche von porösen, unlöslichen, festen Stoffen,
wie Kork- oder Sägemehl, aufgesaugt sind und in dieser Form der Masse einverleibt
werden. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, von Kautschukdispersionen, wie Latex,
auszugehen, diese zum Schäumen zu bringen und den erhaltenen Schaum zu vulkanisieren.
Zur Herstellung eines porösen Scheiders für Bleisammler ist vorgeschlagen worden,
Holzspäne bzw. Holzmehl unter Zugabe löslicher Stoffe mit einem Bindemittel, wie
Harz oder Kautschuk, zu mischen, unter Druck und Hitze zu formen und die löslichen
Stoffe durch Säure zu extrahieren.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gesetzt, Schwammkautschuk herzustellen,
dessen Poren, wie bei Naturschwamm, miteinander in Verbindung stehen und nach Größe
und nach Anordnung vorbestimmt werden können. Es können daher erfindungsgemäß Schwammkautschukkörper
von bestimmter, durch die Form gegebener Gestalt hergestellt werden, deren Porosität
und damit Elastizität an verschiedenen Stellen infolge verschiedener Größe und Anordnung
der Poren verschieden und vorbestimmbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einer wässerigen
Kautschukdispersion Füll- oder Kernkörper aus einem bei normaler Temperatur festen,
aber durch Wasser entfernbaren Stoff zugefügt, der Kautschuk koaguliert und vulkanisiert
wird, wobei die Herauslösung der Kernkörper vor, während oder nach der Vulkanisation
erfolgen kann. -Die Kernkörper können aus Leim, Gummiarabikum, AgarAgar, Dextrin,
Stärke, Zucker oder einem ähnlichen Material bestehen, welches mindestens bis zur
Koagulation des Kautschuks fest ist und seine Form nicht ändert, aber durch die
Einwirkung von heißem Wasser oder auch längere Einwirkung von kaltem Wasser durch
Lösung oder Dispergierung in demselben entfernt werden kann. Es hat sich gezeigt,
daß
auch sehr feine, wasserunlösliche Pulver, wie Kreide oder Kaolin,
in Mischung mit den obengenannten Kolloiden sich aus der Masse durch Dispersion
im Wasser entfernen lassen.., Diese Füll- oder Kernkörper, welche Ges" stalt und
Größe der Poren bedingen, können: die Form von Perlen, Körnern, Zylipdern,@ Bruchstücken
oder sonst eine beliebige Form aufweisen. In den meisten Fällen dürfte eine annähernd
kugelförmige Form ain zweckmäßigsten sein.
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Die verwendete Dispersion kann den Kautschuk in =vulkanisierter oder
vulkanisierter Form enthalten; im ersteren Falle kann die Entfernung des Kernmaterials
zugleich mit der Vuikanisierung in heißem Wasser stattfinden. Der Ausdruck Kautschuk
umfaßt natürlich nicht nur Natur- und Kunstkautschuk, sondern auch kautschukartige
Stoffe, wie Guttapercha, Balata u. dgl. ; auch Dispersionen aus regeneriertem Altkautschuk
können verwendet werden.
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Der benutzten Kautschukdispersion können irgendwelche der üblichen
Zusatzstoffe, wie Vulkanisiermittel, Beschleuniger, Weichmachungsmittel, Alterungsschutzmittel,
Füllstoffe o. dgl., zugesetzt werden. Es können derselben auch Koagulationsmittel
und solche Stoffe, welche die Dispersion wärmeempfindlich machen, zugesetzt werden,
wie z. B. Magnesiumsulfat, Calciumsulfat, Ammoniumsalze oder bisubstituierte aromatische
Guanidine, die eine Beschleunigung und Steuerung der Koagulation bei Anwendung von
Wärme ermöglichen.
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Wenn als Dispersion eine solche aus vorher vulkanisiertem K=autschuk
oder aus rasch vulkanisierendem Kautschuk verwendet wird, so kann die Vulkanisation
in der gleichen Erhitzungsvorrichtung durchgeführt werden, in welcher das Koagulum
getrocknet wird, und es können Formen aus Gips, Holz oder einem anderen billigen
Stoff verwendet werden.
