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Verfahren zur Vulkanisierung von mit kryptokristallinen Tonerden gefülltem
Kautschuk Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, das eine bessere Verwertung
kryptokristalliner Tonerden als festigende Füllstoffe für natürlichen und künstlichen
Kautschuk sowie für ähnliche und verwandte Stoffe erlaubt.
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Bekanntlich steigert die Verwendung von Tonerden die zur Vulkanisierung
erforderliche Zeitdauer derart, daß für bestimmte Hundertsätze von Tonerdefiillungen
und für bestimmte Kautschuksorten die Vulkanisierung nicht mehr möglich ist.
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Die Vulkanisierung ist trotzdem durchzuführen, wenn man, wie es die
Erfindung vorsieht, der Mischung Non Kautschuk und kryptokristallinen Tonerden Atninoniumderivate
einverleibt, die befähigt sind, bei Vulkanisierungstemperatur oder niedrigeren Temperaturen
Ammoniak zu entwickeln. Die Zugale dieser Stoffe ermöglicht es, die Kautschukmischungen
in einer normalen Zeitdauer zu vulkanisieren. Die verwendeten Ammoniumverbindungen
haben eine komplexe Wirkung, indem sie einerseits den Säuregehalt des Gemisches
korrigieren und die Adsorptionswirkung der Tonerden günstig beeinflussen und andererseits
die üblichen Beschleunigungsmittel anregen, d. h. deren Wirkung steigern.
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Unter den verwendbaren Verbindungen sind, 'ohne daß diese Aufzählung
in irgendeiner Weise als beschränkend angesehen werden könnte, die folgenden zu
nennen: Ammoniumsalze schwacher Mineralsäuren: Ammoniumcarbonat, Ammoniumborat;
Ammoniumsalze starker Minerälsäuren: Ammoniumsu,lfat; ferner ammoniumhaltige mineralische
Doppelsalze, Zinkammoniumsulfat; weiterhin ammoniumhaltige Metallhydroxyde, z. B.
Zinkammoniumhydroxyd;
desgleichen Kondensationsprodukte von Aldehyden
und Ammoniak, insbesondere Hexamethylentetramin oder Aldehydammoniake; auch @lmmoniumsalze
von schwachen organischen Säuren und insbesondere die Ammoniumsalze von Fett- und
Harzsäuren.
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Die verwendbaren Hundertsätze betragen im allgemeinen, je nach der
Konsistenz und der Natur der .Mischung, zwischen i bis 5 %. Ob ein schwächerer oder
stärkerer Zusatz erforderlich ist, richtet sich danach, welche korrigierende Wirkung
auf die 'Mischung, insbesondere auf die Tonerden, und welche Verbesserung der Festigkeit
gewünscht wird; auch die Natur der verwendeten Ammoniumverbindungen ist zu berücksichtigen.
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Wenn man bei der Wahl des Zusatzes alle diese Überlegungen berücksichtigt,
ist es möglich, Kautschukmischungen 'herzustellen, deren Vulkanisierungsdauer normal
ist und die in bezug auf Widerstandsfähigkeit, Härte, Dehnbarkeit, Abnutzung usw.
Charakteristiken aufweisen, welche mit besten Rußmischungen vergleichbar sind.
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Es sind demnach Kautschukmischungen zu erzielen, die sich gut vulkanisieren
lassen und trotzdem die Vorzüge der Verwendung von kryptokristallinen Tonerden wahren.
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Es versteht sich, daß kryptokristalline Tonerden, die zur Einverleibung
in diese Mischungen bestimmt sind, gegebenenfalls vor ihrer Verwendung Reinigungsverfahren
oder Verfahren zur Verbesserung ihrer Qualität unterzogen werden können; es kann
auch eine Auswahl je nach ihren Eigenschaften und der gewünschten Wirkung vorgenommen
werden.
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Die Erfindung ist auf verschiedene Art und durch verschiedene Mittel
zu verwirklichen. Im folgenden sind einige Angaben über diese Mittel und Verfahren
angeführt, wobei selbstverständlich Abänderungen der Einzelheiten vorgenommen werden
können, ohne daß man den Umfang der Erfindung verließe.