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Die Erfindung kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden. Die Kautschukdispersion
kann mit dem Kernmaterial innig gemischt werden, worauf der so erhaltene Brei in
eine Form gegossen und in ihr zur Koagulation gebracht wird. Eine andere Ausführungsform,
die im allgemeinen zweckmäßiger ist, besteht darin, daß zuerst das Kernmaterial
in die Form eingefüllt und dann die Kautschukdispersion über das Kernmaterial in
die Form gegossen wird, wobei leicht durch geeignete Maßnahmen erreicht werden kann,
daß die Dispersion alle Zwischenräume zwischen den einzelnen Kernkörpern ausfüllt
und an alle Stellen und Ecken der Form gelangt. Da es sich bei dieser Ausführungsform
erübrigt, erst die Dispersion und das Kernmaterial miteinander zu vermischen, ist
diese Ausführungsform im allgemeinen schneller und wirtschaftlicher.
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= Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung enthält jedes Kernmaterialteilchen
in seiner Masse oder an seiner Oberfläche ein Koagulationsmittel, das bei normaler
oder etwas erhöhter Temperatur die Koagulation der das Teilchen umgebenden Dispersionsschicht
bewirkt. Zweckmäßig wird ein solches Koagulationsmittel verwendet, das durch Wasser
entfernbar ist, unter den Bedingungen des Verfahrens keine Verbindung mit dem Kernmaterial
eingeht und nicht bei norinaler, sondern erst bei erhöhter Temperatur Koagulation
bewirkt. Solche Koagulationsmittel sind beispielsweise die Salze eines zweiwertigen
Metalls, wie Magnesiumsulfat und Calciumsulfat. Diese Ausbildung der Erfindung hat
den Vorteil, daß die Gefahr einer zu frühzeitigen Koagulation weitgehend vermieden
wird.
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Wenn eine besonders starke Koagulationswirkung gewünscht wird, also
insbesondere bei Anwendung sehr verdünnter Dispersionen, können die zur Wärmeempfindlichin
achung oder Koagulierung dienenden Mittel sowohl in die Dispersion als auch in oder
auf dem Kernmaterial eingeführt werden.
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Wie aus vorstehendem Hervorgeht, kann das Kernmaterial aus einem der
obergenannten Kolloide oder einem anderen wasserlöslichen Stoff, wie Zucker, oder
aus geformten Mischungen dieser Stoffe mit Koagulationsinitteln oder mit indifferenten,
aber entfernbaren Stoffen, wie Schlämmkreide oder Kaolin, bestehen, oder es können
chemisch indifferente Kernkörper an ihrer Oberfläche mit einer koagulierenden Substanz
überzogen werden, z. B.. indem sie mit einer konzentrierten Magnesiuinsulfatlösung
bespritzt werden.
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Die Koagulation und Vulkanisation der Dispersion können in dem gleichen
Arbeitsgange durchgeführt werden, wobei erstere gleichzeitig oder kurz vor letzterer
erfolgen kann. Die Vulkanisationstemperatur, die im allgemeinen etwas höher liegt
als die Koagulationstemperatur, bewirkt eine erhebliche Beschleunigung .der Koagulation
der Masse, welche fast gleichzeitig, mindestens aber unmittelbar nach der Koagulation
vulkanisiert wird. Man erzielt dadurch eine erhebliche Beschleunigung des Arbeitsprozesses
und eine Ersparnis an Formen.
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Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Herstellung von Schwarnmkautschukgegenständen
für Polsterwaren, wie elastische Matratzen, Kissen, Sitze, Rückenlehnen, Polsterteile
für Kraftfahrzeuge, Eisenbahnwagen, Luftfahrzeuge u. dgl.
Zum besseren
Verständnis der Erfindung wird diese nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele
näher beschrieben: Herstellung der Füll- oder Kernkörper i. 6 kg Kaolin werden
mit 2 kg einer i5o/oigen Leimlösung zu einem Teig verknetet, der durch eine
Ziehpresse hindurchgepreßt und in kleine Zylinder von etwa 2 bis 4 mm Länge, bei
gleichem Durchmesser, zerschnitten wird. Diese werden auf einer Unterlage von Talkum
gesammelt, bei etwa 70° getrocknet und abgesiebt, wobei das Talkum ein Zusammenkleben
der Stangen verhindert. Statt zylinderförmiger können auch kugelförmige Körper hergestellt
werden; die Dimensionen derselben können je nach dem Verwendungszweck beliebig gewählt
werden.
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2. 6 kg Schlämmkreide werden mit 2 kg abfallender Cellulosebleichlauge
von 35 bis 36° Be zu einer Paste verknetet, aus welcher die Formkörper, wie oben,
hergestellt werden.
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3. 6 kg Schlämmkreide und I kg Calciumsulfat in feinster Pulverform
werden mit 2 kg abfallender Cellulosebleichlauge zu einer Paste verknetet, aus der
die Formkörper, wie oben, hergestellt werden. Das Calciumsulfat gibt diesen eine
koagulierende Eigenschaft.
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.. Die nach 2. hergestellten Formkörper werden nach gründlicher Trocknung
unter Bewegung mit einer konzentrierten Magnesiumsulfatlösung bespritzt und erneut
getrocknet, wodurch sie einen tTberzug des Koagulationsmittels erhalten.
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Herstellung von Schwammgummigegenständen Beispiel i. iooo g 6oo/oiger
Kautschukmilch werden vermischt mit einer Suspension von 12 g Schwefel, 24 g Zinkoxyd,
z,5 g Piperidyldithiocarbamat des Piperidins, 5 g Calciumsulfat in 40 g einer 2o/oigen
Lösung von Gummiarabikum.
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Dieser Mischung wird unter Umrühren ein gleiches Gewicht von Leim
in Kugelform einverleibt, wobei die Leimkügelchen einen durchschnittlichen Durchmesser
von 3 mm haben. Diese Mischung wird dann in eine Form gegossen, in dieser durch
Erhitzen auf 6o° während 30 Minuten koaguliert, hierauf aus der Form herausgenommen
und 45 Minuten lang in kochendes Wasser eingetaucht, wobei Koagulation erfolgt und
der größte Teil des Leims durch das heiße Wasser extrahiert wird. Die vulkanisierte
Masse wird mit heißem Wasser weiterbehandelt, um den Rest des Leims zu entfernen,
und dann getrocknet.
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Beispiele. iooogvorvulkanisierte33o/oige Kautschukmilch wird mit 700g
Leim in Form von Kügelchen mit 2 bis 3 mm Durchmesser vermischt, und der breiartigen
Mischung werden unter Umrühren io ccm einer io1/oigen Magnesiumsulfatlösung und
2o ccm einer ioo/oigen Ammoniumsulfatlösung zugefügt. Die Mischung wird dann in
eine Form gegossen und in einem Ofen durch Erhitzen auf etwa 6o° koaguliert. Die
koagulierte Masse wird dann aus der Form herausgenommen und mit heißem Wasser behandelt,
wobei Vulkanisation erfolgt und der Leim herausgelöst wird.
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Beispie13. 2ooog vorvulkanisierte 5o°/oige Kautschukmilch werden mit
5oo g einer wässerigen Mineralölemulsion vermischt, und der Mischung werden 200o
g Leimbruchstückchen von etwa 3 bis 4. mm und 700 g Leimbruchstückchen von
etwa i mm durchschnittlicher Bruchgröße einverleibt. Zu dieser Mischung wird eine
Suspension von 59
Calciums,ulfat in einer ioo,öigen Gummiarabikumlö,sung zugeführt,
die Masse homogenisiert, in die Form gefüllt und in dieser durch 3o Minuten langes
Erhitzen auf 5o° koaguliert. Dann wird etwas Wasser in die Form eingefüllt, um die
Herausnahme des Koagulums zu erleichtern; die Masse wird dann aus der Form genommen
und zur Vulkanisation und Extraktion des Leimes mit heißem Wasser behandelt und
dann bei niedriger Temperatur getrocknet.