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Die `'Fahl der Ammoniumverbindung, die zu verwenden ist, hängt von
den obwaltenden Arbeitsbedingungen ab. Diese können davon abhängen, ob gewöhnliche
Gemenge mit Trockenkautschuk, 'Mischungen mit Kautschuklösungen oder solche auf
Basis kolloidaler Kautschukdispersionen (im folgenden kurz Latex genannt) zur Anwendung
kommen.
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Die Zugabe der Ammoniumverbindung zur Kautschukmischung kann auf verschiedene
«'eise erfolgen.
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Man kann dem Kautschuk zunächst die Ammoniumverbindung einverleiben
und dann erst die krvptokristallinen Tonerden und anderen Ingredienzien beimischen.
Bei diesem Vorgehen erfolgt die Verteilung der Füllung in der Masse mit besonders
guter Gleichmäßigkeit.
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In gewissen Fällen ist es vorteilhaft, die Ammoniumverbindung einer
bestimmten Menge der Tonerde beizumischen, bevor diese dem Gemisch einverleibt wird.
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Die Ammoniumverbindungen können auch in die Mischung erst eingetragen
werden, nachdem diese bereits sämtliche übrigen Ingredienzien enthält. Diese Arbeitsweise
hat den Vorteil, daß man in der Lage ist, bei ziemlich hohen Temperaturen zu mischen,
da eine Vulkanisierung des Gemisches vor Zugabe der Ammoniumverbindung nicht einzutreten
vermag.
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Eine gute Verteilung der Ammoniumverbindung ist oft eine äußerst wichtige
Bedingung ihrer Wirksamkeit, und es ist oft von Nutzen, ihre Menge niedrig zu 'halten,
besonders wenn sie in Form eines sehr feinen, kristallinen Pulvers vorliegt. Es
ist daher vorteilhaft, die Ammoniumverbindung in Gegenwart eines Plastifizierungsmittels
zu zerkleinern und in dieser Form in das Gemisch einzutragen.
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Bei der Verarbeitung von Latexmischungen empfiehlt es sich, unlösliche
oder in Wasser sehr wenig lösliche Ammoniumverbindungen, die sich jedoch gut dispergierern
-lassen, zu wählen.
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In der nachfolgenden Tabelle werden zwei Beispiele für die Auswertung
der Erfindung gegeben. Es sei hervorgehoben, daß diese Beispiele nur deshalb gegeben
werden, um Ausführungsmöglichkeiten zu zeigen, daß sie jedoch den Erfindungsumfang
in keiner Weise einschränken sollen. In beiden Beispielen wird als Ammoniumsalz
Ardmoniumcarbonat verwendet. Beispiel i
| Geräucherte Rohkautschukblätter ......... ioo |
| Zinkoxyd ............................. 5 |
| Stearinsäure .......................... 3 |
| Schwefel ............................. 2,5 |
| Benzothiazoldisulfid .................... 1 |
| Diphenylguanidin ..................... 0,1 |
| Phenyl-ß-naphthylamin ............... |
| Kryptokristalline Tonerden von Provins ... 6o |
| Ammoniumcarbonat ................... 2 |
| Zeitdauer der Vulkanisierung ............ io |
| Optimum bei 143' |
| Zerreißfestigkeit in kg/cmq .............. 290 |
| Bruchdehnung in Frozenten ............. 475 |
| Härte in shore ........................ 65 |
| Beispiel e |
| Butadien-Styrol-Mischpolymerisat ........ ioo |
| Zinkoxyd ............................ 5 |
| Stearinsäure .......................... 2 |
| Schwefel ............................. 2,5 |
| Benzothiazoldisulfid .................... 1,2 |
| Diphenylguanidin ...................... o,6 |
| Phenyl-ß-naphthylamin ................. 1 |
| Kienteer ............................. 5 |
| Kryptokristalline Tonerden von Provins ... 6o |
| Ammoniumcarbonat ................... 2 |
| Zeitdauer der Vulkanisierung ............ 20 |
| Optimum bei 143° |
| Zerreißfestigkeit in kg/cmE .............. 175 |
| Bruchdehnung in Prozenten ............. 425 |
| Härte in shore ........................ 70 |