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Beispiel 4. In eine Form von geeigneter Gestalt, die aus Holz bestehen
und ein Fassungsvermögen von etwa 8o 1 haben kann, werden zunächst 6o kg Kernmaterial
in Form kleiner Kugeln oder Stangen, die wie oben beschrieben hergestellt sind,
eingefüllt, und es werden dann sorgfältig 25 kg folgender Kautschuledispersion in
dieFormeingegossen: 22,000 kg 5oo/oige Kautschukmilch, 0,250 kg Schwefel,
o,6ookg Zinkoxyd, o,o5okg Piperidyldithiocarbam.at des Piperidins, o,iookg Calciumsulfat,
suspendiert in 2,0ookg 5o/oiger Gummiarabikumlösung. Beim Eingießen der Dispersion
ist dafür Sorge zu tragen, daß die in den Zwischenräumen des Kernmaterials befindliche
Luft ausgetrieben und diese Zwischenräume sowie die Form lückenlos ausgefüllt werden.
Die gefüllte Form wird dann zwecks Koagulation etwa i Stunde lang einer Temperatur
von 75° und dann zwecks Vulkanisation etwa 15 Minuten lang einer Temperatur von
i27° ausgesetzt. Die vulkanisierte Masse wird hierauf aus .der Form herausgenommen
und mit warmem Wasser, z. B. von 5obis6o°, gründlich ausgewaschen. Hierauf kann
noch eine Wäsche mit kaltem Wasser erfolgen, bevor das zusammenhängende poröse Schwammkautschukprodukt
bei niedriger Temperatur getrocknet wird.
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Beispiel 5. Dieses Beispiel entspricht
dem vorangegangenen
Beispiel q., nur daß die Füllkörper nach 2. (Herstellung der Füll- oder Kernkörper)
hergestellt sind und 30 kg einer normalen, vorvulkanisierten 36°[oigen Kautschukmilch
verwendet werden. Die Extraktion des Calciwmcarbonats und des Leimes des Kernmaterials
kann auch durch Auswaschen mit kaltem Wasser bewirkt werden.
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B e i s p i e 1 6. In eine Form, welche die Gestalt des herzustellenden
Schwammkautschukerzeugnisses hat, wird eine breiige Mischung eingefüllt, die aus
nach 3. (Herstellung der Füll- oder Kernkörper) hergestelltem Kernmaterial und einer
Kautschukdispersion nach Beispiel 4. besteht.
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Man läßt :die mit der, Mischung gefüllte Form so lange stehen, bis
vollständige Koagulierung eingetreten ist; die Anwendung erhöhter Temperaturen beschleunigt
das Diffundieren des wärmeempfindlichmachenden oder koagulierenden Mittels aus dem
Kernmaterial in die es umgebende Kautschukdispersion. Die Koagulation erfolgt beispielsweise
bei 6o° in etwa 2 Stunden. Hierauf wird etwa 2o Minuten bei i27° vulkanisiert, der
Gegenstand aus der Form genommen und bis zur vollständigen Entfernung des Kernmaterials
mit heißem oder kaltem Wasser behandelt.
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B e i s p i e 1 7. Dieses Beispiel unterscheidet sich von dem vorangegangenen
Beispiel 6 nur dadurch, daß nach 3. oder 4.. (Herstellung der Füll- oder Kernkörper)
hergestelltes Kernmaterial verwendet wird und daß die gefüllte Form von Raumtemperatur
in ungefähr 5 Minuten auf etwa 1z7° erwärmt und etwa 2o Minuten lang auf dieser
Höchsttemperatur gehalten wird. Dabei erfolgt Koagulation und Vulkanisation in dem
gleichen Arbeitsgang.
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Fig. i und 2 zeigen schematisch die erfindungsgemäß erzielte Wirkung.
Fi.g. i zeigt im Schnitt einen Teil der Form mit den dunkel dargestellten perlförmigen
Füll- !oder Kernkörpern und der hell dargestellten, die Zwischenräume zwischen den
Körpern lückenlos ausfüllenden Kautschukdispersion.
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F ig. 2 zeigt im Schnitt die entsprechende Ansicht des fertigen Schwammkautschukerzeugnisses
nach Herauslösen der Körper, wobei die erhaltenen Poren hell, der Kautschuk aber
dunkel dargestellt ist. Man sieht, daß die Luftzellen genau die Lage und Größe der
ursprünglich dort vorhandenen Füllkörper haben und, wie bei natürlichem Schwamm.
miteinander in Verbindung stehen.